WO2018115539A1 - Condensador monofásico cilíndrico para tensiones elevadas - Google Patents

Condensador monofásico cilíndrico para tensiones elevadas Download PDF

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Definitions

  • the object of the present invention is a single-phase cylindrical capacitor that can withstand high voltages in both AC and DC formed by four capacitors connected in series.
  • the special configuration and design of the single-phase capacitor that is formed by the association of four capacitors connected in series, presenting an embodiment in a single piece of cylindrical geometry and that as a result of being constructed from four capacitors connected in series it is possible to get a capacitor capable of working in a wide range of voltages and up to high voltages.
  • the present invention is circumscribed within the scope of fixed capacitors, and particularly of coiled capacitors, wherein the metal reinforcements are wound onto a sheet of dielectric material to form a compact cylinder that is generally inserted into a capsule and finally it is waterproofed with a filler to protect it from moisture, oxidation and electrical effects, or by gas.
  • the condenser object of the invention is a single-phase capacitor that has a cylindrical geometry and is designed for high voltages, which depending on whether we are in low voltage or medium voltage or if it is for alternating or continuous voltage can reach maximum voltage values or others.
  • the capacitor as indicated above is a single-phase capacitor with cylindrical geometry forming a cylinder, manufactured in a single piece and comprising four capacitors arranged in series, where a first and a second capacitor are connected in series forming an outer ring of the cylinder, while a third and fourth condenser are joined in series forming an inner crown of the cylinder, the outer and inner crowns being separated by means of an insulating material that protrudes at its upper edge while for its lower edge is flush with the lower edge of the corresponding capacitors.
  • the condensers of the outer crown with the condensers of the inner crown are joined and seriate by the lower edge by conductive metallization.
  • Each of the two condensers of each crown is the result of having a double-layered bundle in which one of the sheets has a first metallization that has a discontinuity along the length of the sheet. its central part being its ends joined to the connection points, while the second of the sheets has a second continuous metallization without reaching the ends to contact the connection points where the ends of the first metallization contact. Thanks to the designed configuration, it is possible to obtain a single-phase capacitor in cylindrical configuration in a single piece, presenting as most notable characteristics the wide range of voltages obtained that quadruples the voltage range achieved with an equal capacitor formed by a single capacitor.
  • Figure 1 shows a general and perspective representation of the capacitor object of the invention.
  • Figure 2 shows a schematic representation of the capacitors that form the capacitor object of the invention.
  • Figure 3 shows the section obtained by cutting the condenser shown in figure 1 by a vertical plane passing through its diameter.
  • Figures 4 and 5 show how the first and second capacitors are configured on one side and third and fourth on the other hand.
  • Figure 6 shows a three-phase triangle condenser formed from three single-phase capacitors such as that which is the object of the invention
  • Figure 7 shows the connections that would have to be made between three single-phase capacitors such as that which is the object of the invention in order to form a delta connection.
  • Figure 8 shows a three-phase star capacitor formed from three single-phase capacitors such as that which is the object of the invention
  • Figure 9 shows the connections that would have to be made between three single-phase capacitors such as that which is the object of the invention in order to form a star connection.
  • the capacitor object of the invention has a cylindrical geometry in a single piece forming a cylinder comprising four single-phase capacitors, a first capacitor (1.1) arranged in the outer circular crown of the upper part of the cylinder , a second condenser (1 .2) arranged in the outer circular crown in the lower part of the cylinder, a third condenser (1 .3) arranged in the inner crown of the lower part of the cylinder and finally a fourth condenser (1 .4) ) arranged in the inner crown of the upper part of the cylinder, all of them connected in series.
  • the first (1 .1) and second (1 .2) capacitors are separated from the inner capacitors, that is, third (1 .3) and fourth (1 .4) by means of a sheet of insulating material (2) that protrudes through one end, in the embodiment shown protrudes from the top, while at the other end, in the embodiment shown is the bottom end, is flush with the edge of the second (1 .2) and third (1 .3) capacitors .
