ES2871874T3 - Un dispositivo de conmutación - Google Patents

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Andrea Bianco
Carlo Boffelli
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Abstract

Dispositivo (1) de conmutación para redes de distribución de energía eléctrica de baja o media tensión, comprendiendo dicho dispositivo de conmutación uno o más postes (2) eléctricos, comprendiendo cada poste eléctrico: - una carcasa (3) aislante que se extiende a lo largo de un eje (100) longitudinal y que está fijada a una estructura (1A) de soporte principal de dicho dispositivo de conmutación; - un primer terminal (16) de poste y un segundo terminal (17) de poste que pueden conectarse eléctricamente con un conductor (101A) de fase correspondiente de una fuente (101) de energía eléctrica y con un conductor (102A) de carga correspondiente de una carga (102) eléctrica, respectivamente; - un contacto (4) móvil y un contacto (5) fijo, que pueden acoplarse o desacoplarse eléctricamente entre sí tras un movimiento de dicho contacto móvil hacia o lejos de dicho contacto fijo, estando dicho contacto fijo conectado eléctricamente con dicho primer terminal de poste, en el que dicho contacto móvil puede conectarse eléctricamente con dicho segundo terminal de poste; caracterizado porque comprende un conjunto (6) de circuito móvil que incluye múltiples dispositivos (60) semiconductores adaptados para conmutar a un estado de conducción o a un estado de interdicción dependiendo de la tensión aplicada a los mismos, estando dichos dispositivos semiconductores conectados eléctricamente en serie entre sí de manera que una corriente (ICARGA) pueda fluir según una dirección (CD) de conducción predefinida cuando dichos dispositivos semiconductores están en un estado de conducción, comprendiendo dicho conjunto de circuito móvil terminales (61, 62) de conjunto primero y segundo para dichos múltiples dispositivos (60) semiconductores, estando dicho conjunto (6) de circuito móvil acoplado operativamente con dicho contacto (4) móvil y moviéndose junto con dicho contacto móvil durante un movimiento de dicho contacto móvil hacia o lejos de dicho contacto (5) fijo, en el que dichos dispositivos semiconductores conmutan a un estado de conducción o a un estado de interdicción dependiendo de la posición (P1, P2, P3) de dicho contacto móvil y dicho conjunto de circuito móvil durante una maniobra de conmutación de dicho dispositivo de conmutación.

Description

DESCRIPCIÓN
Un dispositivo de conmutación
La presente invención se refiere al campo de equipos de maniobra para redes de distribución de energía eléctrica de baja o media tensión.
Más particularmente, la presente invención se refiere a un dispositivo de conmutación mejorado para redes de distribución de energía eléctrica de baja o media tensión.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un equipo de maniobra que incluye el dispositivo de conmutación indicado anteriormente.
En el marco de la presente invención, la expresión "baja tensión" (BT) se refiere a tensiones de funcionamiento nominales inferiores a 1 kV CA y 1,5 kV CC mientras que la expresión "media tensión" (MT) se refiere a tensiones de funcionamiento nominales superiores a 1 kV CA y 1,5 kV CC y hasta algunas decenas de kV, por ejemplo, hasta 72 kV de CA y 100 kV de CC.
Tal como se conoce, los dispositivos de conmutación se instalan en las redes de distribución de energía eléctrica para conectar/desconectar una fuente de alimentación eléctrica (por ejemplo, una línea eléctrica) con o desde una o más cargas eléctricas asociadas.
Un dispositivo de conmutación tradicional comprende uno o más postes eléctricos, teniendo cada uno un contacto móvil que puede moverse entre una primera posición de funcionamiento, en la que está acoplado a un contacto fijo correspondiente, y una segunda posición de funcionamiento, en la que está desacoplado del contacto fijo.
Cada poste eléctrico está conectado eléctricamente a una línea eléctrica y a las cargas eléctricas asociadas, de manera que una corriente pueda fluir entre la línea eléctrica y las cargas eléctricas pasando a través de una trayectoria de conducción principal proporcionada por los contactos fijo y móvil acoplados.
Por otra parte, la corriente que fluye entre la línea eléctrica y las cargas eléctricas se interrumpe cuando los contactos móviles del dispositivo de conmutación se desconectan de los contactos fijos correspondientes, por ejemplo, en caso de fallos.
En algunos dispositivos de conmutación del estado de la técnica (por ejemplo, los divulgados en el documento de patente EP2523203 y WO2017/005474A1), cada poste eléctrico está provisto de una serie de dispositivos semiconductores (típicamente, diodos de potencia) configurados para permitir el paso de las corrientes que fluyen solo según una dirección predeterminada.
Dichos dispositivos semiconductores están dispuestos para permitir o bloquear el paso de una corriente que fluye a lo largo de una trayectoria de conducción auxiliar, que está conectada eléctricamente en paralelo con la trayectoria de conducción principal indicada anteriormente.
Tal como se conoce, en estos dispositivos de conmutación, una sincronización adecuada de los movimientos de los contactos móviles con las formas de onda de la tensión de la línea eléctrica y de la corriente de la carga permite reducir fenómenos parásitos notables, tales como la generación de arcos eléctricos durante las maniobras de apertura (cuando la línea eléctrica se desconecta de una carga eléctrica, por ejemplo, una batería de condensadores). Por otra parte, permite limitar posibles corrientes de irrupción y sobretensiones transitorias generadas durante las maniobras de cierre (cuando la línea eléctrica se acopla eléctricamente con dicha carga eléctrica).
Desafortunadamente, los dispositivos de conmutación del tipo indicado anteriormente tienen algunos aspectos críticos.
Con el fin de limitar el tamaño de los postes eléctricos, normalmente se adoptan diodos de potencia de pequeño tamaño, que no pueden soportar tensiones de funcionamiento por encima de un determinado valor umbral (típicamente de aproximadamente 1 kV para dispositivos estándar).
Debido a que las tensiones de funcionamiento nominales en los postes eléctricos pueden alcanzar algunas decenas de kV, deben emplearse un gran número de diodos de potencia.
Sin embargo, esto puede dificultar la sincronización de los movimientos de los contactos móviles con las formas de onda de las cantidades eléctricas relacionadas con los postes eléctricos, en particular, durante las maniobras de apertura del dispositivo de conmutación.
Tal como se conoce, dicha sincronización dificultosa puede conducir a la formación de microarcos entre los contactos eléctricos, que se ha demostrado que reducen notablemente la vida útil de los contactos eléctricos.
Además, normalmente, estos dispositivos de conmutación no pueden soportar altos niveles de corriente, por ejemplo, del orden de decenas de kA. Como es obvio, esto limita notablemente su uso en redes de distribución de energía eléctrica, ya que generalmente no pueden proporcionar capacidades de conmutación de cortocircuito.
El objetivo principal de la presente invención es proporcionar un dispositivo de conmutación para redes de distribución de energía eléctrica de BT o MT, que permita superar los inconvenientes de la técnica conocida.
