WO2012072831A1 - Power capacitor having an integrated control for low voltage - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a power capacitor (1) having an integrated control for low voltage that includes at least one power module (2) connected to a control module (3). It is characterized in that the power module (2) includes two modular units (6) facing each other inside a protective housing (7), each modular unit (6) including a printed circuit board (8) on which are electrically connected an assembly of capacitor elements (9) and an assembly of thyristors (10) that can individually switch each capacitor element (9). This results in a compact capacitor that is easy to set up and enables individual switching of capacitor elements.
Description
POWER CAPACITOR WITH INTEGRATED CONTROL FOR LOW VOLTAGE POWER CAPACITOR WITH INTEGRATED CONTROL FOR LOW VOLTAGE
La presente invención se refiere a un condensador de potencia con control integrado para baja tensión, en especial destinado a la compensación de energía reactiva. The present invention relates to a power capacitor with integrated control for low voltage, especially intended for reactive energy compensation.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad los equipos de compensación de energía reactiva denominados baterías de condensadores se fabrican utilizando un conjunto de elementos condensadores con contactores de hasta 100 Kvar. BACKGROUND OF THE INVENTION At present, reactive energy compensation equipment called capacitor banks are manufactured using a set of capacitor elements with contactors up to 100 Kvar.
Las baterías con contactores están alojadas en una caja de protección provista de medios de refrigeración. También incluyen un módulo de control acoplado a la caja de protección. The batteries with contactors are housed in a protective box provided with cooling means. They also include a control module attached to the protection box.
No obstante, este tipo de baterías con contactores tienen el inconveniente de que incluyen una serie de cableado complejo y de considerable volumen. However, these types of batteries with contactors have the disadvantage that they include a series of complex and considerable volume wiring.
Otro inconveniente es que los contactores no permiten realizar la conmutación de los elementos condensadores individualmente, sino por grupos de elementos. Another drawback is that the contactors do not allow switching of the capacitor elements individually, but by groups of elements.
Otro inconveniente es que las baterías de contactores no permiten realizar la conmutación en paso por cero de la corriente, sino que la conmutación la realiza para cualquier valor instantáneo de corriente lo que provoca picos de corriente y tensión durante la conexión de los elementos condensadores. Another drawback is that the contactor batteries do not allow the switching in zero crossing of the current, but the switching is done for any instantaneous current value which causes current and voltage peaks during the connection of the capacitor elements.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION
El objetivo del condensador de potencia con control integrado para baja tensión de la presente invención es solventar los inconvenientes que presentan los equipos con condensadores conocidos en la técnica, proporcionando un condensador compacto, con un montaje sencillo y que permita la conmutación de los elementos condensadores individualmente. The objective of the power capacitor with integrated control for low voltage of the present invention is to solve the drawbacks of the equipment with capacitors known in the art, providing a compact capacitor, with a simple assembly and allowing the switching of the capacitor elements individually .
El condensador de potencia con control integrado para baja tensión de la presente invención es del tipo que comprende al menos un módulo de potencia acoplado a un módulo de control, y se caracteriza por el hecho de que el módulo de potencia
comprende dos unidades modulares dispuestas enfrentadas entre sí dentro de una caja de protección, incluyendo cada unidad modular una placa de circuito impreso sobre la que están conectados eléctricamente un conjunto de elementos condensadores y un conjunto de tiristores susceptibles de conmutar cada elemento condensador individualmente. The power capacitor with integrated low voltage control of the present invention is of the type comprising at least one power module coupled to a control module, and is characterized by the fact that the power module It comprises two modular units arranged facing each other within a protection box, each modular unit including a printed circuit board on which a set of capacitor elements and a set of thyristors capable of switching each capacitor element individually are electrically connected.
De este modo, se obtiene un condensador de potencia y control totalmente integrado y compacto, que permite la conmutación de los elementos condensadores de manera individualizada. In this way, a fully integrated and compact power and control capacitor is obtained, which allows the switching of the capacitor elements individually.