  • the lower edge of the second capacitor (1.2) and the third capacitor (1.3) is bonded equipotentially by a conductive metallization (3), which in a possible embodiment can be made from metal powder.
  • the upper edge of the first condenser (1 .1) is covered by a metallization (4), on which a contact point for fixing a connecting line (L1) is arranged.
  • the upper edge of the fourth condenser (1 .4) is covered by a metallization (4) separated from that of the first condenser thanks to the presence of the insulating material (2), and which has a fixing point of a second connection line (L2)
  • FIG 2 which shows the schematic representation of how the four capacitors are connected
  • the serial connection of the first capacitor (1 .1), with the second capacitor (1 .2) are grouped by a dashed line representing the corona. outside of the cylinder. I also know observe the connection of the second capacitor (1 .2) with the third capacitor (1 .3) made by conductive metallization (3), finally the third capacitor (1 .3) is connected to the fourth capacitor (1 .4) at that the second connection line (L2) is connected.
  • FIG 3 which shows the section obtained by cutting through a vertical plane passing through the diameter of the condenser shown in figure 1, it can be seen how the first condenser (1 .1) and the second condenser (1 .2) they are forming an outer crown of the final cylinder, while the third condenser (1 .3) and the fourth condenser (1 .4) are forming the inner crown of the final cylinder.
  • the connection of the second capacitor (1 .2) with the third capacitor (1 .3) is carried out by means of a conductive film (3).
  • Each of the two capacitors of each ring, either the outer ring (first capacitor (1 .1) and second capacitor (1 .2)) or the inner ring (third capacitor (1 .3) and fourth capacitor (1. 4)) is the result of having a double sheet assembly in a rolled form, as shown in figures 4 and 5.
  • FIG. 1 represents a second set of double sheets of the same configuration forming the third capacitor (1.3) and the fourth capacitor (1.4).
  • Figure 6 shows a three-phase capacitor connected in a triangle formed by three single-phase capacitors as those that are the object of the invention.
  • Figure 8 shows a three-phase capacitor connected in star formed from three single-phase capacitors such as those that are the object of the invention.
  • connection of the R phase leaves the first capacitor (2.1) of the second single-phase capacitor
  • the S phase leaves the first capacitor (1.1) of the first single-phase capacitor
  • the T phase leaves the first capacitor (3.1) of the third single-phase capacitor.

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Abstract

Condensador cilíndrico para tensiones elevadas que presenta una geometría cilíndrica en pieza única conformando un cilindro que comprende cuatro condensadores monofásicos conectados en serie: un primer condensador (1.1) dispuesto en una corona circular exterior de la parte superior del cilindro, un segundo condensador (1.2) dispuesto en la corona circular exterior en la parte inferior del cilindro, un tercer condensador (1.3) dispuesto en una corona interior de la parte inferior del cilindro y finalmente un cuarto condensador (1.4) dispuesto en la corona interior de la parte superior del cilindro, todos ellos conectados en serie, donde los condensadores de la corona exterior están separados de los condensadores de la corona interior, mediante una lámina de material aislante (2) que sobresale por su parte superior, mientras que por la parte inferior queda enrasado con el borde inferior de los condensadores segundo (1.2) y tercero (1.3) que están unidos mediante una metalización conductora (3).

Description

CONDENSADOR MONOFÁSICO CILINDRICO PARA TENSIONES
ELEVADAS
DESCRIPCION
OBJETO DE LA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención, tal y como el título de la invención señala, un condensador monofásico cilindrico que pueda soportar tensiones elevadas tanto en AC como en DC formado por cuatro condensadores conectados en serie.
Caracteriza a la presente invención la especial configuración y diseño del condensador monofásico que está formado por la asociación de cuatro condensadores conectados en serie, presentando una realización en una pieza única de geometría cilindrica y que como resultado de ser construido a partir de cuatro condensadores conectados en serie es posible conseguir un condensador capaz de poder trabajar en un amplio abanico de voltajes y hasta tensiones elevadas.
Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los condensadores fijos, y particularmente de los condensadores enrollados, en donde las armaduras de metal se enrollan sobre una lámina de material dieléctrico hasta formar un cilindro compacto que generalmente se introduce en una cápsula y finalmente se impermeabiliza con un relleno para protegerlo de la humedad, oxidación y efectos eléctricos, o mediante gas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN. Los condensadores monofásicos con geometría cilindrica realizados en una única pieza fabricados hasta el momento presentan una determinada tensión de trabajo. Sucede que cuando se quieren utilizar dichos condensadores en una tensión superior es preciso realizar los condensadores de un tamaño mayor o emplear otros materiales más costosos y complejos en su uso para la fabricación de manera que sean capaces de soportar dicha tensión superior o mediante el uso de condensadores en serie.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención desarrollar un nuevo concepto de condensador con geometría cilindrica que sea capaz de poder soportar un mayor rango de tensiones sin tener que incurrir en tamaños mayores u otros materiales que encarecerían el producto final, desarrollando para ello un condensador monofásico cilindrico como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El condensador objeto de la invención es un condensador monofásico que tiene una geometría cilindrica y está diseñado para tensiones elevadas, que dependiendo de si estamos en baja tensión o en media tensión o de si es para tensión alterna o continua podrá alcanzar unos valores máximos de tensión u otros.
En caso de ser el condensador para baja tensión podrá trabajar hasta 1 .0 kV en AC y hasta 1 ,5 kV para DC. Si por el contrario fuera para media tensión podrá trabajar hasta 6,6 kV en AC y hasta 15 kV en DC.
El condensador como se ha indicado anteriormente es un condensador monofásico con geometría cilindrica conformando un cilindro, fabricado en una pieza única y que comprende cuatro condensadores dispuestos en serie, donde un primer y un segundo condensador están unidos en serie conformando una corona exterior del cilindro, mientras que un tercer y cuarto condensador están unidos en serie conformando una corona interior del cilindro, quedando separadas las coronas exterior e interior por medio de un material aislante que sobresale por su borde superior mientras que por su borde inferior queda enrasado con el borde inferior de los correspondientes condensadores. Los condensadores de la corona exterior con los condensadores de la corona interior quedan unidos y seriados por el borde inferior mediante una metalización conductora.
Cada uno de los dos condensadores de cada corona, bien la corona exterior o bien la corona interior es el resultado de disponer de forma enrollada un conjunto de doble lámina donde una de las láminas cuenta con una primera metalización que presenta una discontinuidad a lo largo de su parte central estando sus extremos unidos a los puntos de conexión, mientras que la segunda de las láminas cuenta con una segunda metalización continua sin llegar los extremos a contactar con los puntos de conexión donde contactan los extremos de la primera metalización. Gracias a la configuración diseñada se consigue obtener un condensador monofásico en configuración cilindrica en una sola pieza presentando como características más reseñable el amplio rango de tensiones conseguido que cuadruplica al rango de tensión conseguido con un condensador igual formado por un solo condensador.
Con el condensador monofásico cilindrico objeto de la invención es posible conformar conjuntos de Condensadores trifásicos conectados en triángulo y en estrella con las consiguientes ventajas derivadas del tipo de conexión añadidas a las propias del condensador monofásico objeto de la invención que presenta un amplio rango de tensiones.
EXPLICACIÓN DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más significativos de la invención. La figura 1 , muestra una representación general y en perspectiva del condensador objeto de la invención. La figura 2, muestra una representación esquemática de los condensadores que forman el condensador objeto de la invención.
La figura 3 muestra la sección obtenida al cortar al condensador mostrado en la figura 1 por un plano vertical que pasa por su diámetro.
Las figuras 4 y 5 muestran cómo están configurados los condensadores primero y segundo por un lado y tercero y cuarto por otro lado.
La figura 6 muestra un condensador trifásico en triángulo conformado a partir de tres condensadores monofásicos como el que es objeto de la invención
La figura 7 muestran las conexiones que tendría que realizarse entre tres condensadores monofásicos como el que es objeto de la invención a fin de conformar una conexión en triángulo.
La figura 8 muestra un condensador trifásico en estrella conformado a partir de tres condensadores monofásicos como el que es objeto de la invención
La figura 9 muestran las conexiones que tendría que realizarse entre tres condensadores monofásicos como el que es objeto de la invención a fin de conformar una conexión en estrella.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta. En la figura 1 , puede observarse que el condensador objeto de la invención presenta una geometría cilindrica en pieza única conformando un cilindro que comprende cuatro condensadores monofásicos, un primer condensador (1 .1 ) dispuesto en la corona circular exterior de la parte superior del cilindro, un segundo condensador (1 .2) dispuesto en la corona circular exterior en la parte inferior del cilindro, un tercer condensador (1 .3) dispuesto en la corona interior de la parte inferior del cilindro y finalmente un cuarto condensador (1 .4) dispuesto en la corona interior de la parte superior del cilindro, todos ellos conectados en serie.
Los condensadores primero (1 .1 ) y segundo (1 .2) están separados de los condensadores interiores, es decir, tercero (1 .3) y cuarto (1 .4) mediante una lámina de material aislante (2) que sobresale por un extremo, en la realización mostrada sobresale por la parte superior, mientras que por el otro extremo, en la realización mostrada es el extremo inferior, queda enrasado con el borde de los condensadores segundo (1 .2) y tercero (1 .3).
El borde inferior del segundo condensador (1 .2) y del tercer condensador (1 .3) queda unido equipotencialmente mediante una metalización conductora (3), que en una posible forma de realización puede estar realizada a partir de polvo metálico.
El borde superior del primer condensador (1 .1 ) queda cubierto por una metalización (4), sobre la que se dispone un punto de contacto para la fijación de una línea de conexión (L1 ). El borde superior del cuarto condensador (1 .4) queda cubierto por una metalización (4) separada de la del primer condensador gracias a la presencia del material aislante (2), y que cuenta con un punto de fijación de una segunda línea de conexión (L2). En la figura 2 que muestra la representación esquemática de cómo quedan unidos los cuatro condensadores, se observa la conexión en serie del primer condensador (1 .1 ), con el segundo condensador (1 .2) quedando agrupados por una línea discontinua representando la corona exterior del cilindro. También se observa la conexión del segundo condensador (1 .2) con el tercer condensador (1 .3) realizada mediante la metalización conductora (3), finalmente el tercer condensador (1 .3) queda unido con el cuarto condensador (1 .4) al que se conecta la segunda línea de conexión (L2).
En la figura 3, que muestra la sección obtenida al cortar por un plano vertical que pasara por el diámetro del condensador mostrado en la figura 1 , se puede observar cómo el primer condensador (1 .1 ) y el segundo condensador (1 .2) quedan conformando una corona exterior del cilindro final, mientras que el tercer condensador (1 .3) y el cuarto condensador (1 .4) quedan conformando la corona interior del cilindro final. La conexión del segundo condensador (1 .2) con el tercer condensador (1 .3) se realiza por medio de una película conductora (3). Cada uno de los dos condensadores de cada corona, bien la corona exterior (primer condensador (1 .1 ) y segundo condensador (1 .2)) o bien la corona interior (tercer condensador (1 .3) y cuarto condensador (1 .4)) es el resultado de disponer de forma enrollada un conjunto de doble lámina tal y como se observa en las figuras 4 y 5.
En la figura 4 se muestra que la doble lámina que se dispone enrollada en la corona exterior está formada por:
- una primera lámina (5) de film de polipropileno que hace de soporte y sobre la que se dispone una metalización (6) que presenta una separación en parte central (7) quedando unidos los extremos a puntos de contacto.
- una segunda lámina (8) de film de polipropileno que presenta una metalización continua (9) y que no llega a contactar con los puntos de contacto extremos de la primera metalización (6). Dicha metalización continua (9) es la que permite la unión entre el primer condensador (1 .1 ) y el segundo condensador (1 .2). Iguales consideraciones se pueden hacer en la figura 5, que representa un segundo conjunto de doble lámina de igual configuración conformando el tercer condensador (1 .3) y el cuarto condensador (1 .4). En la figura 6 se muestra un condensador trifásico conectado en triángulo conformado por tres condensador monofásicos como los que son objeto de la invención.
