WO2008020750A1 - Transformador de tensión eléctrica controlada, método para ajustar la relación de trasformación y dispositivo de conmutatión de tomas - Google Patents
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
Definitions
- the invention relates to controlled voltage electrical transformers, and more particularly to a controlled electrical voltage transformer, to a method for adjusting the transformation ratio and to a switching device based on solid state electronics, for the purpose of of regulating the transformation ratio between the primary winding and the secondary winding within a certain range of adjustment values when carrying out the switching of an outlet at the beginning of a half cycle of the alternating electric current supplied to the transformer and switching another outlet or The same at the beginning of another half cycle of the alternating electric current.
- parts of the network are used that have different levels of electrical voltage that are generally mutually coupled by means of transformers whose transformation ratio (also known as winding ratio) between the electrical voltage on the side primary and the electrical voltage of the secondary side can be regulated or is adjustable in a staggered manner within certain limits as a result of equipping at least one of the transformer windings with sockets that can be selected by means of a switching device.
- this may involve an adjustment or regulation of the transformation ratio in one or more steps under load by means of load tap switches, or a semi-permanent adjustment of the transformation ratio in one or more steps when the transformer is in the disconnected state by means of tap selectors.
- the adjustment or regulation of the transformation ratio of the transformers in the distribution network is necessary to be able to guarantee a certain or certain level of electrical voltage within the fixed limits in case of divergent load situations of both short and long term nature in the distribution points associated to the consumers of the electrical energy.
- the cause of the variation of the electrical voltage in the distribution networks lies in the cumulative effects of the electric voltage drops in the medium-voltage electrical network, in the low voltage electric transformer and in the low electric voltage network, in relation to which the step regulation of the electric medium voltage transformer and a system that influences the electric current and that cannot be precisely adjusted play a role.
- the phases of cables subjected to unequal loads or the generation of decentralized energy lead to differences in electrical voltage in the network.
- a current solution alternative is that described by Hiromichi Sato and others in the Japanese patent application publication JP-2001044051, where a variable transformer is shown that has a magnetic flow control circuit, where a primary winding and a secondary winding are rolled to a magnetic core.
- a window or hole In one part of the magnetic core there is a window or hole, in which two control coils, connected in series, are wound around two sides of the window. An induced electrical voltage is generated in the control coils, but these being connected in series cancel the induced electrical voltage. Consequently, an induced electrical voltage is not applied to a control circuit.
- the winding structure is similar to an ordinary single-phase transformer, but with the difference that this includes a controllable magnetic flow control circuit consisting of a window with the control coils, in a magnetic core and a control circuit.
- This current solution has the disadvantage of requiring one or more additional windings and electrical current control circuits that increase the complexity of the transformer and therefore produce additional losses greater than the losses that the invention, which is described below, may produce.
- interwoven or crossed windings are also common, as described by André Kislovski in Spanish patent ES-2,001,118, where an inductive element of electrically adjustable construction is shown, consisting of two magnetically independent ferromagnetic cores, equal, closed in yes annularly, that they carry individually the partial windings of an induction winding and jointly a maneuver regulating coil.
- the winding direction of the partial and induction windings is such that in one of the nuclei mutually weaken the magnetic fields generated by electric currents through the windings, on the contrary in the other core they are reinforced.
- This current solution has the disadvantages of producing an unacceptable amount of harmonics resulting from the saturation of the core where the magnetic fields are reinforced and requiring additional energy that is extracted from the system. In addition to this, this current solution may require a disproportionate amount of magnetic material, at least twice as necessary, to carry out the function of the invention described below.
- Another alternative of current solution to provide a variable transformer is to use two or more magnetic cores linked with common core elements, as described by Gregory Leibovich in US Pat. No. 4,837,497, which illustrates a transformer or variable reactor based on The combination of at least two cores with a common yoke;
- the primary winding is divided into two independent systems of phase windings wound in the opposite direction, arranged on the legs or symmetrical columns of the cores and separated by the common yoke;
- the secondary winding with each phase winding is divided in two and they are wound in portions in opposite directions on the symmetrical legs of the base, adjacent to the portions of the primary winding and separated by the common yoke.
- the secondary short-circuit winding of the transformer or reactor is reduced by at least one loop with the loop portions separated by the common yoke.
- the multi-phase apparatus has at least one primary winding per system, which includes a controllable device in the circuit relationship, which allows the control of a primary winding in relation to the other, in terms of the magnitude of electric current or phase displacement of electric current.
- the controllable device that is a rectifier, TRIAC or transistor. Therefore, by having a continuous control of the controllable device, an apparatus with variable output parameters is obtained.
- This current solution has the disadvantages of producing a large number of higher order harmonics and requiring additional energy that is extracted from the system to carry out the control of the magnetic field in the core. In addition to this, this current solution may require an additional amount of magnetic material to carry out the function of the invention described below.
- variable transformer Another alternative to provide a variable transformer is to form a transformer with a magnetic core whose structure has movable or moving elements that allow a variable air space to be formed in the core, which leads to a change in the magnetic flux induced by the windings, thus allowing a control of the electrical voltage in a linear or gradual manner.
- the control of the movement of the movable elements, for the opening and closing of the variable air space of the core can be carried out with manual, semi-automatic or automatic displacement control mechanisms.
- An example of this application is described by Steven Hahan in US Pat. No. 4,540,931, which shows a transformer that includes a system for controlling the electrical output voltage using a core with movable structure.
- the electrical output voltage of the transformer is perceived and this is made to correspond to a predetermined standard movement of the movable structure, which then being positioned in the correct location is locked.
- the changes in electrical voltage are free of staggering and the linear control of the electrical voltage with respect to time is achieved through the non-linear movement of the movable structure, allowing a wide range of variation of the electrical output voltage.
- This current solution has the disadvantage that the core is subject to great mechanical forces caused by the dispersion flow and that causes the mechanism for opening the core to wear out in a short time.
- the current solution requires excessively long times, which can be several seconds, to achieve control of the electrical output voltage, in comparison with the response time, of fractions of a second, of the invention described below. .
- a current solution to achieve an adjustment of electric voltage with precision and speed is using electronic power switches in the form of transistors or thyristors.
- Such solution is described by Paulus GJM Asselman and others in the Mexican patent application publication MX-9800816, which refers to a method and a device for continuously adjusting, within a certain adjustment range, the transformation or number of turns between the primary winding and the secondary winding of a power transformer provided with at least one regulation winding, where a first socket is connected during a part of a cycle of the transformer's alternating electrical voltage and a second socket is connected during another part of that cycle of the alternating electrical voltage.