Otras ventajas del condensador de la invención se describen a continuación: Other advantages of the condenser of the invention are described below:
- Más compacto, de menor tamaño, con menor cantidad de materiales empleados, mejor protegido eléctricamente, y respetuoso con el medioambiente. - More compact, smaller, with fewer materials used, better protected electrically, and environmentally friendly.
- Automatizable prácticamente en un 100%, por lo que es casi nula la intervención de mano de obra, con la consiguiente eliminación de errores humanos. - Automatically practically 100%, so it is almost null labor intervention, with the consequent elimination of human errors.
- Mejora de la calidad y Habilidad, consiguiendo un aumento de la vida media en envejecimiento acelerado gracias a un proceso de resinado de los elementos condensadores a través de su eje, como se explicará con detalle más adelante, produciendo una desgasificación hacia el exterior y eliminando las burbujas de aire, por lo que aumenta su vida útil y aspecto, y con una capa envolvente homogénea. - Improvement of quality and Skill, achieving an increase in the half-life in accelerated aging thanks to a process of resinning of the condensing elements through its axis, as will be explained in detail later, producing a degassing outward and eliminating the air bubbles, so that it increases its useful life and appearance, and with a homogeneous enveloping layer.
- Menor tiempo de fabricación, y mejora del tiempo de entrega al cliente. - Shorter manufacturing time, and improved delivery time to the customer.
- Reducción del coste de fabricación gracias a la automatización del proceso de montaje. - Reduction of the manufacturing cost thanks to the automation of the assembly process.
- Permite una verificación final automática y un registro automatizado. - Allows automatic final verification and automated registration.
- Permite la sustitución rápida de cada elemento condensador. - Allows quick replacement of each condenser element.
Ventajosamente, cada unidad modular además incluye medios de refrigeración fijados a la placa de circuito impreso en el lado opuesto al conjunto de elementos condensadores, y orientados hacia el exterior de la caja de protección. Esta disposición de los medios de refrigeración permite obtener un condensador más compacto. Advantageously, each modular unit also includes cooling means fixed to the printed circuit board on the side opposite to the set of condenser elements, and oriented towards the outside of the protection box. This arrangement of the cooling means allows to obtain a more compact condenser.
Preferiblemente, los medios de refrigeración incluyen elementos de refrigeración por convección natural. Preferably, the cooling means includes natural convection cooling elements.
Ventajosamente, la caja de protección es prismática con dos laterales
opuestos abiertos, uno posterior y otro frontal, destinados a recibir los medios de refrigeración de cada unidad modular. Advantageously, the protection box is prismatic with two sides open opposites, one rear and one front, intended to receive the cooling means of each modular unit.
Preferentemente, la caja de protección está fabricada en una única pieza. Preferably, the protection box is made in a single piece.
También preferentemente, las placas están configuradas de modo que los elementos condensadores están distribuidos al tresbolillo. De este modo, se optimiza el espacio entre dichos elementos. Also preferably, the plates are configured so that the condensing elements are distributed to the triplet. In this way, the space between these elements is optimized.
Ventajosamente, el módulo de control incluye un interruptor automático de puesta en marcha y un regulador de energía reactiva. Advantageously, the control module includes an automatic start-up switch and a reactive power regulator.
Según una realización de la invención, el condensador comprende un único módulo de potencia acoplado adyacentemente al módulo de control. According to an embodiment of the invention, the capacitor comprises a single power module coupled adjacent to the control module.
