MXPA99006752A - Transformador/inductor de potencia - Google Patents

Abstract

La presente invención. se refiere a un transformador/inductor de potencia que comprende al menos un bobinado. Los bobinados se designan por medio de un cable de alto voltaje, que comprende un conductor eléctrico y alrededor del conductor se arregla una primer capa semiconductora, alrededor de la primer capa semiconductora se arregla una capa aislante y alrededor de la capa aislante se arregla una segunda capa semiconductora. La segunda capa semiconductora se conecta a tierra en o la vecindad de ambos extremos (261, 262;281, 282) de cada bobinado y además un punto entre ambos extremos (261, 262;281, 282), se conecta a tierra directamente.

Description

TRANFORMADOR/INDUCTOR DE POTENCIA Campo de la invención La presente invención se refiere a un transformador/inductor de potencia. En toda la transmisión y distribución de los transformadores de energía eléctrica se usan para permitir el intercambio entre dos o más sistemas eléctricos que tienen normalmente diferentes niveles de voltaje. Los transformadores están disponibles para potencias desde la región VA hasta la región de 1000 MVA . El rango de voltaje tiene un espectro de hasta los voltajes de transmisión más altos usados actualmente. La inducción electromagnética se usa para la transmisión de energía entre los sistemas eléctricos.

Los inductores también son un componente esencial en la transmisión de energía eléctrica en por ejemplo en la compensación y filtrado de fase.

El transformador/inductor referido en la presente invención pertenece a los llamados transformadores /inductores de potencia que tienen Ref.: 30679 potencias nominales de salida de varios cientos de kVA a un exceso de 1000 MVA y voltajes nominales de 3-4 kV a muy altos voltajes de transmisión.

Arte Antecedente En general el objetivo principal de un transformador de potencia es permitir el intercambio de la energía eléctrica, entre dos o más sistemas eléctricos principalmente de voltajes que difieren con la misma frecuencia.

Los transformadores/inductores de potencia convencionales p. ej . se describen en el libro "Elektriska Maskiner" por Fredrik Gustavson, página 3-6 - 3-12, publicado por The Royal Institute of Technology, Suecia, 1996.

Un transformador/inductor de potencia convencional comprende un núcleo del transformador, referido posteriormente como núcleo, formado de hoja orientada comúnmente laminada, normalmente de silicio hierro. El núcleo está compuesto de un número de circuitos derivados del núcleo conectados por yugos.

Un número de bobinados se proporcionan alrededor de los circuitos derivados del núcleo normalmente referidos como bobinado regulador primario, secundario. En los transformadores de potencia estos bobinados se arreglan prácticamente siempre en configuración concéntrica y se distribuyen a lo largo de la longitud del circuito derivado del núcleo.

Otros tipos de estructuras del núcleo se presentan ocasionalmente en p. ej . los llamados transformadores acorazados o en los transformadores de núcleo anular. Los ejemplos relacionados con las construcciones del núcleo se discuten en DE 40414. El núcleo podría consistir de materiales magnetizables convencionales tales como los de lámina orientada y otros materiales magnetizables tales como ferritas, material amorfo, cordones metálicos o cinta metálica. El núcleo magnetizable no es, como se conoce, necesario en los inductores.

Los devanados mencionados anteriormente constituyen una de varias bobinas conectadas en serie, las bobinas tienen un número de vueltas conectadas en serie. Las vueltas de una sola bobina normalmente hacen una unidad geométrica, continua que es físicamente separada de las bobinas restantes.

Un conductor se conoce por medio de la US 5 036 165, en la cual el aislante se proporciona con una capa interna y externa de fibra de vidrio pirolizada semiconductora. También se conoce proporcionar conductores en una máquina dinamoeléctrica con tal aislante, como se describe por ejemplo en la US 5 066 881, en donde una capa de fibra de vidrio pirolizada semiconductora está en contacto con las dos barras paralelas que forman el conductor, y el aislante en las ranuras del estator se rodea por una capa externa de fibra de vidrio pirolizada semiconductora. El material de fibra de vidrio pirolizado se describe como apropiado debido a que mantiene su resistividad aún después del tratamiento de impregnación.