En la figura 7, se muestran las conexiones que habría que realizar para conseguir una conexión en triángulo, comprendiendo:
- una primera conexión (10) entre el primer condensador (1 .1 ) del primer condensador monofásico y el primer condensador (3.1 ) del tercer condensador monofásico, de la que se saca, por ejemplo, la conexión a la fase R.
- una segunda conexión (1 1 ) entre primer condensador (2.1 ) del segundo condensador monofásico y el cuarto condensador (3.4) del tercer condensador monofásico de la que se saca la conexión, por ejemplo, a la fase T.
- y una tercera conexión (12) entre el cuarto condensador (2.4) del segundo condensador monofásico y el cuarto condensador (1 .4) del primer condensador de la que se saca, por ejemplo, la conexión a la fase S.
En la figura 8 se muestra un condensador trifásico conectado en estrella conformado a partir de tres condensadores monofásicos como los que son objeto de la invención.
En la figura 9, se muestran las conexiones que habría que realizar para conseguir una conexión en estrella, comprendiendo:
- una primera conexión de estrella (13) entre el cuarto condensador (1 .4) del primer condensador monofásico y el cuarto condensador (2.4) del segundo condensador monofásico - una segunda conexión de estrella (14) entre el cuarto condensador (2.4) del segundo condensador monofásico y el cuarto condensador (3.4) del tercer condensador monofásico.
Tal y como se muestra, la conexión de la fase R sale del primer condensador (2.1 ) del segundo condensador monofásico, la fase S sale del primer condensador (1 .1 ) del primer condensador monofásico, mientras que la fase T sale del primer condensador (3.1 ) del tercer condensador monofásico.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . - Condensador monofásico cilindrico para tensiones elevadas caracterizado porque presenta una geometría cilindrica en pieza única conformando un cilindro que comprende cuatro condensadores monofásicos conectados en serie; un primer condensador (1 .1 ) dispuesto en una corona circular exterior de la parte superior del cilindro, un segundo condensador (1 .2) dispuesto en la corona circular exterior en la parte inferior del cilindro, un tercer condensador (1 .3) dispuesto en una corona interior de la parte inferior del cilindro y finalmente un cuarto condensador (1 .4) dispuesto en la corona interior de la parte superior del cilindro, todos ellos conectados en serie, donde los condensadores primero (1 .1 ) y segundo (1 .2) de la corona exterior están separados de los condensadores de la corona interior, es decir, tercero (1 .3) y cuarto (1 .4) mediante una lámina de material aislante (2) que sobresale por un extremo, mientras que por el otro extremo queda enrasado con el borde de los condensadores segundo (1 .2) y tercero (1 .3) que están unidos mediante una metalización conductora (3).
2. - Condensador monofásico cilindrico para tensiones elevadas, según la reivindicación 1 caracterizado por que la metalización conductora (3) que une el borde inferior del segundo condensador (1 .2) y del tercer condensador (1 .3) está realizada a partir de polvo metálico.
3. - Condensador monofásico cilindrico para tensiones elevadas, según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado por que el primer condensador (1 .1 ) y el segundo condensador (1 .2) así como el tercer condensador (1 .3) y cuarto condensador (1 .4) son el resultado de disponer de forma enrollada un conjunto de doble lámina formada por:
- una primera lámina (5) de film de polipropileno que hace de soporte y sobre la que se dispone una metalización (6) que presenta una separación en parte central (7) quedando unidos los extremos a puntos de contacto. una segunda lámina (8) de film de polipropileno que presenta una metalización continua (9) y que no llega a contactar con los puntos de contacto extremos de la primera metalización (6).
4.- Condensador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el condensador puede trabajar en baja tensión hasta 1 ,0 kV en AC y 1 ,5 kV en DC, mientras que si el condensador fuera para media tensión puede trabajar hasta 6,6 kV en AC y 15 kV en DC.
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