- This current solution has the disadvantage of needing additional solid-state elements or solid-state elements of higher capacities or performance to carry out the pulse switching function by pulse width modulation unlike the method of switching the sockets of the invention. described below and that requires less solid state elements and even lower performance.
- DCM discrete cycle modulation
- a controlled electrical voltage transformer that is formed by at least one magnetic core; at least one primary winding; at least one secondary winding, such that the primary winding or the secondary winding or both windings have a series of sockets; and a switching device of the sockets for adjusting, within a certain range of adjustment values, the transformation ratio between the primary winding and the secondary winding, such that the switching device switches some take, of the series of sockets, at the beginning of a half cycle of the alternating electric current supplied to the transformer.
- the object of the invention to offer a switching device of sockets of a transformer to adjust the transformation ratio
- the transformer is formed by at least one magnetic core, at least one primary winding, at least one secondary winding, such that the winding primary or secondary winding or both windings have a series of sockets
- the switching device has a series of switching devices, each one provided with a first terminal and a second terminal, such that, the first terminal is connected to one of the sockets and the second terminal is connected to a first terminal or a second terminal of another switch device of the series of switch devices, in where each switch device is actuated by a trip signal to effect unidirectional conduction or bidirectional conduction; and a control unit for supplying the trip signals to actuate the interrupting devices, such that the control unit, when an adjustment in the transformation ratio is required, supplies a trigger signal when it perceives the start of a half cycle of the current alternating electric, so that with the trigger signal supplied to a switch device a socket is switched at the beginning of a half cycle of the
- Figure 1 illustrates a diagram of a controlled voltage transformer according to the invention.
- Figure 2 illustrates a block diagram of a method for adjusting the transformation ratio of a transformer according to the invention.
- Figure 3 illustrates a sequence of trigger signals synchronously with the frequency of alternating electric current to actuate switching devices for the adjustment of transformation according to the invention.
- a controlled voltage transformer according to the invention can be of the type of one, three or several phases and consist of one or more magnetic cores of any design, such as column or armored type.
- Figure 1 shows an embodiment of the invention with reference to a single-phase IO controlled electric voltage transformer, which has a primary winding 20, a secondary winding 30 and a switching device 40.
- the primary winding 20 is provided with a series of sockets identified with the labels 5OA, 5OB, 5OC and 5OD, however, it may be that even the secondary winding 30 or both windings 20 and 30 have a series of shots.
- the part of the winding which is provided with the series of sockets identified with the labels 5OA, 5OB, 5OC and 5OD is located at one end of the primary winding 20 near the transformer supply line.
- the part of the winding that is provided with the series of sockets can be located at the end of the primary winding 20 near the neutral of the transformer or in the central portion of the primary winding "20.
- Having the part of the winding that is provided with the series of sockets at the end of the primary winding 20 near the neutral of the transformer 10 implies having the advantages of reducing the electrical voltage that appears between the sockets and between the sockets and ground during sudden electrical voltage transients, for example, atmospheric discharges or overvoltages due to maneuver, among other phenomena that cause surges. It also has the potential to reduce substantially the dimensions of the insulations required to withstand these or other operating conditions, in addition to potentially providing a longer lifespan of the semiconductor elements due to the decrease in dielectric stresses applied to them.
- the switching device of sockets 40 is provided with a series of switch devices 6OA, 6OB, 6OC and 6OD, and a control unit 70.
- Each of these switch devices in turn are provided with at least a couple of devices of solid state, for example, Thyristors, Bipolar Isolated Door Transistors (IGBT) or Door Cut Switches (GTO).
- each switch device is formed by at least one pair of Thyristors 8OA and 8OB connected in antiparallel and whose connection has a first terminal 90 and a second terminal 100.
- Each of the first terminals 90, of each of The switching devices 6OA, 6OB, 6OC and 6OD is connected to each of the 5OA, 5OB, 5OC and 5OD sockets of the primary winding 20, respectively.
- each of the second terminals 100, of each of the switch devices 6OA, 6OB, 6OC and 6OD is in turn connected to a first terminal 90 or a second terminal 100 of another switch device of the series of switch devices 6OA, 6OB, 6OC and 6OD.
- the Thyristors 8OA and 8OB can be, for example, of the Silicon Controlled Rectifier (SCR) type.
- Each of the switching devices 6OA, 6OB, 6OC and 6OD operates on the basis of a natural switching, so that they are particularly suitable for phase control for adjusting the transformation ratio between the primary winding 20 and the secondary winding 30, each being individually operated, to effect a unidirectional conduction or a bidirectional conduction, by means of a trigger signal generated by the control unit 70.
- actuated denotes the ability of the switch device to be connected or disconnected depending on the solid state device used or the configuration present in order to carry out the switching of the sockets.
- the control unit 70 supplies the trip signals to actuate the switching devices 6OA, 6OB, 6OC and / or 6OD that have been selected according to the required transformation setting.
- the trigger signal is supplied to the respective switch device 6OA, 6OB, 6OC and / or 6OD selected, when the control unit 70 perceives the start of a half cycle of the alternating electric current supplied to the transformer 10, so that the device selected switch 6OA, 6OB, 6OC and / or 6OD switch any socket 5OA, 5OB, 5OC or 5OD at the beginning of a half cycle of the alternating electric current supplied to the transformer 10 and alternatively the control unit 70 supplies another trigger signal to another device selected switch 6OA, 6OB, 6OC or 6OD in order to switch another socket or the same socket 5OA, 5OB, 5OC or 5OD at the start of another half cycle of the supplied alternating electric current.
- control unit 70 supplies the trigger signals synchronously with the frequency of the alternating electric current, thus producing a switching of sockets 5OA, 5OB, 5OC or 5OD synchronously with said frequency and only at the beginning of each half cycle in order to obtain a controlled output electrical voltage in the transformer 10.
- the control unit 70 together with the switching devices 6OA, 6OB, 6OC and 6OD of the socket switching device 40 are active during the normal steady state operation of the transformer 10, that is, under load, upon obtaining the electrical energy necessary of the transformer 10 itself. However, they can also be active during the non-connection state of the transformer 10, that is, without load, when obtaining the electric power from another source.
- Figure 2 shows a block diagram of a method for adjusting the transformation ratio according to the invention, the method is described with support in conjunction with Figure 1.
- the control unit 70 continuously monitors or in intervals, the electrical output voltage of the transformer 10 on the side of the winding under control, in this case, in the secondary winding 30 through at least one electric voltage sensor 110.
- the level of supervised electrical output voltage is compared within a certain range of determined adjustment values, so that the absolute value of the difference between the level of the electrical output voltage and the determined adjustment value is greater than one previously set tolerance, then the control unit 70 determines, in step 210, that an adjustment in the transformation ratio is required.