Dentro de este objetivo, un propósito de la presente invención es proporcionar un dispositivo de conmutación que muestre un rendimiento mejorado en términos de reducción de los fenómenos parásitos durante las maniobras de apertura/cierre. Un propósito adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo de conmutación que muestre rendimientos de conmutación mejorados, incluso cuando hay presentes corrientes de cortocircuito.
Un propósito adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo de conmutación que tenga postes eléctricos con una estructura compacta y robusta.
Un propósito adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo de conmutación relativamente simple y barato para ser fabricado a niveles industriales.
El objetivo y los propósitos anteriores, así como otros propósitos que surgirán claramente a partir de la siguiente descripción y de los dibujos adjuntos, se proporcionan según la invención mediante un dispositivo de conmutación para redes de distribución de energía eléctrica de BT o MT, según la reivindicación 1 siguiente y las reivindicaciones dependientes relacionadas.
En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un equipo de maniobra para instalaciones de BT o MT, según la reivindicación 13 siguiente.
Las características y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la descripción detallada de las realizaciones preferidas ilustradas sólo a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:
- La Figura 1 muestra de manera esquemática el dispositivo de conmutación, según la invención;
- La Figura 2 muestra de manera esquemática vistas en sección de un poste eléctrico del dispositivo de conmutación, según una realización de la invención;
- Las Figuras 3-4 muestran de manera esquemática un contacto móvil incluido en el dispositivo de conmutación, según una realización de la invención;
- Las Figuras 5-7 muestran de manera esquemática vistas en sección de un poste eléctrico del dispositivo de conmutación, según una realización de la invención, en diferentes condiciones de funcionamiento;
- Las Figuras 8-11 muestran de manera esquemática el funcionamiento de los postes eléctricos del dispositivo de conmutación, según la invención.
Con referencia a las figuras indicadas, la presente invención se refiere a un dispositivo 1 de conmutación.
El dispositivo 1 de conmutación está particularmente adaptado para su uso en redes de distribución de energía eléctrica de MT y se describirá a continuación con referencia a dicha aplicación específica.
Sin embargo, el dispositivo 1 de conmutación puede usarse también de manera conveniente en redes de distribución de energía eléctrica de BT.
El dispositivo 1 de conmutación está adaptado para conectar o desconectar eléctricamente una fuente 101 de energía eléctrica (por ejemplo, una línea eléctrica) con o desde una o más cargas 102 eléctricas asociadas (Figura 8).
El dispositivo 1 de conmutación está particularmente adaptado para alimentar cargas capacitivas y se describirá en adelante, en el presente documento, con referencia a dicha aplicación específica. Sin embargo, en principio, las cargas 102 eléctricas pueden ser de cualquier tipo.
El dispositivo 1 de conmutación comprende uno o más postes 2 eléctricos (por ejemplo, tres, tal como se muestra en la Figura 1).
Cada poste 2 eléctrico está conectado eléctricamente a un conductor 101A de fase correspondiente de la fuente 101 de energía eléctrica y a un conductor 102A de carga correspondiente de una carga 102 eléctrica asociada (Figura 8).
De manera conveniente, cada poste 2 eléctrico comprende una carcasa 3 aislante que define un volumen 20 interior en el que están alojados una serie de componentes de dicho poste eléctrico.
La carcasa 3 se extiende de manera conveniente a lo largo de un eje 100 longitudinal, preferiblemente con una forma cilindrica, y tiene un extremo 31 inferior y un extremo 32 superior opuestos.
Preferiblemente, la carcasa 3 está fijada a una estructura 1A de soporte principal del dispositivo 1 de conmutación en su extremo 31 inferior.
De manera conveniente, la carcasa 3 está realizada en un material eléctricamente aislante, que puede ser de tipo conocido.
Cada poste 2 eléctrico comprende un primer terminal 16 de poste y un segundo terminal 17 de poste.
El primer terminal 16 de poste puede conectarse eléctricamente con un conductor 101A de fase correspondiente de la fuente 101 de energía eléctrica mientras que el segundo terminal de poste puede conectarse eléctricamente con un conductor 102A de carga correspondiente de la carga 102 eléctrica (Figura 8).
Preferiblemente, los terminales 16, 17 de poste están formados por cuerpos 160, 170 conductores conformados correspondientes fijados mecánicamente a la carcasa 3 del poste eléctrico (Figura 2).
Cada poste 2 eléctrico comprende un contacto 4 móvil y un contacto 5 fijo.
El contacto 4 móvil y el contacto 5 fijo pueden acoplarse o desacoplarse mutuamente.
Cuando los contactos 4, 5 eléctricos están acoplados, el dispositivo 1 de conmutación está en un estado cerrado, mientras que cuando los contactos 4, 5 eléctricos están desacoplados, el dispositivo 1 de conmutación está en un estado abierto.
El contacto 4 móvil está adaptado para moverse (mecánica y eléctricamente) para acoplarse con o desacoplarse desde el contacto 5 fijo durante una maniobra de conmutación del dispositivo 1 de conmutación.
Durante una maniobra de cierre del dispositivo 1 de conmutación, el contacto 4 móvil se mueve hacia el contacto 5 fijo para acoplarse con este último y establecer una continuidad eléctrica entre los terminales 16, 17 de poste a lo largo de una trayectoria 300 de conducción principal (Figura 8).
Durante una maniobra de apertura del dispositivo 1 de conmutación, el contacto 4 móvil se aleja del contacto 5 fijo para desacoplarse desde este último e interrumpir la continuidad eléctrica entre los terminales 16, 17 de poste.
Preferiblemente, el contacto 4 móvil se mueve de manera sustancialmente lineal a lo largo del eje 100 longitudinal del poste 2 eléctrico.
Preferiblemente, durante las maniobras de conmutación del dispositivo de conmutación, el contacto 4 móvil está soportado y es accionado por una varilla 9 de accionamiento realizada en un material eléctricamente aislante.
Preferiblemente, tal como se muestra en la Figura 1, cada poste 2 eléctrico comprende medios 91 de actuación (por ejemplo, un motor eléctrico) y medios 92 de conexión mecánicos (por ejemplo, una cadena cinemática que incluye la varilla 9 de accionamiento) para accionar los contactos 4 móviles durante una maniobra de conmutación del dispositivo 1 de conmutación.
Sin embargo, según realizaciones alternativas, el dispositivo 1 de conmutación puede estar equipado con medios de actuación centralizados adaptados para accionar los contactos 4 móviles de todos los postes 2 eléctricos instalados en el dispositivo de conmutación.
Preferiblemente, el dispositivo 1 de conmutación comprende medios 96 de control (por ejemplo, que incluyen uno o más microprocesadores) para controlar el funcionamiento de los medios 91 de actuación y, posiblemente, funcionalidades adicionales del dispositivo 1 de conmutación.
En general, el contacto 4 móvil puede conectarse eléctricamente con el segundo terminal 17 de poste durante una maniobra de conmutación del dispositivo 1 de conmutación.
Dependiendo de su disposición (por ejemplo, forma) y de su carrera, el contacto 4 móvil puede estar acoplado de manera permanente (de manera deslizante) con el terminal 17 de poste o puede entrar en contacto con este último durante una maniobra de conmutación.
Preferiblemente, cada poste 2 eléctrico comprende un conjunto 7 de conexión deslizante adaptado para acoplar eléctricamente el contacto 4 móvil con dicho terminal 17 de poste, por ejemplo, durante un movimiento de dicho contacto móvil hacia o desde el contacto 5 fijo.
Preferiblemente, el conjunto 7 de conexión deslizante comprende un cuerpo 78 conductor (por ejemplo, que tiene una forma de copa) fijado al segundo terminal 17 de poste y que tiene una cavidad 77 que define un volumen en el que el contacto 4 móvil puede moverse durante una operación de conmutación del dispositivo de conmutación (Figura 2).
El cuerpo 78 conductor comprende una pared 782 inferior en una posición distal con respecto al contacto 5 fijo y una pared 781 lateral, que definen la cavidad 77.
De manera conveniente, la pared 782 inferior tiene un orificio pasante para permitir la etapa de la varilla 9 de accionamiento. En una posición proximal con respecto al contacto 5 fijo, la pared 781 lateral tiene de manera conveniente uno o más anillos 79 de contacto para proporcionar una conexión eléctrica deslizante con el contacto 4 móvil, cuando este último se mueve a lo largo de la cavidad 77.
Preferiblemente, el cuerpo 78 conductor comprende un par de anillos 79 de contacto superpuestos a lo largo de una dirección paralela al eje 100 longitudinal y coaxiales con este último eje.
Preferiblemente, el cuerpo 78 conductor está fijado mecánicamente al cuerpo 170 conductor, formando el terminal 17 de poste. Debido a que este último está fijado a la carcasa 3, el conjunto 7 de conexión deslizante puede ser soportado, de esta manera, en una posición adecuada dentro del volumen 20 interior del poste eléctrico, de manera conveniente en una posición próxima al extremo 31 inferior de la carcasa 3 (con respecto al contacto 5 fijo).
Preferiblemente, el contacto 5 fijo está formado por un cuerpo 51 conductor (por ejemplo, que tiene una forma de brida) que define una cavidad 53 en la que el contacto 4 móvil puede moverse durante una operación de conmutación del dispositivo de conmutación.
En una pared 510 lateral que define la cavidad 53, el cuerpo 51 conductor está equipado con uno o más anillos 52 de contacto para proporcionar una conexión eléctrica deslizante con el contacto 4 móvil, cuando este último se mueve a lo largo de la cavidad 53.
Preferiblemente, el cuerpo 51 conductor comprende un par de anillos 52 de contacto superpuestos a lo largo de una dirección paralela al eje 100 longitudinal y coaxiales con este último eje.
En general, el contacto 5 fijo está conectado eléctricamente con el terminal 16 de poste.
Preferiblemente, el cuerpo 51 conductor está fijado mecánicamente al cuerpo 160 conductor, formando el terminal 16 de poste. Debido a que este último está fijado a la carcasa 3, el contacto 5 fijo puede ser soportado, de esta manera, en una posición adecuada dentro del volumen 20 interior del poste eléctrico, de manera conveniente, en las proximidades del extremo 32 superior de la carcasa 3.
Según la invención, cada poste 2 eléctrico comprende un conjunto 6 de circuito móvil que comprende múltiples dispositivos 60 semiconductores de estado sólido y terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo, para dicha pluralidad de dichos dispositivos semiconductores.
Preferiblemente, los dispositivos 60 semiconductores están apilados, uno sobre otro, para formar una estructura apilada. Los dispositivos 60 semiconductores están adaptados para conmutar a un estado ACTIVADO (estado de conducción) o a un estado DESACTIVADO (estado de interdicción) dependiendo de la tensión aplicada a los mismos.
Preferiblemente, los dispositivos 60 semiconductores están configurados para funcionar como diodos eléctricos.
De esta manera, cuando se conmutan a un estado ACTIVADO, los dispositivos 60 semiconductores permiten el flujo de una corriente según una dirección de conducción predefinida, mientras que, cuando conmutan a un estado DESACTIVADO, los dispositivos 60 semiconductores bloquean el flujo de una corriente que pasa a través de los mismos. Como ejemplos no limitativos, los dispositivos 60 semiconductores pueden ser diodos de potencia (tal como se muestra en las figuras indicadas).
Los dispositivos 60 semiconductores están conectados eléctricamente en serie, unos con otros, para formar una cadena de dispositivos semiconductores y para permitir el flujo de una corriente según una dirección CD de conducción predefinida, cuando están en un estado ACTIVADO (Figura 8).
En las realizaciones de la invención mostradas en las figuras indicadas (en las que se usan diodos de potencia), los dispositivos 60 semiconductores (conectados eléctricamente en serie) están dispuestos de manera que tengan sus ánodos y cátodos orientados hacia el primer terminal 61 de conjunto y el segundo terminal 62 de conjunto, respectivamente. En uno o más postes eléctricos (tal como se muestra en las figuras indicadas) del dispositivo 1 de conmutación, la pila 6 de dispositivos semiconductores puede comprender:
- un dispositivo 60 semiconductor inicial que tiene un terminal de ánodo acoplado con el primer terminal 61 de conjunto y que tiene un terminal de cátodo acoplado eléctrica y mecánicamente con el terminal de ánodo de un dispositivo semiconductor adyacente;
- un dispositivo 60 semiconductor final que tiene un terminal de ánodo acoplado con el terminal de cátodo de un dispositivo semiconductor adyacente y un terminal de cátodo acoplado eléctrica y mecánicamente con el segundo terminal 62 de conjunto;
- posiblemente uno o más dispositivos 60 semiconductores intermedios, teniendo cada dispositivo semiconductor intermedio un terminal de ánodo acoplado con un terminal de cátodo de un dispositivo semiconductor adyacente y teniendo un terminal de cátodo acoplado eléctrica y mecánicamente con un terminal de ánodo de un dispositivo semiconductor adyacente adicional.
Sin embargo, la pila de dispositivos semiconductores puede disponerse con una configuración dual con respecto a la configuración mostrada en las figuras indicadas.
En uno o más postes eléctricos (no mostrados en las figuras indicadas) del dispositivo 1 de conmutación, la pila 6 de dispositivos semiconductores puede comprender de esta manera:
- un dispositivo semiconductor inicial que tiene un terminal de ánodo acoplado eléctrica y mecánicamente con el segundo terminal 62 de conjunto y que tiene un terminal de cátodo acoplado eléctrica y mecánicamente con el terminal de ánodo de un dispositivo semiconductor adyacente;
- un dispositivo semiconductor final que tiene un terminal de ánodo acoplado eléctrica y mecánicamente con el terminal de cátodo de un dispositivo semiconductor adyacente y un terminal de cátodo acoplado eléctrica y mecánicamente con el primer terminal 61 de conjunto;
- posiblemente uno o más dispositivos semiconductores intermedios, teniendo cada dispositivo semiconductor intermedio un terminal de ánodo acoplado eléctrica y mecánicamente con un terminal de cátodo de un dispositivo semiconductor adyacente y teniendo un terminal de cátodo acoplado eléctrica y mecánicamente con un terminal de ánodo de un dispositivo semiconductor adyacente adicional.
Las disposiciones descritas anteriormente de la pila 6 de dispositivos semiconductores pueden seleccionarse de manera apropiada dependiendo del comportamiento de las fases eléctricas del dispositivo 1 de conmutación.
La Figura 11 muestra un ejemplo de dispositivo 1 de conmutación, según la invención, que tiene tres postes 2 eléctricos que alimentan cargas 102 capacitivas. Tal como puede observarse, en el poste 2 eléctrico correspondiente a la fase A eléctrica, la pila 6 de dispositivos semiconductores está dispuesta con la configuración mostrada en las figuras indicadas. Por el contrario, en los postes 2 eléctricos correspondientes a las fases B y C eléctricas, la pila 6 de dispositivos semiconductores está dispuesta con una configuración dual con respecto a la mostrada en las figuras indicadas. Otras disposiciones pueden ser diseñadas por la persona experta en la técnica, según las necesidades.
Preferiblemente, tal como se muestra en las figuras indicadas, los múltiples dispositivos semiconductores indicados anteriormente comprenden múltiples dispositivos 60 semiconductores intermedios.
Preferiblemente, el conjunto 6 de circuito comprende medios 64 de conexión para acoplar mecánicamente los dispositivos 60 semiconductores adyacentes y dichos terminales 61, 62, primero y segundo, con un dispositivo 60 semiconductor correspondiente.
Preferiblemente, los medios 64 de conexión comprenden múltiples clavijas (que pueden estar realizadas en un material conductor o plástico), cada una de las cuales está adaptada para ser insertada de manera extraíble en asientos adecuados obtenidos en los terminales de ánodo y cátodo de los dispositivos 60 semiconductores adyacentes y en los terminales 61, 62 de conjunto, primero y segundo.
Preferiblemente, los medios 64 de conexión comprenden múltiples clavijas conductoras, cada una de las cuales está adaptada para ser insertada de manera extraíble en asientos adecuados obtenidos en los terminales de ánodo y de cátodo de los dispositivos 60 semiconductores adyacentes o en el primer terminal 61 de conjunto y el terminal de ánodo de un dispositivo 60 semiconductor inicial o en el segundo terminal 62 de conjunto y el terminal de cátodo de un dispositivo 60 semiconductor final (Figura 3).
Según la invención, el conjunto 6 de circuito está acoplado operativamente con el contacto 4 móvil para moverse junto con este último durante una maniobra de conmutación del dispositivo de conmutación.
De manera conveniente, los dispositivos 60 semiconductores conmutan a un estado de conducción activada o a un estado de interdicción dependiendo de la posición del contacto 4 móvil y del conjunto 6 de circuito móvil durante una maniobra de conmutación del dispositivo de conmutación (Figura 8).
De hecho, los terminales 61, 62 de conjunto primero y segundo se acoplan o se desacoplan eléctricamente con o desde el contacto 5 fijo cuando el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil alcanzan diferentes posiciones P1, P2, P3 durante una maniobra de conmutación del dispositivo de conmutación.
Preferiblemente, el contacto 4 móvil comprende partes 41, 42 conductoras, primera y segunda, desconectadas eléctricamente una de otra.
Tal como se observará mejor a continuación, las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, están formadas de manera conveniente por cuerpos conductores conformados separados entre sí.
En general, las partes 41,42 conductoras del contacto móvil están conectadas eléctricamente, respectivamente, con los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo 6 de circuito móvil.
Como un ejemplo, las partes 41, 42 conductoras pueden fijarse o fabricarse en una sola pieza respectivamente con los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo 6 de circuito móvil.
Las partes 41, 42 conductoras, primera y segunda, pueden acoplarse o desacoplarse eléctricamente con o desde el contacto 5 fijo (y posiblemente el segundo terminal 17 de poste) cuando el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil alcanzan posiciones P1, P2, P3 diferentes durante una operación de conmutación del dispositivo de conmutación (Figura 8).
Preferiblemente, durante una operación de conmutación del dispositivo de conmutación, el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil alcanzan:
- al menos una posición P1, en la que la segunda parte 42 conductora está acoplada con el contacto 5 fijo y con el segundo terminal 17 de poste (Figura 5);
- al menos una posición P2, en la que la primera parte 41 conductora está acoplada con el contacto 5 fijo y está desacoplada desde dicho segundo terminal 17 de poste y en la que la segunda parte 42 conductora está acoplada con el segundo terminal de poste y está desacoplada del contacto 5 fijo (Figura 6);
- al menos una posición P3, en la que las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, están desacopladas del contacto 5 fijo (Figura 7).
En aras de la claridad, se evidencia que la expresión "al menos una posición" mencionada anteriormente puede indicar (por ejemplo, dependiendo de la forma de las partes 41,42 conductoras, primera y segunda) una determinada posición o un determinado intervalo de posiciones en las que se obtienen condiciones de acoplamiento determinadas de las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, con el contacto 5 fijo (y, posiblemente, con el segundo terminal 17 de poste).
En aras de la claridad, se evidencia que los términos "acoplado"/"desacoplado" mencionados anteriormente indican que hay/no hay un contacto eléctrico y mecánico entre las partes implicadas.
En términos generales, los dispositivos 60 semiconductores conmutan a un estado ACTIVADO o a un estado DESACTIVADO en diferentes instantes durante una maniobra de conmutación del dispositivo de conmutación, ya que las partes 41,42 conductoras, primera y segunda (y, por consiguiente, los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo) pueden acoplarse y desacoplarse eléctricamente con o desde el contacto 5 fijo en posiciones P1, P2, P3 determinadas diferentes del contacto 4 móvil y del conjunto 6 de circuito móvil.
De esta manera, los dispositivos 60 semiconductores pueden formar, de manera conveniente, una trayectoria 400 de conducción auxiliar entre los terminales 16, 17 de poste en determinadas condiciones de funcionamiento durante una operación de conmutación del dispositivo de conmutación.
Dependiendo de la posición del contacto 4 móvil y del conjunto 6 de circuito móvil con respecto al contacto 5 fijo, la trayectoria 400 de conducción auxiliar puede interrumpirse o cortocircuitarse.
Cuando el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil están en o alcanzan una primera posición P1 (Figura 5), los dispositivos 60 semiconductores están en o conmutan a un estado DESACTIVADO, ya que la primera parte 41 conductora (y, por consiguiente, el primer terminal 61 de conjunto) está desacoplado del contacto 5 fijo (y, por consiguiente, del primer terminal 16 de poste).
En este caso, la trayectoria 400 de conducción auxiliar se interrumpe y no pasan corrientes a través de los dispositivos 60 semiconductores.
Por el contrario, la trayectoria 300 de conducción principal garantiza una continuidad eléctrica entre los terminales 16, 17 de poste, ya que el contacto 5 fijo (y, por consiguiente, el terminal 16 de poste) y el segundo terminal 17 están conectados eléctricamente a través de la segunda parte 42 conductora.
Una corriente Icarga de carga pasa a través de la trayectoria 300 de conducción principal.
Cuando el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil alcanzan una segunda posición P2 (Figura 6), la primera parte 41 conductora (y, por consiguiente, el primer terminal 61 de conjunto) está acoplada con el contacto 5 fijo (y, por consiguiente, el terminal 16 de poste) y la segunda parte 42 conductora (y, por consiguiente, el segundo terminal 62 de conjunto) está acoplada con el terminal 17 de poste (Figura 6).
Los dispositivos 60 semiconductores conmutan a un estado ACTIVADO, cuando se aplica una tensión positiva mayor que un valor de tensión umbral determinado entre los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo (Figura 9). Dicho valor de tensión umbral (por ejemplo, de unos pocos voltios) depende de las características físicas de los dispositivos 60 semiconductores y típicamente es mucho menor que el valor máximo de la tensión del conductor 101A de fase eléctrica (Figura 8).
Una corriente Icarga de carga pasa a través de la trayectoria 400 de conducción auxiliar, que, en este caso, comprende la primera parte 41 conductora, el primer terminal 61 de conjunto, los dispositivos 60 semiconductores, el segundo terminal 62 de conjunto y la segunda parte 42 conductora.
La trayectoria 300 de conducción principal está interrumpida, ya que el contacto 5 fijo y las segundas partes 42 conductoras (y, por consiguiente, el segundo terminal 62 de conjunto) están desacopladas (Figura 8).
Cuando el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil están en o alcanzan una tercera posición P3 de acoplamiento (Figura 7), los dispositivos 60 semiconductores conmutan a un estado DESACTIVADO cuando las partes 41, 42 conductoras, primera y segunda (y, por consiguiente, los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo) se desacoplan del contacto 5 fijo.
Por lo tanto, no pasa ninguna corriente a través de la trayectoria 400 de conducción auxiliar.
Además, la trayectoria 300 de conducción principal está interrumpida, ya que el contacto 5 fijo y el contacto 4 móvil están desacoplados (Figura 8).
La Figura 9 muestra esquemáticamente un comportamiento ejemplar de algunas cantidades eléctricas relevantes, tales como la tensión Vlínea de línea de la fuente 101 de energía eléctrica, la tensión Vcarga de carga aplicada a la carga 102 eléctrica (que se supone que es de tipo capacitivo) y la corriente Icarga de carga que pasa a través del poste 2 eléctrico durante una maniobra de cierre del dispositivo 1 de conmutación (se hace referencia a las realizaciones mostradas en las figuras indicadas).
Cuando se analiza el comportamiento de las cantidades eléctricas relevantes indicadas anteriormente, el valor de tensión umbral indicado anteriormente puede aproximarse a 0 V, ya que es despreciable con respecto al valor máximo de la tensión Vlínea de línea.
En el instante tü, se supone que el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil empiezan a moverse hacia el contacto 5 fijo. En esta situación, las partes 41,42 conductoras, primera y segunda (y, por consiguiente, los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo) están desacopladas del contacto 5 fijo (tercera posición P3).
La primera parte 41 conductora o las segundas partes 42 conductoras pueden acoplarse con o desacoplarse del terminal 17 de poste, por ejemplo, dependiendo de la posición del contacto 4 móvil y/o de la forma de las partes 41,42 conductoras, primera y segunda.
En cualquier caso, no fluye ninguna corriente Icarga de carga hacia la carga 102 eléctrica cuando la trayectoria 300 de conducción principal y la trayectoria 400 de conducción auxiliar están interrumpidas.
En el instante t1, se supone que el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil alcanzan una segunda posición P2, en el que la primera parte 41 conductora está acoplada con el contacto 5 fijo y desacoplada desde dicho segundo terminal 17 de poste y en la que la segunda parte 42 conductora está acoplada con el segundo terminal 17 de poste y está desacoplada del contacto 5 fijo.
Suponiendo que la tensión Vcarga de carga está inicialmente a 0 V, la tensión Vlínea de línea se aplica entre los terminales 61, 62 de conjunto, primero y segundo. Los dispositivos 60 semiconductores conmutan a un estado ACTIVADO en el instante t2 en cuanto la tensión Vlínea de línea se vuelve positiva (cruce por cero).
En el instante t2, la corriente Icarga de carga empieza a pasar a través de la trayectoria 400 de conducción auxiliar, lo que garantiza una continuidad eléctrica entre los terminales 16, 17 de poste y la tensión Vcarga de carga empieza a seguir la tensión Vlínea de línea (aparte de una pequeña caída de tensión resistiva ofrecida por los dispositivos 60 semiconductores en un estado ACTIVADO). Se evidencia que, en esta situación, la trayectoria 300 de conducción principal todavía está interrumpida.
En el instante t3, se supone que el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil alcanzan una primera posición P1, en la que la segunda parte 42 conductora está acoplada con el contacto 5 fijo y con el segundo terminal 17 de poste.
La primera parte 41 conductora (y, por consiguiente, el primer terminal 61 de conjunto) puede desacoplarse del contacto 5 fijo (y, por consiguiente, el primer terminal 16 de poste) o todavía puede estar acoplada con el contacto fijo (y, por consiguiente, los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo, están en cortocircuito).
En cualquier caso, los dispositivos 60 semiconductores conmutan a un estado DESACTIVADO, ya que el primer terminal 61 de conjunto está flotando o cortocircuitado con el segundo terminal 62 de conjunto. La trayectoria 400 de conducción auxiliar está interrumpida o cortocircuitada y la corriente Icarga de carga pasa a través de la trayectoria 300 de conducción principal cuando el contacto 5 fijo y la segunda parte 42 conductora están acoplados. La trayectoria 300 de conducción principal garantiza una continuidad eléctrica entre los terminales 16, 17 de poste y la tensión Vcarga de carga sigue la tensión Vlínea de línea.
Con relación al ejemplo ilustrado anteriormente, es evidente que el comportamiento de las cantidades eléctricas anteriores (en particular, de la corriente Icarga de carga) puede variar dependiendo de la sincronización de los instantes t1, fe, fe, que a su vez depende del instante inicial de la maniobra de cierre, de la ley de movimiento seguida por el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil y de la posición de las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, con respecto al contacto 5 fijo.
Sin embargo, el ejemplo ilustrado anteriormente muestra cómo los dispositivos 60 semiconductores conmutan en instantes t2, fe diferentes durante el movimiento del contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil dependiendo de la posición alcanzada por estos últimos durante la maniobra de cierre del dispositivo 1 de conmutación.
Obviamente, las cantidades eléctricas indicadas anteriormente en el poste 2 eléctrico se comportarán de manera similar cuando los dispositivos 60 semiconductores están dispuestos con una configuración dual con respecto a la configuración mostrada en las figuras indicadas.
La Figura 10 muestra esquemáticamente un comportamiento ejemplar de las cantidades eléctricas Vlínea, Vcarga y Icarga durante una maniobra de apertura del dispositivo 1 de conmutación (se hace referencia a las realizaciones mostradas en las figuras indicadas).
Una vez más, el valor de tensión umbral indicado anteriormente se aproxima a 0 V, ya que son despreciables con respecto al valor máximo de la tensión Vlínea de línea.
Antes de que el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil empiecen a alejarse desde el contacto 5 fijo, la segunda parte 42 conductora se acopla con el contacto 5 fijo y con el segundo terminal 17 de poste (primera posición P1).
En esta situación, los dispositivos 60 semiconductores están en un estado DESACTIVADO y la trayectoria 400 de conducción auxiliar está interrumpida o cortocircuitada.
La corriente Icarga de carga pasa a través de la trayectoria 300 de conducción principal cuando la segunda parte 42 conductora y el contacto 5 fijo están acoplados.
La trayectoria 300 de conducción principal garantiza una continuidad eléctrica entre los terminales 16, 17 de poste y la tensión Vcarga de carga sigue el comportamiento de la tensión Vlínea de línea.
En el instante t5, se supone que el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil alcanzan una segunda posición P2, en la que la primera parte 41 conductora está acoplada con el contacto 5 fijo y desacoplada desde dicho segundo terminal 17 de poste y en la que la segunda parte 42 conductora está acoplada con el segundo terminal 17 de poste y está desacoplada del contacto 5 fijo.
La separación entre la segunda parte 42 conductora y el contacto 5 fijo fuerza a la corriente Icarga de carga a pasar a través de los dispositivos 60 semiconductores.
Los dispositivos 60 semiconductores conmutan a un estado ACTIVADO, cuando se aplica una tensión positiva (básicamente, debido a la caída de tensión resistiva ofrecida por los dispositivos 60 semiconductores) entre los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo.
La corriente Icarga de carga empieza a pasar a través de la trayectoria 400 de conducción auxiliar, lo que garantiza una continuidad eléctrica entre los terminales 16, 17 de poste y la tensión Vcarga de carga sigue la tensión Vlínea de línea (aparte de una pequeña caída de voltaje resistiva debida a los dispositivos 60 semiconductores en un estado ACTIVADO).
Se interrumpe el paso de la corriente Icarga de carga a través de la trayectoria 300 de conducción principal.
En el instante fe, los dispositivos 60 semiconductores conmutan a un estado DESACTIVADO cuando se proporciona una tensión negativa entre los terminales 61, 62 de pila, primero y segundo. No fluye ninguna corriente Icarga de carga hacia la carga 102 eléctrica cuando la trayectoria 300 de conducción principal y la trayectoria 400 de conducción auxiliar están interrumpidas (Figura 8).
La tensión Vcarga de carga ya no sigue la tensión Vlínea de línea (permanece inicialmente constante en el valor máximo de la tensión Vlínea, ya que se supone que la carga 102 eléctrica es de tipo capacitivo).
El contacto 4 móvil puede alcanzar la tercera posición P3, en la que está eléctricamente desacoplado de los terminales 61, 62 de pila, primero y segundo, y del contacto 5 fijo.
Con relación al ejemplo ilustrado anteriormente, es evidente que el comportamiento de las cantidades eléctricas anteriores (en particular, de la corriente Icarga de carga) puede variar dependiendo de la sincronización de los instantes t5, t6, que a su vez depende del instante inicial de la maniobra de apertura, de la ley de movimiento seguida por el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil y de la posición de las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, con respecto al contacto 5 fijo.
Sin embargo, el ejemplo ilustrado anteriormente muestra cómo los dispositivos 60 semiconductores conmutan en instantes t5, t6 diferentes durante el movimiento del contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito móvil dependiendo de la posición alcanzada por estos últimos durante la maniobra de apertura del dispositivo 1 de conmutación.
Obviamente, las cantidades eléctricas indicadas anteriormente en el poste 2 eléctrico se comportarán de manera similar cuando los dispositivos 60 semiconductores estén dispuestos con una configuración dual con respecto a la configuración mostrada en las figuras indicadas.
En general, al igual que para las soluciones del estado de la técnica indicadas anteriormente (por ejemplo, la propuesta en el documento EP2523203), la disposición de múltiples dispositivos 60 semiconductores, que pueden acoplarse y desacoplarse eléctricamente con y desde el contacto 4 móvil para establecer o interrumpir una trayectoria 400 de conducción auxiliar entre los terminales 16, 17 de poste en paralelo con la trayectoria 300 de conducción principal, proporciona ventajas relevantes en términos de reducción de fenómenos parásitos, tales como la generación de arcos eléctricos durante las maniobras de apertura (cuando la fuente 101 de energía eléctrica se desconecta de la carga 102 eléctrica) y, por otra parte, limita las posibles corrientes de irrupción y las sobretensiones transitorias generadas durante las maniobras de cierre (cuando la fuente 101 de energía eléctrica se acopla eléctricamente con la carga 102 eléctrica).
Sin embargo, un aspecto importante de la invención está representado por la disposición de múltiples dispositivos 60 semiconductores (que forman preferiblemente una estructura de pila compacta) que pueden moverse junto con el contacto 4 móvil.
De hecho, esta solución proporciona ventajas relevantes en términos de reducción del volumen ocupado por dichos dispositivos semiconductores. Tal como será más obvio a continuación, los dispositivos 60 semiconductores pueden apilarse en una estructura compacta que puede alojarse en una parte adecuada del volumen 20 interior, que generalmente está libre para permitir la etapa del contacto 4 móvil. Esta solución permite simplificar la disposición de los componentes interiores del poste 2 eléctrico con respecto a las soluciones tradicionales del estado de la técnica.
Como consecuencia, puede reservarse más espacio para los dispositivos 60 semiconductores y pueden emplearse un menor número de dispositivos 60 semiconductores (por ejemplo, diodos de potencia), que tienen un mayor tamaño y que son capaces de soportar tensiones y corrientes de funcionamiento más elevadas con respecto a las soluciones tradicionales del estado de la técnica.
La adopción de un menor número de dispositivos 60 semiconductores permite reducir la caída de tensión directa global a través de dichos dispositivos semiconductores.
Por otra parte, la adopción de dispositivos 60 semiconductores con un mayor tamaño permite mejorar las capacidades de conmutación de corriente globales ofrecidas por el dispositivo 1 de conmutación.
El dispositivo 1 de conmutación puede funcionar a niveles de corriente más elevados, por ejemplo, hasta decenas de kA, siendo capaz de soportar de esta manera corrientes de entrada particularmente elevadas o incluso de interrumpir corrientes de cortocircuito.
Gracias a la obtención de una disposición optimizada de los componentes internos en el interior del poste 2 eléctrico, pueden mantenerse fácilmente distancias dieléctricas adecuadas entre los componentes activos, lo que reduce las probabilidades de fallos.
Además, los componentes activos (por ejemplo, el contacto 4 móvil, el contacto 5 fijo, los terminales 16, 17 de poste) pueden tener mayores dimensiones, lo que ayuda a soportar niveles de corriente elevados.
Según una realización preferida, el conjunto 6 de circuito está dispuesto de manera que esté fijado mecánicamente a la varilla 9 de accionamiento y proporciona soporte al contacto 4 móvil, es decir, a las partes 41 y 42 conductoras primera y segunda del mismo.
Preferiblemente, el conjunto 6 de circuito comprende elementos conductores primero y segundo que forman los terminales 61,62 de conjunto, primero y segundo.
Preferiblemente, los elementos 61,62 conductores primero y segundo están formados por placas conductoras que están dispuestas perpendiculares al eje 100 longitudinal del poste 2 eléctrico.
Preferiblemente, el primer elemento 61 conductor está montado en la pila de dispositivos 60 semiconductores de manera que intercale esta última en cooperación con el segundo elemento 62 conductor.
Preferiblemente, el segundo elemento 62 conductor está fijado mecánicamente a la varilla 9 de accionamiento y forma un soporte para la pila de dispositivos 60 semiconductores.
En la práctica, los elementos 61,62 conductores primero y segundo están dispuestos en extremos opuestos de la pila de dispositivos 60 semiconductores (de manera conveniente, a lo largo de o en paralelo con el eje 100 longitudinal).
Preferiblemente, el conjunto 6 de circuito comprende un elemento 63 aislante dispuesto entre y acoplado mecánicamente con los elementos 61,62 conductores, primero y segundo.
De manera conveniente, los elementos 61,63 conductores, primero y segundo, y el elemento 63 aislante forman un recinto que aloja la pila de dispositivos 60 semiconductores y que está fijado mecánicamente a dicha varilla 9 de accionamiento.
Preferiblemente, el elemento 63 aislante comprende un cuerpo tubular de material eléctricamente aislante que tiene sus extremos 63A y 63B superior e inferior opuestos (respectivamente, en la posición proximal y la posición distal con respecto al contacto 5 fijo) acoplados mecánicamente con los elementos 61, 62 conductores primero y segundo y definiendo, en cooperación con estos últimos, un volumen en el que están alojados los dispositivos 60 semiconductores.
De manera conveniente, las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, del contacto 4 móvil están fijadas en el recinto indicado anteriormente en posiciones mutuamente separadas.
Esta solución simplifica notablemente la disposición de los dispositivos 60 semiconductores y el contacto 4 móvil de manera que puedan moverse juntos durante una maniobra de conmutación del dispositivo de conmutación.
Preferiblemente, la primera parte 41 conductora está fijada sobre el elemento 63 aislante en el extremo 63A superior de este último y está acoplada eléctrica y mecánicamente o forma una sola pieza con el primer elemento 61 conductor.
Preferiblemente, la segunda parte 42 conductora está fijada sobre el elemento 63 aislante en el extremo 63B inferior de este último y está acoplada eléctrica y mecánicamente o forma una sola pieza con el segundo elemento 62 conductor.
Preferiblemente, ambas partes 41,42 conductoras primera y segunda tienen forma tubular y están fijadas a una superficie 630 exterior del elemento 63 aislante mediante pasadores 44 de fijación adecuados.
Preferiblemente, las partes 41, 42 conductoras, primera y segunda, tienen bordes 410, 420 opuestos correspondientes separados por una ranura 415 de separación que se extiende a lo largo de la superficie 630 exterior del elemento 63 aislante.
Preferiblemente, los bordes 410, 420 opuestos de las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, están diseñados de manera que la ranura 415 de separación tenga un perfil inclinado que se extienda al menos alrededor del eje 100 longitudinal.
Esta solución permite una conmutación más suave de la corriente ICARGA de carga desde la trayectoria 400 auxiliar a la trayectoria 300 de conducción principal cuando el contacto 4 móvil y el conjunto 6 de circuito se mueven desde la posición P2 de acoplamiento indicada anteriormente a la posición P1 de acoplamiento indicada anteriormente (particularmente cuando el contacto 5 fijo incluye un par de anillos 52 de contacto superpuestos).
Preferiblemente, la cavidad 77 formada por el cuerpo 78 conductor del conjunto 7 de conexión deslizante está diseñada para alojar al menos parcialmente el conjunto 6 de circuito móvil y las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, del contacto 4 móvil que están fijadas sobre el mismo.
De manera conveniente, los anillos 79 de contacto están dispuestos para proporcionar una conexión eléctrica deslizante con la segunda parte 42 conductora y, posiblemente, la primera parte 41 conductora dependiendo de la posición del contacto 4 móvil, más precisamente dependiendo de la posición del grupo formado por el conjunto 6 de circuito móvil y las partes 41,42 conductoras, primera y segunda.
Preferiblemente, la cavidad 53 formada por el cuerpo 51 conductor del contacto 5 fijo está diseñada para alojar al menos parcialmente el conjunto 6 de circuito móvil y las partes 41,42 conductoras, primera y segunda, del contacto 4 móvil que están fijadas sobre el mismo.
De manera conveniente, los anillos 52 de contacto están dispuestos para proporcionar una conexión eléctrica deslizante con la primera parte 41 conductora o la segunda parte 42 conductora o ambas de dichas partes conductoras indicadas dependiendo de la posición del contacto 4 móvil, más precisamente dependiendo de la posición del grupo formado por el conjunto 6 de circuito móvil y las partes 41,42 conductoras, primera y segunda.
Las realizaciones del dispositivo 1 de conmutación descritas anteriormente pueden estar sujetas a variantes y modificaciones que están incluidas dentro del alcance de la invención.
Como un ejemplo, según algunas realizaciones (no mostradas), cada poste eléctrico puede incluir uno o más terminales intermedios dispuestos de manera que de manera que diferentes grupos de dispositivos semiconductores conmuten a un estado ACTIVADO o a un estado DESACTIVADO en diferentes instantes durante el movimiento de dicho contacto móvil, dependiendo de la posición alcanzada por el contacto móvil.
Además, algunos componentes, tales como las partes 41 y 42 conductoras primera y segunda, los elementos 61 y 62 conductores primero y segundo y el elemento 63 aislante pueden disponerse de manera diferente según los requisitos de construcción específicos del dispositivo 1 de conmutación.
El dispositivo 1 de conmutación, según la invención, ofrece ventajas notables.
El dispositivo 1 de conmutación muestra una excelente eficiencia de conmutación y proporciona excelentes prestaciones en términos de reducción de fenómenos parásitos durante las maniobras de apertura/cierre.
El dispositivo 1 de conmutación es capaz de funcionar incluso a niveles de corriente elevados, mostrando de esta manera rendimientos de conmutación mejorados con respecto a los dispositivos de conmutación disponibles del estado de la técnica. A diferencia de los dispositivos de conmutación tradicionales, el dispositivo 1 de conmutación puede funcionar incluso cuando hay presentes corrientes de cortocircuito. De esta manera, el dispositivo 1 de conmutación puede usarse como un disyuntor o un elemento de desconexión capaz de intervenir incluso cuando eventos de cortocircuito afectan a la fuente 101 de energía eléctrica o a la carga 102 eléctrica.
El dispositivo 1 de conmutación comprende postes eléctricos con una disposición simplificada y optimizada de los componentes interiores, lo que permite limitar el tamaño total y reducir los costes de fabricación.
De esta manera, el dispositivo 1 de conmutación es particularmente sencillo y barato de fabricar a nivel industrial.