El sistema aislante, en el interior de una bobina/bobinado y entre las bobinas/bobinados y las restantes partes metálicas, está normalmente en la forma de un aislante sólido o basado en barniz más cercano al elemento conductor y sobre el exterior del mismo el sistema aislante está en la forma de un aislante de celulosa sólido, aislante fluido, y posiblemente también un aislante en la forma de gas. Los bobinados con aislante y posibles partes voluminosas representan de esta manera grandes volúmenes que se someterán a altos esfuerzos de campo eléctrico que se presentan en y alrededor de las partes magnéticas eléctricas activas que pertenecen a los transformadores. Un conocimiento detallado de las propiedades del material aislante se requiere para predeterminar los esfuerzos del campo dieléctrico que experimentan y alcanzar un dimensionamiento tal que exista un riesgo mínimo de descarga eléctrica. Es importante lograr un ambiente aislante que no cambie o reduzca las propiedades aislantes.

El sistema aislante exterior predominante de la actualidad para los transformadores/inductores de potencia de alto voltaje convencionales consiste de material de celulosa como el aislante sólido y el aceite del transformador como el fluido aislante. El aceite del transformador se basa en el llamado aceite mineral .

Los sistemas aislantes convencionales p. ej . se describen en el libro "Elektriska Maskiner" por Fredrik Gustavson, página 3-9 - 3-11, publicado por The Royal Institute of Technology, Suecia, 1996.

Los sistemas aislante convencionales son relativamente complicados para construirse y adicionalmente, necesitan tomarse medidas especiales durante la manufactura para utilizar buenas propiedades aislantes del sistema aislante. El sistema debe tener un bajo contenido de humedad y la fase sólida en el sistema aislante necesita ser bien impregnada con el aceite circundante para que exista el mínimo riesgo de las bolsas de gas. Durante la manufactura se lleva a cabo un especial proceso de secado en el núcleo completo con los bobinados antes de que se disminuya en el tanque. Después de la disminución del núcleo y del sellado del tanque, el tanque se vacía de todo el aire mediante un tratamiento a vacío especial antes de ser llenado con aceite. Este proceso es relativamente consumidor de tiempo visto desde el proceso de elaboración total además de la utilización costosa de recursos en el taller .

El tanque que rodea el transformador debe construirse de tal manera que sea capaz de resistir el vacío completo dado que el proceso requiere que todo el gas sea bombeado a casi el vacío absoluto lo cual involucra el consumo de material y tiempo de elaboración adicional.

Además la instalación requiere que el tratamiento a vacío sea repetido cada vez que el transformador se abra para la inspección.

Breve Descripción de la Invención De acuerdo a la presente invención el transformador/inductor de potencia comprende al menos un bobinado en la mayoría de los casos arreglado alrededor de un núcleo magnetizable que podría ser de diferentes geometrías. El término "bobinados" se referirá posteriormente para simplificar la siguiente especificación. Los bobinados están compuestos de un cable de alto voltaje con el aislante sólido. Los cables tienen al menos un conductor eléctrico situado centralmente. Alrededor del conductor existe un arreglo de una primer capa semiconductora, alrededor de la capa semiconductora existe un arreglo de una capa de aislante sólido y alrededor de la capa de aislante sólido hay una segunda capa semiconductora externa .

El uso de tal cable implica que aquellas regiones de un transformador/inductor que se someten a alto esfuerzo eléctrico se confinan al aislante sólido del cable. Las partes restantes del transformador/inductor, con respecto al alto voltaje, solo se someten a esfuerzos de campo eléctrico muy moderados. Además, el uso de tal cable elimina varias áreas de problema descritas bajo los antecedentes de la invención. Consecuentemente, no se necesita un tanque para medio aislante y refrigerante. El aislante como una totalidad también llega a ser sustancialmente simple. El tiempo de construcción es considerablemente más corto comparado con el de un transformador/inductor de potencia convencional. Los bobinados podrían elaborarse separadamente y el transformador/inductor de potencia podría montarse en el sitio .