- step 220 the control unit 70 selects, depending on the set value, one or more 5OA, 5OB, 5OC or 5OD sockets to be switched by means of the 6OA, 6OB, 6OC and / or 6OD switching devices for achieve that required transformation relationship.
- the selection of the appropriate outlet, by the control unit 70 is achieved, for example, by consulting a table (stored in programmable memory) that is formed by each of the determined adjustment values, which in turn each one is associated to which sockets to switch and therefore to which switch device to operate to carry out the switching of the socket.
- the control unit 70 measures the frequency signal of the alternating electric current supplied to the transformer 10 through at least one electric current sensor 120, by then, step 240, determining the start of a half cycle of Ia frequency of the alternating electric current and proceed to generate, in step 250, a trigger signal to actuate the 6OA, 6OB, 6OC or 6OD switch devices that allow switching the selected 5OA, 5OB, 5OC or 5OD socket to achieve that value of adjustment in the transformation ratio that is required.
- step 260 the control unit 70 generates another trigger signal at the start of another half-cycle to operate the switch devices 6OA, 6OB, 6OC or 6OD that allow switching another socket 5OA, 5OB, 5OC or 5OD that has been selected or the same shot previously selected and switched to achieve that adjustment value in the transformation ratio that is required.
- the modification of the positions of the transformer sockets are made through the sockets switching device, by means of the treatment of the electrical voltage signals acquired in the winding under control of the transformer and signals of currents acquired in the winding that It contains the sockets, and measured by the sensors described above, whose signals are conditioned.
- the conditioned electrical voltage signals are compared with a predetermined reference value, including an equally predetermined tolerance value; if the absolute value of the difference between the current rms and the reference electric voltage is above said tolerance, a modification is made towards a convenient tap position, in such a way that the absolute value of the mentioned voltage difference be minimized. If after a predetermined delay time, the absolute value of the difference in electrical voltage is maintained above the mentioned tolerance, a new update of the outlet is made.
- the trigger signals 300 are generated by the control unit 70 synchronously with the frequency of the alternating electric current 310 supplied to the transformer 10, such that such trigger signals 300 are formed by a series of pulses generated at the beginning of a half cycle until no more than half of the half cycle depending on the type and characteristics of the 6OA, 6OB, 6OC or 6OD switch device to be operated.
- the frequency of each of the impulse series can range from 50 Hz to 5000 Hz.
- the tap switching device can also be designed to switch between any of the nth and mth shots, where n and n are positive natural numbers whose absolute difference between them is greater than 1.
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Abstract
Un transformador de tensión eléctrica controlada que está formado por al menos un núcleo magnético; al menos un devanado primario; al menos un devanado secundario, tal que el devanado primario o el devanado secundario o ambos devanados cuentan con una serie de tomas; y un dispositivo de conmutación de las tomas para ajustar, dentro de un alcance determinado de valores de ajuste, Ia relación de transformación entre el devanado primario y el devanado secundario, tal que el dispositivo de conmutación conmuta alguna toma, de Ia serie de tomas, al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador. Se describe a su vez un dispositivo de conmutación de tomas y un método para ajustar Ia relación de transformación de un transformador, el método comprende los pasos de determinar que un ajuste en Ia relación de transformación entre el devanado primario y el devanado secundario es requerido, tal que el ajuste está dentro de un alcance determinado de valores de ajuste; y conmutar alguna toma, de Ia serie de tomas, al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador.
Description
TRANSFORMADOR DE TENSIÓN ELÉCTRICA CONTROLADA, MÉTODO PARA AJUSTAR LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN Y DISPOSITIVO DE
CONMUTACIÓN DE TOMAS
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a los transformadores de tensión eléctrica controlada, y más particularmente a un transformador de tensión eléctrica controlada, a un método para ajustar Ia relación de transformación y a un dispositivo de conmutación de tomas a base de electrónica de estado sólido, con el fin de regular Ia relación de transformación entre el devanado primario y el devanado secundario dentro de un alcance determinado de valores de ajuste al llevar a cabo Ia conmutación de una toma al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador y conmutar otra toma o Ia misma al inicio de otro semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En las redes de distribución de energía eléctrica se hace uso de partes de Ia red que tienen distintos niveles de tensión eléctrica que generalmente están acoplados mutuamente por medio de transformadores cuya relación de transformación (también conocida como relación de espiras) entre Ia tensión eléctrica del lado primario y Ia tensión eléctrica del lado secundario puede ser regulada o es ajustable de manera escalonada dentro de ciertos límites como resultado de equipar al menos uno de los devanados del transformador con tomas que pueden seleccionarse por medio de un dispositivo conmutador.
Dependiendo de Ia aplicación deseada para el transformador, ésta puede involucrar un ajuste o regulación de Ia relación de transformación en uno o más escalonamientos bajo carga por medio de conmutadores de tomas en carga, o un ajuste semi-permanente de Ia relación de transformación en uno o más escalonamientos al estar el transformador en el estado desconectado por medio de selectores de tomas. El ajuste o regulación de Ia relación de transformación de los transformadores en Ia red de distribución es necesaria para poder garantizar un determinado o cierto nivel de tensión eléctrica dentro de los límites fijos en caso de situaciones de carga divergentes tanto de naturaleza de corto como largo plazo en los puntos de distribución asociados a los consumidores de Ia energía eléctrica.
A partir de las mediciones y cálculos se ha encontrado que, con las instalaciones actuales de regulación y ajuste de transformadores, Ia variación de tensión eléctrica en las redes urbanas es de aproximadamente un 7 % de Ia tensión eléctrica nominal, en tanto que en las redes rurales existe una variación de tensión eléctrica de aproximadamente 14 %. Además se encuentra que Ia tensión eléctrica promedio en todos los puntos de distribución es de un 2 % a un 4 % más alto que Ia tensión eléctrica nominal. Como resultado de ello, ocurren pérdidas innecesarias en los transformadores y los consumidores tienen en promedio un alto consumo en forma indebida.
Contemplando el tema desde Ia parte de Ia generación hacia Ia parte de Ia distribución, Ia causa de Ia variación de Ia tensión eléctrica en las redes de distribución radica en los efectos acumulativos de las caídas de tensión eléctrica en Ia red de media tensión eléctrica, en el transformador de baja tensión eléctrica y en Ia red de baja tensión eléctrica, en relación con Io cual desempeñan un papel Ia regulación escalonada del transformador de media tensión eléctrica y un sistema que influencia Ia corriente eléctrica y que no pueden ser ajustado con precisión. Además, las fases de
cables sometidos a cargas desiguales o Ia generación de energía descentralizada dan lugar a diferencias de tensión eléctrica en Ia red.