Según otra realización de la invención, el condensador comprende dos módulos de potencia adyacentes entre sí y acoplados al módulo de control. En este caso, se obtiene el doble de potencia que con un solo módulo. According to another embodiment of the invention, the capacitor comprises two power modules adjacent to each other and coupled to the control module. In this case, twice the power is obtained than with a single module.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Con el fin de facilitar la descripción de cuanto se ha expuesto anteriormente se adjuntan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representan dos casos prácticos de realizaciones del condensador de potencia con control integrado para baja tensión de la invención, en los cuales: In order to facilitate the description of what has been stated above, some drawings are attached in which, schematically and only by way of non-limiting example, two practical cases of embodiments of the power capacitor with integrated control for low voltage of the invention, in which:
la figura 1 es una vista en perspectiva del condensador montado con un único módulo de potencia acoplado al módulo de control, según una primera realización de la invención; Figure 1 is a perspective view of the capacitor mounted with a single power module coupled to the control module, according to a first embodiment of the invention;
la figura 2 es una vista en perspectiva del condensador montado con dos módulos de potencia acoplados al módulo de control, según una segunda realización de la invención; Figure 2 is a perspective view of the capacitor mounted with two power modules coupled to the control module, according to a second embodiment of the invention;
la figura 3 es una vista en perspectiva de un módulo de potencia, mostrando las dos unidades modulares montadas en la caja de protección; Figure 3 is a perspective view of a power module, showing the two modular units mounted in the protection box;
la figura 4 es una vista en planta del módulo de potencia de la figura 3; la figura 5 es una vista en perspectiva de una unidad modular; Figure 4 is a plan view of the power module of Figure 3; Figure 5 is a perspective view of a modular unit;
la figura 6 es una vista en perspectiva y en explosión de la unidad modular de la figura 5; Figure 6 is a perspective and exploded view of the modular unit of Figure 5;
la figura 7 es una vista de perfil de la unidad modular de la figura 5,
mostrando la disposición de los elementos condensadores conectados en la placa; y la figura 8 es una sección longitudinal de un elemento condensador según una realización preferida. DESCRIPCION DE REALIZACIONES PREFERIDAS Figure 7 is a profile view of the modular unit of Figure 5, showing the arrangement of the capacitor elements connected in the plate; and Figure 8 is a longitudinal section of a condenser element according to a preferred embodiment. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
El condensador 1 de potencia con control integrado para baja tensión comprende al menos un módulo de potencia 2 acoplado a un módulo de control 3. The power capacitor 1 with integrated control for low voltage comprises at least one power module 2 coupled to a control module 3.
Según una primera realización mostrada en la figura 1 , el condensador 1 incluye un único módulo de potencia 2 acoplado adyacentemente al módulo de control 3. En este ejemplo se obtiene una potencia de 50 Kvar. According to a first embodiment shown in Figure 1, the capacitor 1 includes a single power module 2 coupled adjacent to the control module 3. In this example a power of 50 Kvar is obtained.
Según una segunda realización mostrada en la figura 2, el condensador 1 ' comprende dos módulos de potencia 2 adyacentes entre sí y acoplados al módulo de control 3. Por tanto, se obtiene el doble de potencia, que en este ejemplo es de 100 Kvar. According to a second embodiment shown in Figure 2, the capacitor 1 'comprises two power modules 2 adjacent to each other and coupled to the control module 3. Therefore, twice the power is obtained, which in this example is 100 Kvar.
El módulo de control 3 incluye un interruptor automático de puesta en marcha 4 y un regulador de energía reactiva 5. The control module 3 includes an automatic start-up switch 4 and a reactive power regulator 5.
En ambas realizaciones, el módulo de potencia 2 comprende dos unidades modulares 6 dispuestas enfrentadas entre sí dentro de una caja de protección 7, tal como puede apreciarse en las figuras 3 y 4. In both embodiments, the power module 2 comprises two modular units 6 arranged facing each other within a protection box 7, as can be seen in Figures 3 and 4.
Haciendo referencia a las figuras 3 a 7, cada unidad modular 6 comprende una placa de circuito impreso 8 sobre la que están conectados eléctricamente un conjunto de elementos condensadores 9 y un conjunto de tiristores 10 susceptibles de conmutar cada elemento condensador 9 individualmente. Referring to Figures 3 to 7, each modular unit 6 comprises a printed circuit board 8 on which a set of capacitor elements 9 and a set of thyristors 10 capable of switching each capacitor element 9 individually are electrically connected.