Sin embargo, el uso de tal cable presenta nuevos problemas que deben resolverse. La segunda capa exterior semiconductora debe conectarse a tierra directamente en o la vecindad de ambos extremos del cable para que el esfuerzo eléctrico que surge, durante el voltaje de operación normal y durante el progreso transiente, cargará principalmente sólo el aislante sólido del cable. La capa semiconductora y estas conexiones a tierra directas forman juntas un circuito cerrado en el cual una corriente se induce durante la operación. La resistividad de la capa debe ser lo suficiente grande para que las pérdidas resistivas que surgen en la capa sean despreciables.

Aparte de esta corriente magnética inducida, una corriente capacitiva fluye en la capa por medio de ambos extremos conectados a tierra directamente del cable. Si la resistividad de la capa es demasiado alta, la corriente capacitiva llegará a ser tan limitada que el potencial en las partes de la capa, durante un período de esfuerzo alternado, podría diferir a tal grado del potencial a tierra que las regiones del transformador/inductor de potencia a parte de que el aislante sólido de los bobinados se someterá a esfuerzo eléctrico. Conectando a tierra directamente varios puntos de la capa semiconductora, preferentemente un punto por vuelta del bobinado, la capa exterior completa se mantendrá en el potencial a tierra y la eliminación de los problemas mencionados anteriormente se aseguran si la conductividad de la capa es suficientemente alta.

Este punto de conexión a tierra por vuelta de la capa exterior se realiza de tal manera que los puntos a tierra mantienen una generatriz a una bobina y que los puntos a lo largo de la longitud axial del bobinado se conectan eléctricamente directamente a una pista conductora a tierra la cual se conecta posteriormente al potencial a tierra común.

Para mantener las pérdidas en la capa exterior tan bajas como sea posible, podría ser deseable tener tal resistividad alta en la capa exterior que se requieran varios puntos conectados a tierra. Esto es posible de acuerdo a un proceso de conexión a tierra especial de acuerdo con la invención.

Así, en un trans formador/inductor de potencia de acuerdo con la invención la segunda capa semiconductora se conecta a tierra en o en la vecindad de ambos extremos de cada bobinado y además un punto entre los extremos se conecta a tierra directamente .

En un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la invención los bobinados se componen preferentemente de cables que tienen aislantes sólido, extruido, de un tipo ahora usado para la distribución de potencia, tal como los cables de XLPE o cables con aislante EPR. Tales cables son flexibles, lo cual es una propiedad importante en este contexto dado que la tecnología para el dispositivo de acuerdo a la invención se basa principalmente en los sistemas de bobinado en los cuales el bobinado se forma del cable que se enrolla durante el montaje. La flexibilidad de un cable de XLPE corresponde normalmente a un radio de curvatura de aproximadamente 20 cm para un cable de 30 mm de diámetro, y un radio de curvatura de aproximadamente 65 cm para un cable de 80 mm de diámetro. En la presente solicitud el término "flexible" se usa para indicar que el bobinado es flexible a un radio de curvatura en el orden de cuatro veces el diámetro del cable, preferentemente de ocho a doce veces el diámetro del cable.

Los bobinados en la presente invención se construyen para retener sus propiedades aún cuando se enrollan y cuando se someten a esfuerzos térmicos durante la operación. Es muy importante que las capas del cable mantengan su adhesión con respecto entre una y otra en este contexto. Las propiedades del material de las capas son decisivas, particularmente su elasticidad y los coeficientes de expansión térmica relativos. En un cable de XLPE, por ejemplo, la capa aislante consiste de polietileno de baja densidad de enlace cruzado, y las capas semiconductoras consisten de polietileno con partículas de hollín o metálicas mezcladas. Los cambios en el volumen como resultado de las fluctuaciones de temperatura se absorben completamente como los cambios en el radio en el cable y, gracias a la diferencia comparativamente ligera entre los coeficientes de expansión térmica en las capas con relación a la elasticidad de estos materiales, la expansión radial puede llevarse a cabo sin la adhesión entre las capas que se pierde.