Una alternativa de solución actual es Ia descrita por Hiromichi Sato y otros en Ia publicación de solicitud de patente japonesa JP-2001044051, donde se muestra un transformador variable que tiene un circuito de control magnético del flujo, donde un devanado primario y un devanado secundario están arrollados a un núcleo magnético. En una parte del núcleo magnético se encuentra una ventana u orificio, en Ia cual dos bobinas de control, conectadas en serie, están arrolladas alrededor de dos lados de Ia ventana. Una tensión eléctrica inducida se genera en las bobinas de control, pero éstas al estar conectadas en serie cancelan Ia tensión eléctrica inducida. Por consecuencia, una tensión eléctrica inducida no es aplicada a un circuito de control. La estructura del devanado es similar a un transformador monofásico ordinario, pero con Ia diferencia que esta incluye un circuito de control magnético de flujo controlable que consiste de una ventana con Ia bobinas de control, en un núcleo magnético y un circuito de control. Esta solución actual presenta Ia desventaja de requerir uno o varios devanados adicionales y circuitos de control de corriente eléctrica que aumentan Ia complejidad del transformador y que por ende producen perdidas adicionales mayores a las perdidas que el invento, que más adelante se describe, pueda producir.
También es común el empleo de devanados entrelazados o cruzados, como Io describe André Kislovski en Ia patente española ES-2,001,118, donde se muestra un elemento inductivo de construcción eléctricamente regulable que está constituido de dos núcleos ferromagnéticos magnéticamente independientes entre sí, iguales, cerrados en sí anularmente, que llevan individualmente los devanados parciales de un devanado de inducción y conjuntamente una bobina reguladora de maniobra. El sentido del arrollamiento de los devanados parciales y de inducción es tal que en uno
de los núcleos se debilitan mutuamente los campos magnéticos generados por corrientes eléctricas a través de los devanados, por el contrario en el otro núcleo se refuerzan. Esta solución actual tiene las desventajas de producir una cantidad inaceptable de armónicos producto de Ia saturación del núcleo donde se refuerzan los campos magnéticos y de requerir energía adicional que se extrae del sistema. Aunado a esto, esta solución actual puede requerir de una cantidad desproporcionada de material magnético, de por Io menos del doble de Io necesario, para llevar a cabo Ia función del invento que más adelante se describe.
Otra alternativa de solución actual para proveer un transformador variable, es emplear dos o más núcleos magnéticos eslabonados con elementos de núcleo en común, como Io describe Gregory Leibovich en Ia patente estadounidense US- 4,837,497, que ilustra un transformador o reactor variable que tiene como base Ia combinación de por Io menos dos núcleos con un yugo común; el devanado primario está dividido en dos sistemas independientes de devanados de fase arrollados en dirección opuesta, dispuestos en las piernas o columnas simétricas de los núcleos y separados por el yugo común; el devanado secundario con cada devanado fase está dividido en dos y están arrollado en porciones en direcciones opuestas en las piernas simétricas de Ia base, adyacente a las porciones del devanado primario y separadas por el yugo común. El devanado de cortocircuitos secundario del transformador o reactor se reduce por Io menos a un lazo con las porciones del lazo separadas por el yugo común. El aparato polifásico tiene al menos un devanado primario por sistema, que incluye un dispositivo controlable en Ia relación del circuito, Io que permite el control de un devanado primario en relación al otro, en cuanto a Ia magnitud de corriente eléctrica o en desplazamiento de fase de corriente eléctrica. El dispositivo controlable que es un rectificador, TRIAC o transistor. Por Io que al contar con un control continuo dol dispositivo controlable se obtiene un aparato con parámetros de salida variables. Esta solución actual tiene las desventajas de producir una gran
cantidad de armónicos de orden superior y de requerir energía adicional que se extrae del sistema para llevar a cabo el control del campo magnético en el núcleo. Aunado a esto, esta solución actual puede requerir de una cantidad adicional de material magnético para llevar a cabo Ia función del invento que más adelante se describe.
Otra alternativa para aportar un transformador variable consiste en formar un transformador con un núcleo magnético cuya estructura tiene elementos movibles o con desplazamiento que permiten formar un espacio de aire variable en el núcleo, Io cual propicia un cambio en el flujo magnético inducido por los devanados, permitiendo así un control de Ia tensión eléctrica de forma lineal o gradual. El control del movimiento de los elementos movibles, para Ia abertura y cerrado del espacio de aire variable del núcleo, puede llevarse a cabo con mecanismos de control de desplazamiento manuales, semi-automáticos o automáticos. Ejemplo de esta aplicación Ia describe Steven Hahan en Ia patente estadounidense US-4,540,931, Ia cual muestra un transformador que incluye un sistema para el control de Ia tensión eléctrica de salida que emplea un núcleo con estructura movible. La tensión eléctrica de salida del transformador es percibida y ésta se hace corresponder a un predeterminado movimiento estándar de Ia estructura movible, Ia cual entonces al estar posicionada en Ia correcta ubicación es trabada. Los cambios de tensión eléctrica son libres de escalonamientos y el control lineal de Ia tensión eléctrica con respecto al tiempo es alcanzado a través del movimiento no-lineal de Ia estructura movible, permitiendo un rango amplio de variación de Ia tensión eléctrica de salida. Esta solución actual presenta Ia desventaja de que el núcleo está sujeto a grandes fuerzas mecánicas causadas por el flujo de dispersión y que originan que el mecanismo para Ia abertura del núcleo se desgaste en poco tiempo. Aunado a esto, Ia solución actual requiere de tiempos excesivamente largos, que pueden ser varios segundos, para lograr el control de Ia tensión eléctrica de salida, en comparación con el tiempo de respuesta, de fracciones de segundo, del invento que más adelante se describe.
Una solución actual para lograr un ajuste de tensión eléctrica con precisión y rapidez es empleando conmutadores electrónicos de potencia bajo Ia forma de transistores o tiristores. Tal solución es descrita por Paulus G. J. M. Asselman y otros en Ia publicación de solicitud de patente mexicana MX-9800816, Ia cual hace mención a un método y un dispositivo para ajustar continuamente, dentro de un determinado intervalo de ajuste, Ia relación de transformación o de número de espiras entre el devanado primario y el devanado secundario de un transformador de potencia dotado de al menos un devanado de regulación, donde una primera toma se conecta durante una parte de un ciclo de Ia tensión eléctrica alterna del transformador y una segunda toma se conecta durante otra parte de ese ciclo de Ia tensión eléctrica alterna. Esta solución actual tiene Ia desventaja de necesitar elementos de estado sólido adicionales o de elementos de estado sólido de mayores capacidades o prestaciones para llevar a cabo Ia función de conmutación de tomas por modulación de ancho de pulso a diferencia del método de conmutación de tomas del invento que más adelante se describe y que requiere de menos elementos de estado sólido e inclusive de menores prestaciones.