De este modo, se obtiene un condensador 1 de potencia y control totalmente integrado y compacto, que permite la conmutación de los elementos condensadores 9 de manera individualizada. In this way, a fully integrated and compact power and control capacitor 1 is obtained, which allows the switching of the capacitor elements 9 individually.
Cada unidad modular 6 además incluye medios de refrigeración 1 1 por convección natural fijados a la placa de circuito impreso 8 en el lado opuesto al conjunto de elementos condensadores 9, y orientados hacia el exterior de la caja de protección 7. Each modular unit 6 also includes cooling means 1 1 by natural convection fixed to the printed circuit board 8 on the side opposite to the set of condenser elements 9, and oriented towards the outside of the protection box 7.
Esta disposición de los medios de refrigeración 1 1 permite obtener un condensador 1 más compacto. This arrangement of the cooling means 1 1 allows to obtain a more compact condenser 1.
La caja de protección 7 es prismática con dos laterales opuestos abiertos, uno posterior y otro frontal, destinados a recibir los medios de refrigeración 1 1 de cada unidad modular 6. Además, la caja de protección 7 está fabricada de una
única pieza. The protection box 7 is prismatic with two opposite sides open, one rear and one front, intended to receive the cooling means 1 1 of each modular unit 6. In addition, the protection box 7 is made of a single piece
Las placas 8 están configuradas de modo que los elementos condensadores 9 están distribuidos al tresbolillo (ver figura 7), es decir, en dos filas paralelas, de modo que los elementos 9 colocados en cada fila se enfrentan al medio de los huecos de la fila inmediata, formando triángulos equiláteros. De esta manera, se optimiza el espacio entre dichos elementos 9. The plates 8 are configured so that the condensing elements 9 are distributed to the triplet (see figure 7), that is, in two parallel rows, so that the elements 9 placed in each row face the middle of the holes in the row immediate, forming equilateral triangles. In this way, the space between said elements is optimized 9.
Cabe destacar que aunque se han ilustrado unidades modulares 6 para seis elementos condensadores 9, también es posible utilizar unidades modulares 6 con otro número de elementos 9, dependiendo de las necesidades y aplicaciones. It should be noted that although modular units 6 for six capacitor elements 9 have been illustrated, it is also possible to use modular units 6 with another number of elements 9, depending on the needs and applications.
De acuerdo con una realización mostrada en la figura 8, los elementos condensadores 9 comprenden una bobina 12 provista de un eje central hueco 13 y de cables de conexión 14, estando la bobina 12 embebida en resina 15 dentro de un cilindro envolvente 16 abierto por su parte superior, y comprendiendo además un disco de autocentrado 17 para el eje 13 y los cables de conexión 14 acoplado en la parte superior del cilindro 16. According to an embodiment shown in Figure 8, the condenser elements 9 comprise a coil 12 provided with a hollow central shaft 13 and connecting cables 14, the coil 12 being embedded in resin 15 within a wrapping cylinder 16 opened by its upper part, and further comprising a self-centering disk 17 for the shaft 13 and the connecting cables 14 coupled to the upper part of the cylinder 16.
Antes de aplicar el resinado, el disco de autocentrado 17 permite que la bobina 12 esté colocada centradamente con respecto a las paredes internas del cilindro 16. El resinado se realiza inyectando una cantidad predeterminada de resina 15 por la parte superior a través del eje central 13, rellenando homogéneamente de abajo a arriba el espacio entre la bobina 12 y las paredes internas del cilindro 16. Before applying the resin, the self-centering disk 17 allows the coil 12 to be positioned centrally with respect to the inner walls of the cylinder 16. The resin is performed by injecting a predetermined amount of resin 15 from the top through the central axis 13 , homogeneously filling the space between the coil 12 and the inner walls of the cylinder 16 from bottom to top.
De este modo, se provoca una desgasificación dentro del cilindro 16 de abajo a arriba evacuando el aire hacia el exterior y rellenando homogéneamente el volumen desplazado, sin provocar la formación de burbujas contenedoras de aire y humedad. In this way, degassing is caused inside the cylinder 16 from the bottom to the top by evacuating the air outwards and filling the displaced volume homogeneously, without causing the formation of air and moisture containing bubbles.