Las combinaciones de los materiales establecidos anteriormente deberían considerarse solo como ejemplos. Otras combinaciones que satisfacen las condiciones especificadas y también la condición de ser semiconductor, p. ej . que tienen resistividad dentro del rango de 10"1 - 10~6 ohm-cm, p. ej . 1-500 ohm-cm, o 10-200 ohm-cm, naturalmente también caen dentro del alcance de la invención.

La capa aislante podría consistir, por ejemplo, de un material termoplástico sólido tal como polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de alta densidad (HDPE), polipropileno (PP), polibutileno (PB), polimetil penteno (PMP), materiales de enlace cruzado tales como polietileno de enlace cruzado (XLPE), o hule tales como hule de etilen propileno (EPR) o hule de silicio.

Las capas semiconductoras internas y externas podrían ser del mismo material básico pero con partículas del material conductor tales como polvo de hollín o metálico mezclado.

Las propiedades mecánicas de estos materiales, particularmente sus coeficientes de expansión térmica, se afectan relativamente poco por si el polvo de hollín o metálico se mezcla o no al menos en las proporciones requeridas para alcanzar la conductividad necesaria de acuerdo a la invención. La capa aislante y las capas semiconductoras de esta manera tienen sustancialmente los mismos coeficientes de expansión térmica.

Los copolímeros de acetato de etilen vinilo/hule de nitrilo, polibutileno con inserciones de butilo, copolímeros de acrilato de etilen butilo y copolímeros de acrilato de etilen etilo también podrían constituir polímeros apropiados para las capas semiconductoras.

Aún cuando se usan diferentes tipos de materiales como la base en las varias capas, es deseable para sus coeficientes de expansión térmica que sean sustancialmente los mismos. Este es el caso con la combinación de los materiales listados anteriormente.

Los materiales listados anteriormente tienen relativamente buena elasticidad, con un módulo E de E < 500 MPa, preferentemente < 200 MPa. La elasticidad es suficiente para cualquier diferencia menor entre los coeficientes de expansión térmica para los materiales en las capas a ser absorbidos en la dirección radial de la elasticidad para que no aparezcan grietas u otros daños para que las capas no se liberen de una con respecto a la otra. El material en las capas es elástico, y la adhesión entre las capas es al menos de la misma magnitud como el más débil de los materiales.

La conductividad de las dos capas semiconductoras es suficiente para igualar sustancialmente el potencial a lo largo de cada capa. La conductividad de la capa semiconductora exterior es suficientemente grande para contener el campo eléctrico en el cable, pero suficientemente pequeña para no dar aumento a pérdidas significativas debido a las corrientes inducidas en la dirección longitudinal de la capa.

Así, cada una de las dos capas semiconductoras constituye esencialmente una superficie equipotencial, estas capas juntarán sustancialmente el campo eléctrico entre estas.

No existe, por supuesto, nada para evitar una o más capas semiconductoras adicionales que se arreglan en la capa aislante.

Las indicadas anteriormente y otras modalidades ventajosas de la presente invención se establecen en las reivindicaciones dependientes.

La invención se describirá ahora en más detalle en la siguiente descripción de las modalidades preferidas con particular referencia a los dibujos anexos .

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 muestra una vista de la sección transversal de un cable de alto voltaje; La Figura 2 muestra una vista en perspectiva de los bobinados con un punto de conexión a tierra por vuelta de bobinado; La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de los bobinados con dos puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado de acuerdo a una primer modalidad de la presente invención; La Figura 4 muestra una vista en perspectiva de los bobinados con tres puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado de acuerdo a una segunda modalidad de la presente invención; La Figura 5a y 5b respectivamente muestran una vista en perspectiva y una vista lateral respectivamente de un bobinado, en un circuito derivado exterior de un transformador trifásico con tres circuitos derivados, con tres puntos conectados a tierra por vuelta de bobinado de acuerdo a una tercera modalidad de la presente invención; Las Figuras 6a y 6b respectivamente, muestran una vista en perspectiva y una vista lateral respectivamente de un bobinado, en un circuito derivado central de un transformador trifásico con tres o más circuitos derivados, con tres puntos conectados a tierra por vuelta de bobinado de acuerdo a una cuarta modalidad de la presente invención. 1 Descripción detallada de las modalidades de la invención La Figura 1 muestra una vista de la sección transversal de un cable de alto voltaje 10 que se usa tradicionalmente para la transmisión de energía eléctrica. El cable de alto voltaje mostrado por ejemplo podría ser un cable de XLPE de 145 kV pero sin recubrimiento y pantalla. El cable de alto voltaje 10 comprende un conductor eléctrico, que podría comprender uno o varios cableados 12 con la sección transversal circular de por ejemplo cobre (Cu) . Estos cableados 12 se arreglan en el centro del cable de alto voltaje 10. Alrededor de los cableados 12 existe un arreglo de una primer capa semiconductora 14. Alrededor de la primer capa semiconductora 14 existe arreglado una primer capa aislante 16, por ejemplo aislante de XLPE. Alrededor del primer aislante 16 existe arreglado una segunda capa semiconductora 18. El cable de alto voltaje 10, mostrado en la Figura 1 se elabora con un área conductora de entre 80 y 3000 mm2 y con un diámetro del cable exterior de entre 20 y 250 mm.

La Figura 2 muestra una vista en perspectiva de los bobinados con un punto de conexión a tierra por vuelta de bobinado. La Figura 2 muestra un circuito derivado del núcleo designado por la numeración 20 dentro de un transformador o inductor de potencia. Dos bobinados 22? y 222 se arreglan alrededor del circuito derivado del núcleo 20 los cuales se forman del cable de alto voltaje (10) mostrado en la Figura 1. Con la ayuda de los bobinados de fijación 22? y 222 existen, en este caso, cuatro miembros espaciadores arreglados radialmente 24?, 242, 243, 244, por vuelta de bobinado. Como se muestra en la Figura 2 la capa semiconductora exterior se conecta a tierra en ambos extremos 26?, 262, 281 , 282 de cada bobinado 22?, 222. El miembro espaciador 24?, que se enfatiza en negro, se utiliza para lograr un punto de conexión a tierra por vuelta de bobinado. El miembro espaciador 24? se conecta directamente a un elemento conectado a tierra 30?, p. ej . en la forma de una pista conectada a tierra 30?, que se conecta 32 al potencial a tierra común en la periferia del bobinado 222 y a lo largo de la longitud axial del bobinado 222. Como se muestra en la Figura 2 los puntos de conexión a tierra permanecen (un punto por vuelta de bobinado) en una generatriz a un bobinado La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de los bobinados con dos puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado de acuerdo a una primera modalidad de la presente invención. En las Figuras 2 y 3 las mismas partes se designan por la misma numeración para hacer las Figuras más claras. También en este caso los dos bobinados 22? y 222, formados del cable de alto voltaje 10 mostrado en la Figura 1, se arreglan alrededor del circuito derivado del núcleo 20. Los miembros espaciadores 24?, 242, 243, 244, también en este caso se arreglan radialmente con la ayuda de la fijación de los bobinados 22x y 222. En ambos extremos 26?, 262, 28?, 282 de cada bobinado 22? y 222 la segunda capa semiconductora (comparar con la Figura 1) se conecta a tierra de acuerdo con la Figura 2. Los miembros espaciadores 24?, 243, que se marcan en negro, se usan para lograr en este caso dos puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado. El miembro espaciador 24?, se conecta directamente a un primer elemento conectado a tierra 30?, el miembro espaciador 243 se conecta directamente a un segundo elemento de conexión a tierra 302 en la periferia del bobinado 222 y a lo largo de la longitud axial del bobinado 222- Los elementos de conexión a tierra 30? y 302 podrían estar en la forma de las pistas de conexión a tierra 30? y 30 que se conectan al potencial a tierra común 32. Los elementos de conexión a tierra 30?, 3Ü2 se acoplan por medio de una conexión eléctrica 34x (cable) . La conexión eléctrica 34x se acopla en la ranura 36? arreglada en el circuito derivado del núcleo 20. La ranura 36? se arregla tal que el área de sección transversal i del circuito derivado del núcleo 20 (y por lo cual el flujo magnético f) se divide en dos áreas parciales Ai, A2. Por lo tanto, la ranura 36?, divide el circuito derivado del núcleo 20 en dos partes, 20?, 202. Esto provoca que las corrientes no sean inducidas magnéticamente en conexión con las pistas de conexión a tierra. Conectando a tierra de la manera mencionada anteriormente las pérdidas en la segunda capa semiconductora se mantienen a un mínimo.

La Figura 4 muestra una vista en perspectiva de los bobinados con tres puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado de acuerdo a una segunda modalidad de la presente invención. En las Figuras 2- 4 se designan las mismas partes par la misma numeración para hacer las Figuras más claras. También aquí los bobinados 22? y 222, formados del cable de alto voltaje 10 mostrados en la Figura 1, se arreglan alrededor del circuito derivado del núcleo 20. Los miembros espaciadores 24if 242, 243, 244, 245, 246, también se arreglan radialmente con la ayuda de la fijación de los bobinados 22? y 222. Como se muestra en la Figura 4 hay 6 miembros espaciadores por vuelta de bobinado. En ambos extremos 26?, 262; 28?, 282 de cada bobinado 22?, 222 la capa semiconductora exterior (comparar con la Figura 1) se conecta a tierra como de acuerdo con las Figuras 2 y 3. Los miembros espaciadores 241 , 243, 245 que se marcan en negro se usan para lograr tres puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado. Estos miembros espaciadores 24?, 243, 245 se conectan por lo tanto a la segunda capa semiconductora del cable de alta potencia 10. El miembro espaciador 24? se conecta directamente a un primer elemento a tierra 30? y el miembro espaciador 243 se conecta directamente a un segundo elemento de conexión a tierra 302 y el miembro espaciador 245 se conecta directamente a un tercer elemento de conexión a tierra 303 en la periferia del bobinado 222 y a lo largo de la longitud axial del bobinado 222. Los elementos de conexión a tierra 30x, 302, 303, que se conectan a un potencial a tierra común 32. Todos los tres elementos de conexión a tierra 30?, 302, 303 se unen por medio de dos conexiones eléctricas 34lf 342 (cables) . La conexión eléctrica 3 1 se acopla en una primer ranura 36? arreglado en el circuito derivado del núcleo 20 y se conecta a los elementos de conexión a tierra 3O2 y 303. La conexión eléctrica 342 se instala en la segunda ranura 362 arreglados en el circuito derivado del núcleo 20. Las ranuras 36?, 362 se arreglan tal que el área de sección transversal A, del circuito derivado del núcleo 20 (y por lo tanto el flujo magnético f) se dividen en tres áreas parciales Ai, A2, A3. Por lo tanto las ranuras 36?, 362 dividen el circuito derivado del núcleo 20 en tres partes 20?, 202, 203. Esto provoca que las corrientes no se induzcan magnéticamente en conexión con las pistas de conexión a tierra. Conectando a tierra de la manera mencionada anteriormente las pérdidas en la segunda capa semiconductora se mantienen a un mínimo.