Asimismo, en Ia actualidad se ha empleado el concepto de modulación de ciclo discreto (DCM), que consiste en construir por unos ciclos una forma de onda de voltaje con una magnitud, seguido por otro número de ciclos con magnitud diferente.
Repitiendo éste patrón de modulación se crea un tensión eléctrica que está entre las dos magnitudes. La desventaja de ésta técnica es Ia presencia de un armónico que conduce a una oscilación de tensión eléctrica. Además, se requiere una complicada estrategia de control y arreglos de dispositivos. Se han realizado muchos estudios de un cambiador de derivación de estado sólido bajo Ia suposición de una corriente de carga de estado estacionario. Sin embargo, en Ia práctica habrán de considerarse algunos aspectos adicionales. (/) El sistema debe ser capaz de manejar el transitorio
debido a Ia energización del transformador. (//) Debe medirse Ia corriente y el ángulo de fase para definir el ángulo de conmutación α. (/77) La medición del voltaje y Ia lógica de conmutación para proporcionar el control requerido de Ia tensión eléctrica. (/V) Debe inhibirse el cambio de derivación ante condiciones inseguras, como pueden ser las debidas a una componente de CD en Ia corriente de carga o un cambio súbito de ésta, (v) Una rápida detección de condiciones de falla y el inicio de una acción para proteger los tiristores. (v¡) La capacidad de soportar sobrevoltajes por maniobra o descarga.
Las soluciones antes descritas representan sistemas complejos de control que requieren de equipos conmutadores de tomas controladas por dispositivos mecánicos, electromecánicos y/o equipos electrónicos de potencia; reconfiguración del arrollamiento de devanados o del núcleo magnético; y/o empleo de equipos mecánicos o servo-mecanismos aplicables a Ia formación de espacios de aire variables en el núcleo magnético, todo esto con el fin de proveer un transformador de tensión eléctrica controlada. Por Io que es necesario aportar un transformador de tensión eléctrica controlada, que de manera sencilla y económica, permita ajustar Ia tensión eléctrica bajo carga o sin carga, en las redes de distribución con mayor precisión, rapidez y amplio rango de operación en comparación con el estado de Ia técnica, mediante el empleo de un dispositivo de conmutación de tomas que permita ajustar Ia relación de transformación entre el devanado primario y el devanado secundario, dentro de un alcance determinado de valores de ajuste, al conmutar una toma al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador y conmutar otra toma o Ia misma al inicio de otro semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
En vista de Io anteriormente descrito y con el propósito de dar solución a las limitantes encontradas, es objeto de Ia invención ofrecer un transformador de tensión eléctrica controlada que está formado por al menos un núcleo magnético; al menos un devanado primario; al menos un devanado secundario, tal que el devanado primario o el devanado secundario o ambos devanados cuentan con una serie de tomas; y un dispositivo de conmutación de las tomas para ajustar, dentro de un alcance determinado de valores de ajuste, Ia relación de transformación entre el devanado primario y el devanado secundario, tal que el dispositivo de conmutación conmuta alguna toma, de Ia serie de tomas, al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador.
Es también objeto de Ia invención ofrecer un método para ajustar Ia relación de transformación de un transformador que está formado por al menos un núcleo magnético, al menos un devanado primario, al menos un devanado secundario, tal que el devanado primario o el devanado secundario o ambos devanados cuentan con una serie de tomas conectadas a una serie de dispositivos interruptores, el método comprende los pasos de determinar que un ajuste en Ia relación de transformación entre el devanado primario y el devanado secundario es requerido, tal que el ajuste está dentro de un alcance determinado de valores de ajuste; y conmutar alguna toma, de Ia serie de tomas, al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador.
Finalmente es objeto de Ia invención ofrecer un dispositivo de conmutación de tomas de un transformador para ajustar Ia relación de transformación, el transformador está formado por al menos un núcleo magnético, al menos un devanado primario, al menos un devanado secundario, tal que el devanado primario o el devanado secundario o ambos devanados cuentan con una serie de tomas, el dispositivo de conmutación cuenta con una serie de dispositivos interruptores, cada
uno provisto de una primera terminal y una segunda terminal, tal que, Ia primera terminal está conectada a una de las tomas y Ia segunda terminal está conectada a una primera terminal o a una segunda terminal de otro dispositivo interruptor de Ia serie de dispositivos interruptores, en donde cada dispositivo interruptor es accionado por una señal de disparo para efectuar una conducción unidireccional o una conducción bidireccional; y una unidad de control para suministrar las señales de disparo para accionar a los dispositivos interruptores, tal que Ia unidad de control, al requerirse un ajuste en Ia relación de transformación, suministra una señal de disparo cuando percibe el inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna, a fin de que con Ia señal de disparo suministrada a un dispositivo interruptor se conmute una toma al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LAS FIGURAS
Los detalles característicos de Ia invención se describen en los siguientes párrafos en conjunto con las figuras que Io acompañan, los cuales son con el propósito de definir al invento pero sin limitar el alcance de éste.
Figura 1 ilustra un diagrama de un transformador de tensión eléctrica controlada de acuerdo al invento.
Figura 2 ilustra un diagrama de bloques de un método para ajustar Ia relación de transformación de un transformador de acuerdo al invento.
Figura 3 ilustra una secuencia de señales de disparo de manera síncrona con Ia frecuencia de corriente eléctrica alterna para accionar dispositivos interruptores para el ajuste de transformación de acuerdo al invento.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Un transformador de tensión eléctrica controlada de acuerdo al invento puede ser del tipo de una, tres o varias fases y constar de uno o más núcleos magnéticos de cualquier diseño, como por ejemplo, tipo columna o acorazado. En Ia Figura 1 se muestra una realización del invento con referencia a un transformador de tensión eléctrica controlada IO monofásico, él cual cuenta con un devanado primario 20, un devanado secundario 30 y un dispositivo de conmutación 40.
En una realización preferente del invento, el devanado primario 20 está provisto de una serie de tomas identificadas con las etiquetas 5OA, 5OB, 5OC y 5OD, sin embargo, puede ser que inclusive el devanado secundario 30 o ambos devanados 20 y 30 cuenten con una serie de tomas.
En esta realización del invento, Ia parte del devanado que está provista de Ia serie de tomas identificadas con las etiquetas 5OA, 5OB, 5OC y 5OD está situada en un extremo del devanado primario 20 próximo al línea de alimentación del transformador. Sin ambargo otras alternativas de realización del invento implican que Ia parte del devanado que está provista de Ia serie de tomas puede estar situada en el extremo del devanado primario 20 próximo al neutro del transformador o en Ia porción central del devanado primario "20.
El contar con Ia parte del devanado que está provista de Ia serie de tomas en el extremo del devanado primario 20 próximo al neutro del transformador 10 implica contar con las ventajas de reducir Ia tensión eléctrica que aparece entre las tomas y entre las tomas y tierra durante los transitorios de tensión eléctrica súbita, por ejemplo, descargas atmosféricas o sobretensiones por maniobra, entre otros fenómenos que causan sobretensiones. A su vez tiene el potencial de reducir
substancialmente las dimensiones de los aislamientos requeridos para soportar estas u otras condiciones de operación, además de proporcionar potencialmente una vida útil mayor de los elementos semiconductores debidos a Ia disminución de los esfuerzos dieléctricos aplicados a estos.
El dispositivo de conmutación de tomas 40 está provisto de una serie de dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC y 6OD, y de una unidad de control 70. Cada uno de estos dispositivos interruptores a su vez están provistos de al menos un par de dispositivos de estado sólido, por ejemplo, Tiristores, Transistores Bipolares de Puerta Aislada (IGBT) o Conmutadores de Corte de Puerta (GTO). En esta realización del invento cada dispositivo interruptor está formado por al menos un par de Tiristores 8OA y 8OB conectados en antiparalelo y cuya conexión cuenta con una primera terminal 90 y una segunda terminal 100. Cada una de las primeras terminales 90, de cada uno de los dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC y 6OD, está conectada a cada una de las tomas 5OA, 5OB, 5OC y 5OD, del devanado primario 20, respectivamente. Mientras que cada una de las segundas terminales 100, de cada uno de los dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC y 6OD, está a su vez conectada a una primera terminal 90 o a una segunda terminal 100 de otro dispositivo interruptor de Ia serie de dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC y 6OD. Los Tiristores 8OA Y 8OB pueden ser, por ejemplo, del tipo Rectificador Controlado de Silicio (SCR).
Cada uno de los dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC y 6OD funciona sobre Ia base de una conmutación natural, por Io que son particularmente adecuados para el control de fase para el ajuste de Ia relación de transformación entre el devanado primario 20 y el devanado secundario 30, al ser cada uno accionado individualmente, para efectuar una conducción unidireccional o una conducción bidireccional, por medio de una señal de disparo generada por Ia unidad de control 70. El termino "accionado", como es empleado en el contexto de Ia presente
descripción, denota Ia capacidad del dispositivo interruptor de ser conectado o desconectado dependiendo del dispositivo de estado sólido empleado o de Ia configuración que presente a fin de llevar a cabo Ia conmutación de las tomas.
La unidad de control 70 suministra las señales de disparo para accionar a los dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC y/o 6OD que han sido seleccionados conforme al ajuste de transformación requerido. La señal de disparo es suministrada, al respectivo dispositivo interruptor 6OA, 6OB, 6OC y/o 6OD seleccionado, cuando Ia unidad de control 70 percibe el inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador 10, a fin de que el dispositivo interruptor seleccionado 6OA, 6OB, 6OC y/o 6OD conmute alguna toma 5OA, 5OB, 5OC o 5OD al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador 10 y alternativamente Ia unidad de control 70 suministra otra señal de disparo a otro dispositivo interruptor seleccionado 6OA, 6OB, 6OC o 6OD a fin de conmutar otra toma o Ia misma toma 5OA, 5OB, 5OC o 5OD al inicio de otro semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada. Por Io que, Ia unidad de control 70 suministra las señales de disparo de manera síncrona con Ia frecuencia de Ia corriente eléctrica alterna, produciéndose así, una conmutación de tomas 5OA, 5OB, 5OC o 5OD de manera síncrona con dicha frecuencia y sólo al inicio de cada semiciclo a fin de obtener una tensión eléctrica de salida controlada en el transformador 10.
La unidad de control 70 junto con los dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC y 6OD del dispositivo de conmutación de tomas 40 están activos durante el estado de funcionamiento en régimen estacionario normal del transformador 10, es decir, bajo carga, al obtener Ia energía eléctrica necesaria del propio transformador 10. Sin embargo también pueden estar activos durante el estado de no conexión del transformador 10, es decir, sin carga, al obtener Ia energía eléctrica de otra fuente.
La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de un método para ajustar Ia relación de transformación de acuerdo al invento, el método se describe con apoyo en conjunto con Ia Figura 1. En el paso 200, Ia unidad de control 70 supervisa, de forma continua o en intervalos, Ia tensión eléctrica de salida del transformador 10 en el lado del devanado bajo control, en este caso, en el devanado secundario 30 a través al menos un sensor de tensión eléctrica 110.
El nivel de tensión eléctrica de salida supervisado es comparado dentro de un alcance determinado de valores de ajuste determinados, por Io que sí el valor absoluto de Ia diferencia entre el nivel de Ia tensión eléctrica de salida y el valor de ajuste determinado es superior a una tolerancia previamente fijada, entonces Ia unidad de control 70 determina, en el paso 210, que un ajuste en Ia relación de trasformación es requerido.
En el paso 220, Ia unidad de control 70 selecciona, en función del valor de ajuste determinado, una o más tomas 5OA, 5OB, 5OC o 5OD a ser conmutadas por medio de los dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC y/o 6OD para lograr esa relación de trasformación requerida. La selección de Ia toma adecuada, por parte de Ia unidad de control 70, se logra, por ejemplo, al consultar una tabla (almacenada en memoria programable) que está formada por cada uno de los valores de ajuste determinados, que a su vez cada uno está asociado a cuáles tomas conmutar y por ende a cuáles dispositivo interruptor accionar para llevar a cabo Ia conmutación de Ia toma.
Una vez seleccionada Ia toma 5OA, 5OB, 5OC y/o 5OD a conmutar, en el paso
230, Ia unidad de control 70 mide Ia señal de frecuencia de Ia corriente eléctrica alterna suministrada al transformador 10 a través al menos un sensor de corriente eléctrica 120, para entonces, el paso 240, determinar el inicio de un semiciclo de Ia
frecuencia de Ia corriente eléctrica alterna y proceder a generar, en el paso 250, una señal de disparo para accionar a los dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC o 6OD que permitan conmutar Ia toma 5OA, 5OB, 5OC o 5OD seleccionada para lograr ese valor de ajuste en Ia relación de trasformación que es requerido.
En una realización alternativa del invento, en el paso 260, Ia unidad de control 70 genera otra señal de disparo al inicio de otro semiciclo para accionar a los dispositivos interruptores 6OA, 6OB, 6OC o 6OD que permitan conmutar otra toma 5OA, 5OB, 5OC o 5OD que ha sido seleccionada o Ia misma toma antes seleccionada y conmutada para lograr ese valor de ajuste en Ia relación de trasformación que es requerido.