El dispositivo 1 de conmutación tiene una estructura simple y robusta, que está particularmente adaptada para integrarse en un equipo de maniobra de BT o MT.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (1) de conmutación para redes de distribución de energía eléctrica de baja o media tensión, comprendiendo dicho dispositivo de conmutación uno o más postes (2) eléctricos, comprendiendo cada poste eléctrico:
- una carcasa (3) aislante que se extiende a lo largo de un eje (100) longitudinal y que está fijada a una estructura (1 A) de soporte principal de dicho dispositivo de conmutación;
- un primer terminal (16) de poste y un segundo terminal (17) de poste que pueden conectarse eléctricamente con un conductor (101A) de fase correspondiente de una fuente (101) de energía eléctrica y con un conductor (102A) de carga correspondiente de una carga (102) eléctrica, respectivamente;
- un contacto (4) móvil y un contacto (5) fijo, que pueden acoplarse o desacoplarse eléctricamente entre sí tras un movimiento de dicho contacto móvil hacia o lejos de dicho contacto fijo, estando dicho contacto fijo conectado eléctricamente con dicho primer terminal de poste, en el que dicho contacto móvil puede conectarse eléctricamente con dicho segundo terminal de poste;
caracterizado porque comprende un conjunto (6) de circuito móvil que incluye múltiples dispositivos (60) semiconductores adaptados para conmutar a un estado de conducción o a un estado de interdicción dependiendo de la tensión aplicada a los mismos, estando dichos dispositivos semiconductores conectados eléctricamente en serie entre sí de manera que una corriente (ICARGA) pueda fluir según una dirección (CD) de conducción predefinida cuando dichos dispositivos semiconductores están en un estado de conducción, comprendiendo dicho conjunto de circuito móvil terminales (61, 62) de conjunto primero y segundo para dichos múltiples dispositivos (60) semiconductores, estando dicho conjunto (6) de circuito móvil acoplado operativamente con dicho contacto (4) móvil y moviéndose junto con dicho contacto móvil durante un movimiento de dicho contacto móvil hacia o lejos de dicho contacto (5) fijo, en el que dichos dispositivos semiconductores conmutan a un estado de conducción o a un estado de interdicción dependiendo de la posición (P1, P2, P3) de dicho contacto móvil y dicho conjunto de circuito móvil durante una maniobra de conmutación de dicho dispositivo de conmutación.
2. Dispositivo de conmutación, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos múltiples semiconductores (60) están apilados uno sobre otro para formar una pila de dispositivos semiconductores.
3. Dispositivo de conmutación, según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho contacto (4) móvil comprende una primera parte (41) conductora y una segunda parte (42) conductora desconectadas eléctricamente una de otra y conectadas eléctricamente con dichos terminales (61,62) de conjunto primero y segundo respectivamente, en el que dichas partes conductoras primera y segunda pueden acoplarse y desacoplarse eléctricamente con o desde dicho contacto (5) fijo cuando dicho contacto móvil y dicho conjunto (6) de circuito móvil alcanzan posiciones (P1, P2, P3) diferentes durante una maniobra de conmutación de dicho dispositivo de conmutación.
4. Dispositivo de conmutación, según la reivindicación 3, caracterizado porque, durante una maniobra de conmutación de dicho dispositivo de conmutación, dicho contacto (4) móvil y dicho conjunto (6) de circuito móvil alcanzan:
- una primera posición (P1), en la que dicha segunda parte (42) conductora está acoplada con dicho contacto (5) fijo y con dicho segundo terminal (17) de poste;
- una segunda posición (P2), en la que dicha primera parte (41) conductora está acoplada con dicho contacto (5) fijo y está desacoplada desde dicho segundo terminal (17) de poste y en el que dicha segunda parte (42) conductora está acoplada con dicho segundo terminal de poste y está desacoplada desde dicho contacto fijo;
- una tercera posición (P3), en la que dichas partes (41,42) conductoras primera y segunda están desacopladas desde dicho contacto (5) fijo.
5. Dispositivo de conmutación, según la reivindicación 4, caracterizado porque, durante una maniobra de apertura de dicho dispositivo de conmutación:
- dichos dispositivos (60) semiconductores están en un estado de interdicción, cuando dicho contacto (4) móvil y dicho conjunto (6) de circuito móvil están en dicha primera posición (P1);
- dichos dispositivos (60) semiconductores conmutan a un estado de conducción cuando dicho contacto (4) móvil y dicho conjunto (6) de circuito móvil alcanzan dicha segunda posición (P2);
- dichos dispositivos (60) semiconductores conmutan a un estado de interdicción, cuando dicho contacto (4) móvil y dicho conjunto (6) de circuito móvil alcanzan dicha tercera posición (P3).
6. Dispositivo de conmutación, según la reivindicación 4, caracterizado porque durante una maniobra de cierre de dicho dispositivo de conmutación:
- dichos dispositivos (60) semiconductores están en un estado de interdicción, cuando dicho contacto (4) móvil y dicho conjunto (6) de circuito móvil están en dicha tercera posición (P3);
- dichos dispositivos (60) semiconductores conmutan a un estado de conducción cuando dicho contacto (4) móvil y dicho conjunto (6) de circuito móvil alcanzan dicha segunda posición (P2);
- dichos dispositivos (60) semiconductores conmutan a un estado de interdicción, cuando dicho contacto (4) móvil y dicho conjunto (6) de circuito móvil alcanzan dicha primera posición (P1).
7. Dispositivo de conmutación, según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho conjunto (6) de circuito móvil comprende
- elementos (61, 62) conductores primero y segundo que forman dichos terminales de conjunto primero y segundo, estando dicho primer elemento conductor montado en dicha pila de dichos dispositivos (60) semiconductores, estando dicho segundo elemento conductor fijado mecánicamente a una varilla (9) de accionamiento de dicho poste eléctrico y que soporta dicha pila de dispositivos semiconductores de manera que dicha pila de dispositivos semiconductores se intercale entre dichos elementos conductores primero y segundo;
- un elemento (63) aislante dispuesto entre y acoplado mecánicamente con dichos elementos (61, 62) conductores primero y segundo;
formando dichos elementos conductores primero y segundo y dicho elemento aislante un recinto que aloja dicha pila de dispositivos semiconductores y que está fijado mecánicamente a dicha varilla de accionamiento.
8. Dispositivo de conmutación, según las reivindicaciones 3 y 7, caracterizado porque dichas partes (41, 42) conductoras primera y segunda están fijadas en dicho recinto en posiciones mutuamente separadas.
9. Dispositivo de conmutación, según la reivindicación 8, caracterizado porque caracterizado porque dichas partes (41, 42) conductoras primera y segunda tienen bordes (410, 420) opuestos separados por una ranura (415) separadora.
10. Dispositivo de conmutación, según la reivindicación 9, caracterizado porque caracterizado porque dicha ranura (415) de separación tiene un perfil inclinado.
11. Dispositivo de conmutación, según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho contacto (5) fijo está fijado con dicho primer terminal (16) de poste.
12. Dispositivo de conmutación, según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada poste (2) eléctrico comprende un conjunto (7) de conexión deslizante adaptado para acoplar eléctricamente dicho contacto (4) móvil con dicho segundo terminal (17) de poste durante un movimiento de dicho contacto móvil hacia o lejos de dicho contacto (5) fijo.
13. Equipo de maniobra que comprende un dispositivo (1) de conmutación, según una o más de las reivindicaciones anteriores.
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