Las Figuras 5a y 5b respectivamente, muestran una vista en perspectiva respectivamente una vista seccional de un bobinado en un circuito derivado del núcleo de un transformador trifásico con tres circuitos derivados con tres puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado de acuerdo a una tercera modalidad de la presente invención. En las Figuras 2-5 las mismas partes se designan los mismos números para hacer las Figuras más claras. Un bobinado 22?, formados del cable de alto voltaje 10 mostrado en la Figura 1, se arregla alrededor del circuito derivado exterior 20 del transformador. Adicionalmente en este caso los miembros espaciadores 24?, 242, 243, 244, 245, 25e, se arreglan radialmente con la ayuda de la fijación del bobinado 22x. En ambos extremos del bobinado 22 la segunda capa semiconductora (comparar con la Figura 1) se conecta a tierra (no se muestra en las Figuras 5a y 5b respectivamente). Los miembros espaciadores 24x, 243, 245 que se marcan en negro se usan para lograr tres puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado. El miembro espaciadores 24? se conecta directamente a un primer elemento a tierra 30?, el miembro espaciador 24 se conecta directamente a un segundo elemento a tierra (no mostrado) y el miembro espaciador 245 se conecta directamente a un tercer elemento de conexión a tierra 303 en la periferia del bobinado 222 y a lo largo de la longitud axial del bobinado 22?. Los elementos de conexión a tierra 30?-30 podrían estar en la forma de las pistas de conexión a tierra que se conectan a un potencial a tierra común (no mostrado) . Los tres elementos de conexión a tierra 30?-303 se unen por medio de dos conexiones eléctricas 34?, 342 (cables). Las dos conexiones eléctricas 34?, 342 se acoplan en dos ranuras 36?, 362, arreglado en un yugo 38 que conecta los tres elementos de conexión a tierra 30?~303 con respecto entre uno y otro. Las dos ranuras 36x, 362 se arreglan tal que el área de sección transversal A del yugo 38, (y por lo cual el flujo magnético f) se divide en tres áreas parcialesO Ai, A , A3. Las conexiones eléctricas 34x, 342 se enlazan a través de las dos ranuras 36?, 362 y sobre el lado frontal y trasero del yugo 38. Conectando a tierra de la manera mencionada anteriormente las pérdidas se mantienen a un mínimo.

La Figura 6a y 6b respectivamente, muestran una vista en perspectiva respectivamente una vista seccional de un bobinado, en un circuito derivado central de un transformador trifásico con tres o más circuitos derivados, con tres puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado de acuerdo a una cuarta modalidad de la presente invención. En las Figuras 2-6 las mismas partes designan los mismos números para hacer las Figuras más claras. Un bobinado 22?, formada del cable de alto voltaje 10 mostrada en la Figura 1 se arregla alrededor del circuito derivado central 20 del transformador. Adicionalmente en este caso los miembros espaciadores 24?~242 se arreglan radialmente, tres de los cuales 24?, 243, 245 se usan para alcanzar tres puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado. Los miembros espaciadores 24?, 243, 245 se conectan directamente a los elementos de conexión a tierra 30?-303, de los cuales solo se muestran dos, de la misma manera como se describió anteriormente en conexión con las Figuras 5a y 5b. Los tres elementos de conexión a tierra 30?-303 se conectan por medio de dos conexiones eléctricas 34?, 342 (cables). Las dos conexiones eléctricas 34?, 342 se acoplan en las ranuras 36?, 362 arregladas en un yugo 38. Las dos ranuras 36?, 362 se arreglan tal que el área de sección transversal A del yugo 38 (y por lo tanto el flujo magnético f) se divide en tres áreas parciales Ax, A2, A3. Las dos conexiones eléctricas 34?, 342 se insertan a través de las ranuras 36?, 362 en ambos lados del circuito derivado central 20 con relación al yugo 38. Conectando a tierra de la manera mencionada anteriormente las pérdidas en la segunda capa semiconductora se mantienen a un mínimo.

Los principios usados anteriormente podrían usarse para varios puntos de conexión a tierra por vuelta de bobinado. El flujo magnético, f, se localiza en el núcleo con un área de sección transversal A. Esta área de sección transversal A puede dividirse en un número de áreas parciales Ax, A , ... , An así que ; La circunferencia de una vuelta de bobinado con longitud 1 puede dividirse en un número de partes l?, l2,...,ln así que; No se introducen pérdidas adicionales debido a la conexión a tierra si las conexiones eléctricas se hacen de tal manera que los extremos de cada parte 1 ^ se conecten eléctricamente para que solo el área parcial Ax se abarque por una bobina que consiste de una conexión eléctrica 66x y el segmento l ? y la condición, F. /• F " / se satisface, por lo que f es el flujo magnético en el núcleo y fx es el flujo magnético a través del área parcial Ax .

Si la densidad de flujo magnético es constante a través de toda la sección transversal del núcleo, entonces f = B*A lleva a la relación; I A l El transformador/inductor de potencia en las figuras mostradas anteriormente comprende un núcleo de hierro que consiste de un circuito derivado del núcleo y un yugo. Sin embargo debería entenderse que un transformador/inductor de potencia también podría diseñarse sin un núcleo de hierro (transformador de núcleo de aire ) .

La invención no se limita a las modalidades mostradas debido a que son posibles variaciones dentro del marco de las reivindicaciones de patente anexadas .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes .

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un transformador/inductor de potencia que comprende al menos un bobinado, caracterizado porque el bobinado/bobinados están compuestos de un cable de alto voltaje que comprende un conductor eléctrico, y alrededor del conductor se arregla una primera capa semiconductora, alrededor de la primera capa semiconductora se arregla una capa aislante y alrededor de la capa aislante se arregla una segunda capa semiconductora, por lo que la segunda capa semiconductora se conecta a tierra en o la vecindad de ambos extremos de cada bobinado y que además un punto entre ambos extremos se conecta a tierra directamente.

2. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque n puntos (n > 2) por al menos una vuelta de al menos un bobinado se conectan a tierra directamente de tal manera que las conexiones eléctricas (34?, 342 ..., 34n) entre los n puntos de conexión a tierra dividen el flujo magnético en n partes para limitar las pérdidas producidas por la conexión a tierra.

3. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 2, caracterizado porque el cable de alto voltaje se elabora con un área conductora de entre 80 y 3000 mm2 y con un diámetro de cable exterior de entre 20 y 250 mm.

4. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 3, en donde los bobinados rodean un área de sección transversal A y la circunferencia de cada bobinado tiene una longitud 1, por lo que las conexiones eléctricas (34?, 342,...34n_ x) entre los n puntos de conexión dividen el área de sección transversal en n áreas parciales Ax, A2... An así que, y divide la longitud 1 en n partes l?, l2,...ln, así que , ?= l i=\ ', caracterizado porque las conexiones eléctricas (34?, 342 , ...34n-?) entre los puntos de conexión a tierra n se realizan de tal manera que los extremos de cada segmento li se conectan eléctricamente para que solo el área parcial Ai se abarque por una bobina que consiste de la conexión eléctrica (34j._?) y el segmento l? y la condición, se satisface, por lo que F es el flujo magnético a través del área parcial i.

5. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la rei indicación 4, por lo que la densidad de flujo magnético B es constante a través de toda la sección transversal del núcleo, caracterizado porque las conexiones eléctricas (34?, 342, ... , 34n_? ) entre los n puntos de conexión a tierra se realizan de tal manera que la condición, A l se satisface .

6. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a cualquiera de las rei indicaciones 1-5, caracterizado porque el transformador/inductor de potencia comprende un núcleo magnetizable.

7. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el transformador/inductor de potencia se construye sin un núcleo magnetizable.

8. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque el bobinado/bobinados son flexibles (a) y en que las capas se adhieren una con otra.

9. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 8, caracterizado porque las capas son de un material con tal elasticidad y con tal relación entre los coeficientes de expansión térmica del material que durante la operación cambia en volumen, debido a las variaciones de temperatura, son capaces de absorberse por la elasticidad del material tal que las capas mantengan su adherencia una con otra durante las variaciones de temperatura que aparecen durante la operación.

10. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizado porque los materiales en las capas tienen una alta elasticidad, preferentemente con un módulo E menor de 500 MPa y más preferentemente menor de 200 MPa.

11. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizado porque los coeficientes de expansión térmica en los materiales de las capas son sustancialmente iguales.

12. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizado porque la adherencia entre las capas es al menos de la misma relación como el más débil de los materiales.

13. Un transformador/inductor de potencia de acuerdo a la reivindicación 8, o la reivindicación 9, caracterizado porque cada capa semiconductora constituye sustancialmente una superficie equipotencial .