Cabe mencionar que Ia modificación de las posiciones de las tomas del transformador se realizan a través del dispositivo de conmutación de tomas, mediante el tratamiento de las señales de tensión eléctrica adquiridas en el devanado bajo control del transformador y señales de corrientes adquiridas en el devanado que contiene las tomas, y medidas mediante los sensores antes descritos, cuyas señales son acondicionadas. Las señales de tensión eléctrica acondicionadas se comparan con un valor de referencia pre-determinado, incluyendo un valor de tolerancia igualmente pre-determinados; si el valor absoluto de Ia diferencia entre el tensión eléctrica rms actual y el de referencia está por encima de dicha tolerancia, se ejecuta una modificación hacia una posición de tomas conveniente, de tal manera, que el valor absoluto de Ia diferencia de tensiones eléctricas mencionada se reduzca al mínimo. Si después de un tiempo de retardo pre-determinado, el valor absoluto de Ia diferencia de tensión eléctrica se mantiene por encima de Ia tolerancia mencionada, se realiza una nueva actualización de Ia toma. Este procedimiento continúa hasta lograr establecer Ia tensión eléctrica del devanado bajo control del transformador en un valor próximo al valor de referencia, o hasta que se haya alcanzado Ia última posición de las
tomas disponibles en el transformador, en cuyo caso se emite una señal eléctrica, electromagnética u óptica de precaución, indicando que a pesar de los cambios de derivación efectuados, el valor rms de Ia tensión eléctrica actual no se ajusta al de referencia más-menos el valor de tolerancia pre-determinado.
Como se observa en Ia Figura 3, las señales de disparo 300 son generadas por Ia unidad de control 70 de forma síncrona con Ia frecuencia de Ia corriente eléctrica alterna 310 suministrada al transformador 10, de tal forma que tales señales de disparo 300 están formadas por una serie de impulsos generados al inicio de un semiciclo hasta no más de Ia mitad del semiciclo dependiendo del tipo y características del dispositivo interruptor 6OA, 6OB, 6OC o 6OD a ser accionado. La frecuencia de cada una de las series de impulso puede ir desde los 50 Hz a 5000 Hz.
Las ventajas de conmutar al inicio de un semiciclo son aparentes al considerar que para conmutar en otros instantes de tiempo distintos al inicio de cada semiciclo, se debe con anterioridad haber extinguido Ia corriente, Io cual hace necesario el uso de dispositivos adicionales para obtener dicha función. La no necesidad de incluir dispositivos adicionales, y Ia simplicidad de Ia operación, así como Ia disminución de los armónicos generados al conmutar a velocidad distintas a Ia síncrona, además de Ia reducción de Ia energía requerida durante Ia conmutación, son las principales ventajas de operar conmutando solamente durante el inicio de cada semiciclo y esperar Ia extinción natural de Ia conducción de los dispositivos durante el cruce por cero de Ia corriente a través del dispositivo.
Hay que señalar que en el dispositivo de conmutación de tomas y el método para ajustar Ia relación de transformación del transformador de acuerdo a Ia invención no es necesario accionar siempre dispositivos interruptores de dos tomas adyacentes. El dispositivo de conmutación de tomas puede ser también diseñado para conmutar
entre cualesquiera de las tomas n-ésima y m-ésima, siendo n y m números naturales positivos cuya diferencia absoluta entre ellos es mayor que 1.
Basado en las realizaciones descritas anteriormente, se contempla que las modificaciones de los ambientes de realización descritos, así como los ambientes de realización alternativos serán considerados evidentes para una persona experta en el arte de Ia técnica bajo Ia presente descripción. Es por Io tanto, contemplado que las reivindicaciones abarcan dichas modificaciones y alternativas que estén dentro del alcance del presente invento o sus equivalentes.
Claims
1. Un transformador de tensión eléctrica controlada que comprende: al menos un núcleo magnético; al menos un devanado primario; al menos un devanado secundario; en donde dicho devanado primario o dicho devanado secundario o ambos devanados incluyen una serie de tomas; y donde dicho transformador de tensión eléctrica controlada se caracteriza por incluir un dispositivo de conmutación de dichas tomas para ajustar, dentro de un alcance determinado de valores de ajuste, Ia relación de transformación entre dicho devanado primario y dicho devanado secundario, tal que dicho dispositivo de conmutación conmuta alguna toma, de dicha serie de tomas, al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada a dicho transformador.
2. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 1, caracterizado porque además dicho dispositivo de conmutación conmuta otra toma o Ia misma toma, de dicha serie de tomas, al inicio de otro semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna suministrada a dicho transformador.
3. El transformador de tensión eléctrica controlada de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dicha conmutación de dichas tomas se realiza de manera síncrona con Ia frecuencia de Ia corriente eléctrica alterna.
4. El transformador de tensión eléctrica controlada de - Ia reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo de conmutación incluye: una serie de dispositivos interruptores, en donde cada uno está provistos de una primera terminal y una segunda terminal, tal que, dicha primera terminal está conectada a una de dichas tomas y dicha segunda terminal está conectada a una primera terminal o a una segunda terminal de otro dispositivo interruptor de dicha serie de dispositivos interruptores, en donde cada dispositivo interruptor es accionado por una señal de disparo para efectuar una conducción unidireccional o una conducción bidireccional; y una unidad de control para suministrar dichas señales de disparo para accionar a dichos dispositivos interruptores, tal que dicha unidad de control, al requerirse un ajuste en dicha relación de transformación, suministra una señal de disparo cuando percibe el inicio de un semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna, a fin de que con dicha señal de disparo suministrada a un dispositivo interruptor se conmute alguna toma al inicio de un semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna.
5. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 4, caracterizado porque además dicha unidad de control suministra otra señal de disparo a otro dispositivo interruptor a fin de conmutar otra toma o Ia misma toma al inicio de otro semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna.
6. El transformador de tensión eléctrica controlada de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado porque dicha unidad de control suministra dichas señales de disparo manera síncrona con Ia frecuencia de dicha corriente eléctrica alterna.
7. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 4, caracterizado porque cada una de dichas señales de disparo están formadas por una serie de impulsos generados a partir del inicio de un semiciclo hasta no más de Ia mitad de dicho semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna.
8. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 7, caracterizado porque Ia frecuencia de dichos impulsos es de 50 Hz a 5000 Hz.
9. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 4, caracterizado porque cada uno de dichos dispositivos interruptores están conectados en antiparalelo.
10. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 4, caracterizado porque dichos dispositivos interruptores pueden ser Tiristores, Transistores Bipolares de Puerta Aislada o Conmutadores de Corte de Puerta.
11. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 10, caracterizado porque dichos Tiristores son del tipo Rectificador Controlado de
Silicio.
12. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 1, caracterizado porque dicha relación de transformación es efectuada bajo carga o sin carga.
13. El transformador de tensión eléctrica controlada de Ia reivindicación 1, caracterizado porque dicha serie de tomas están en un extremo de dicho devanado primario próximo al neutro de dicho transformador.
14. Un método para ajustar Ia relación de transformación de un transformador, dicho transformador está formado por al menos un núcleo magnético, al menos un devanado primario, al menos un devanado secundario, en donde dicho devanado primario o dicho devanado secundario o ambos devanados incluyen una serie de tomas conectadas a una serie de dispositivos interruptores, el método se caracteriza por comprender los pasos de: determinar que un ajuste en Ia relación de transformación entre dicho devanado primario y dicho devanado secundario es requerido, tal que dicho ajuste está dentro de un alcance determinado de valores de ajuste; y conmutar alguna toma, de dicha serie de tomas, al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada a dicho transformador.
15. El método de Ia reivindicación 14, caracterizado porque dicho paso de conmutar alguna toma, de dicha serie de tomas, al inicio de un semiciclo de Ia corriente eléctrica alterna suministrada a dicho transformador incluye los pasos de: seleccionar !a toma a ser conmutada en función del valor de ajuste determinado para dicha relación de transformación; determinar el inicio de un semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna; y generar una señal de disparo, bajo Ia determinación del inicio de dicho semiciclo, para accionar dicho dispositivo interruptor conectado a dicha toma seleccionada.
16. El método de Ia reivindicación 15, caracterizado porque además incluye el paso de generar otra señal de disparo, bajo Ia determinación del inicio de otro semiciclo, para accionar otro dispositivo interruptor conectado a otra toma o a Ia misma toma seleccionada.
17. El método de !as reivindicaciones 15 y 16, caracterizado porque dichas señales de disparo son generadas de manera síncrona con Ia frecuencia de dicha corriente eléctrica alterna.
18. El método de las reivindicaciones 15 y 16, caracterizado porque cada una de dichas señales de disparo están formadas por una serie de impulsos generados a partir del inicio de un semiciclo hasta no más de Ia mitad de dicho semiciclo de dicha corriente eléctrica.
19. El método de Ia reivindicación 18, caracterizado porque Ia frecuencia de dichos impulsos es de 50 Hz a 5000 Hz.
20. El método de Ia reivindicación 14, caracterizado porque además incluye el paso de conmutar otra toma o Ia misma toma, de dicha serie de tomas, al inicio de otro semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna suministrada a dicho transformador.
21. El método de Ia reivindicación 20, caracterizado porque dicho paso de conmutar otra toma o Ia misma toma, de dicha serie de tomas, al inicio de otro semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna suministrada a dicho transformador incluye los pasos de: seleccionar dicha toma a ser conmutada en función del valor de ajuste determinado para dicha relación de transformación; determinar el inicio de otro semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna; y generar una señal de disparo, bajo Ia determinación del inicio de dicho otro semiciclo, para accionar otro dispositivo interruptor conectado a dicha toma seleccionada.
22. El método de Ia reivindicaciones 21, caracterizado porque dicha señal de disparo se genera de manera síncrona con Ia frecuencia de dicha corriente eléctrica alterna.
23. El método de Ia reivindicación 21, caracterizado porque dicha señal de disparo está formada por una serie de impulsos generados a partir del inicio de un semiciclo hasta no más de Ia mitad de dicho semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna.
24. El método de Ia reivindicación 23, caracterizado porque Ia frecuencia de dichos impulsos es de 50 Hz a 5000 Hz.
25. El método de Ia reivindicación 14, caracterizado porque dicha relación de transformación es efectuada bajo carga o sin carga .
26. Un dispositivo de conmutación de tomas de un transformador para ajustar Ia relación de transformación, en donde dicho transformador está formado por al menos un núcleo magnético, al menos un devanado primario, al menos un devanado secundario, en donde dicho devanado primario o dicho devanado secundario o ambos devanados incluyen una serie de tomas, dicho dispositivo de conmutación se caracteriza por incluir: una serie de dispositivos interruptores, en donde cada uno está provistos de una primera terminal y una segunda terminal, tal que, dicha primera terminal está conectada a una de dichas tomas y dicha segunda terminal está conectada a una primera terminal o a una segunda terminal de otro dispositivo interruptor de dicha serie de dispositivos interruptores, en donde cada dispositivo interruptor es accionado por una señal de disparo para efectuar una conducción unidireccional o una conducción bidireccional; y una unidad de control para suministrar dichas señales de disparo para accionar a dichos dispositivos interruptores, tal que dicha unidad de control, al requerirse un ajuste en dicha relación de transformación, suministra una señal de disparo cuando percibe el inicio de un semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna, a fin de que con dicha señal de disparo suministrada a un dispositivo interruptor se conmute una toma al inicio de un semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna.
27. El dispositivo de conmutación de Ia reivindicación 26, caracterizado porque además dicha unidad de control suministra otra señal de disparo a otro dispositivo interruptor a fin de conmutar otra toma o Ia misma toma al inicio de otro semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna.
28. El dispositivo de conmutación de las reivindicaciones 26 y 27, caracterizado porque dicha unidad de control suministra dichas señales de disparo manera síncrona con Ia frecuencia de dicha corriente eléctrica alterna.
29. El dispositivo de conmutación de Ia reivindicación 26, caracterizado porque cada una de dichas señales de disparo están formadas por una serie de impulsos generados a partir del inicio de un semiciclo hasta no más de Ia mitad de dicho semiciclo de dicha corriente eléctrica alterna.
30. El dispositivo de conmutación de Ia reivindicación 29, caracterizado porque Ia frecuencia de dichos impulsos es de 50 Hz a 5000 Hz.
31. El dispositivo de conmutación de Ia reivindicación 26, caracterizado porque cada uno de dichos dispositivos interruptores están conectados en antiparalelo.
32. El dispositivo de conmutación de Ia reivindicación 26, caracterizado porque dichos dispositivos interruptores pueden ser Tiristores, Transistores Bipolares de Puerta
Aislada o Conmutadores de Corte de Puerta.
33. El dispositivo de conmutación de Ia reivindicación 32, caracterizado porque dichos Tiristores son del tipo Rectificador Controlado de Silicio.
34. El dispositivo de conmutación de Ia reivindicación 14, caracterizado porque dicha serie de tomas están en un extremo de dicho devanado primario próximo al neutro de dicho transformador.
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