Se mejora así la calidad y fiabilidad del elemento condensador 9, consiguiendo un aumento de la vida media en envejecimiento acelerado, por lo que aumenta su vida útil y aspecto, y con una capa envolvente homogénea.
The quality and reliability of the condensing element 9 is thus improved, achieving an increase in the half-life in accelerated aging, thereby increasing its useful life and appearance, and with a homogeneous enveloping layer.
Claims
1. Condensador (1) de potencia con control integrado para baja tensión que comprende al menos un módulo de potencia (2) acoplado a un módulo de control (3), caracterizado por el hecho de que el módulo de potencia (2) comprende dos unidades modulares (6) dispuestas enfrentadas entre sí dentro de una caja de protección (7), incluyendo cada unidad modular (6) una placa de circuito impreso (8) sobre la que están conectados eléctricamente un conjunto de elementos condensadores (9) y un conjunto de tiristores (10) susceptibles de conmutar cada elemento condensador (9) individualmente. 1. Power capacitor (1) with integrated control for low voltage comprising at least one power module (2) coupled to a control module (3), characterized by the fact that the power module (2) comprises two modular units (6) arranged facing each other inside a protective box (7), each modular unit (6) including a printed circuit board (8) on which a set of capacitor elements (9) and a set of thyristors (10) capable of switching each capacitor element (9) individually.
2. Condensador (1), según la reivindicación 1, en el que cada unidad modular (6) además incluye medios de refrigeración (11) fijados a la placa de circuito impreso (8) en el lado opuesto al conjunto de elementos condensadores (9), y orientados hacia el exterior de la caja de protección (7). 2. Condenser (1) according to claim 1, wherein each modular unit (6) further includes cooling means (11) fixed to the printed circuit board (8) on the side opposite to the set of capacitor elements (9 ), and oriented towards the outside of the protection box (7).
3. Condensador (1), según la reivindicación 2, en el que los medios de refrigeración (11) incluyen elementos de refrigeración por convección natural. 3. Condenser (1) according to claim 2, wherein the cooling means (11) includes natural convection cooling elements.
4. Condensador (1), según la reivindicación 2 o 3, en el que la caja de protección (7) es prismática con dos laterales opuestos abiertos, uno posterior y otro frontal, destinados a recibir los medios de refrigeración (1 1) de cada unidad modular (6). 4. Condenser (1) according to claim 2 or 3, wherein the protection box (7) is prismatic with two opposite sides open, one rear and one front, intended to receive the cooling means (1 1) of each modular unit (6).
5. Condensador (1), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la caja de protección (7) está fabricada en una única pieza. 5. Condenser (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the protection box (7) is made in a single piece.
6. Condensador (1), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las placas (8) están configuradas de modo que los elementos condensadores (9) están distribuidos al tresbolillo. 6. Condenser (1) according to any one of claims 1 to 5, wherein the plates (8) are configured so that the condenser elements (9) are distributed to the three-ring.
7. Condensador (1), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el módulo de control (3) incluye un interruptor automático de puesta en marcha (4) y un regulador de energía reactiva (5). 7. Condenser (1) according to any one of claims 1 to 6, wherein the control module (3) includes an automatic start-up switch (4) and a reactive power regulator (5).
8. Condensador (1), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende un único módulo de potencia (2) acoplado adyacentemente al módulo de control (3). 8. Condenser (1) according to any one of claims 1 to 7, comprising a single power module (2) coupled adjacent to the control module (3).
9. Condensador ( ), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende dos módulos de potencia (2) adyacentes entre sí y acoplados al módulo de control (3). 9. Condenser () according to any one of claims 1 to 7, comprising two power modules (2) adjacent to each other and coupled to the control module (3).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10814761 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: P201390039 Country of ref document: ES |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10814761 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |