ES1326566U - Limitador de tension parametrico - Google Patents

Abstract

Limitador de tensión paramétrico que comprende al menos un elemento de conmutación de semiconductores (3), al menos un dispositivo de control (4) para controlar el elemento de conmutación de semiconductores (3), un elemento de protección (5) y un primer conductor de conexión (1) y un segundo conductor de conexión (2), en el que al menos un elemento de conmutación de semiconductores (3) está conectado entre el primer conductor de conexión (1) y el segundo conductor de conexión (2), en el que la salida de al menos un dispositivo de control (4) está conectada a la entrada del al menos un elemento de conmutación de semiconductores (3), y el elemento de protección (5) está conectado en paralelo a al menos un elemento de conmutación de semiconductores (3) entre el primer conductor de conexión (1) y el segundo conductor de conexión (2), caracterizado porque el limitador de tensión paramétrico comprende al menos un interruptor accionado eléctricamente (6) y al menos un sensor de presencia (8) de objetos, en donde el dispositivo de control (4) está conectado a través de al menos un interruptor accionado eléctricamente (6), y en donde al menos un sensor de presencia (8) de objetos está comunicativamente conectado con al menos un interruptor accionado eléctricamente (6).

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0004] LIMITADOR DE TENSIÓN PARAMÉTRICO

[0006] Campo técnico

[0008] La presente solución técnica se refiere a un dispositivo de protección cuya función consiste en reducir la tensión entre dos puntos con diferente potencial de tensión, en particular en el transporte sobre raíles, en lugares donde se encuentran raíles aislados y raíles conectados a tierra. El dispositivo de protección establece una conexión eléctrica temporal entre dichos puntos durante el tiempo en que se excede el valor de tensión permitido y al mismo tiempo está presente el vehículo sobre raíles, lo que excluye la posible aparición de un arco eléctrico y daños en las superficies de los raíles y las ruedas.

[0010] Estado de la técnica

[0012] Según el estado de la técnica, se conocen limitadores de tensión que reducen la tensión en determinadas partes del circuito eléctrico o en lugares específicos donde puede producirse una tensión de contacto peligrosa. Por ello, los limitadores de tensión tienen un amplio campo de aplicación, especialmente en el transporte sobre raíles, como ferrocarriles, tranvías y metros. Cuando entran en contacto raíles de diferentes sistemas eléctricos ferroviarios o cuando una parte aislada del raíl y una parte conectada a tierra del raíl entran en contacto con el vehículo sobre raíles, pueden generarse chispas. Cuando un vehículo sobre raíles se desplaza hacia el punto de contacto entre la parte aislada del raíl y la parte conectada a tierra del raíl, se genera un arco eléctrico entre las ruedas y los raíles si el primer eje del conjunto de vagones entra en contacto con un raíl cuyo potencial difiere del raíl en el que circulaba previamente el vehículo. Este fenómeno es aún más pronunciado cuando el último eje del vehículo sobre raíles abandona el raíl con un potencial eléctrico diferente. La corriente puede alcanzar cientos de amperios, lo que proporciona suficiente energía para generar un arco eléctrico, provocando así la fusión y soldadura del material en la superficie de las ruedas del vehículo sobre raíles, lo cual a su vez ocasiona que las ruedas golpeen los raíles. Esto genera daños en la superficie de los raíles y transmite vibraciones al vehículo sobre raíles. Se trata de una condición no deseada que debe ser subsanada mediante el giro de las ruedas. La formación de chispas también ocurre cuando varios vehículos sobre raíles del sistema cambian de un sistema de tracción a otro, por ejemplo, al pasar de un sistema de alimentación ferroviaria de corriente continua a un sistema de alimentación ferroviaria de corriente alterna.

[0014] Un ejemplo de la construcción de un limitador de tensión se conoce por el documento CZ307422 B6. La solución descrita se refiere a una construcción de un limitador de tensión basado en elementos de conmutación de semiconductores, controlados por circuitos de mando, y en un elemento de protección contra sobretensiones impulsivas. La estructura del limitador se basa en una distribución simétrica de los componentes individuales entre las placas de contacto, lo que garantiza una refrigeración uniforme y eficiente de los componentes. La desventaja de esta solución es que, al utilizarse para conectar raíles aislados y raíles conectados a tierra, pueden fluir corrientes de compensación elevadas a través del limitador, lo que provoca una sobrecarga permanente y, posteriormente, una avería.

[0016] Otra solución de limitador se conoce por el documento EP1855365 A1. La solución descrita consiste en un limitador de tensión basado en una conexión en antiparalelo de dos tiristores, controlados por un circuito de disparo. El circuito eléctrico se complementa adicionalmente con un varistor que sirve como protección contra sobretensiones impulsivas. El documento describe además la disposición estructural de los distintos componentes. Las desventajas de esta solución son el gran espacio requerido, la complejidad de la construcción y también el hecho de que este limitador no resuelve los problemas de generación de elevadas corrientes de compensación al conectar raíles aislados con no aislados o al unir dos sistemas de alimentación ferroviaria distintos.

[0018] Otra solución de limitador se conoce a partir del documento EP0806071 B1, en el que se describe principalmente el circuito eléctrico del limitador, que también utiliza un circuito con varios tiristores. El circuito eléctrico se complementa adicionalmente con un relé de cortocircuito, que cortocircuita los componentes conectados cuando es necesario. Las desventajas de esta solución son las mismas que en las soluciones anteriores, ya que no se eliminan los problemas relacionados con las elevadas corrientes de compensación, y además aquí surgen problemas adicionales debido al posible quemado de los contactos del relé de cortocircuito.

[0019] Por lo tanto, resultaba deseable encontrar una solución que previniera la formación de chispas en el contacto entre un raíl aislado y uno conectado a tierra o en el contacto entre dos sistemas de alimentación ferroviaria, y que al mismo tiempo garantizara una reducción de las corrientes de fuga y de compensación.

[0021] Esencia de la solución técnica

[0023] Las deficiencias de las soluciones conocidas en el estado de la técnica se eliminan en cierta medida mediante un limitador de tensión paramétrico, que comprende un primer conductor de conexión y un segundo conductor de conexión para la conexión al sistema de tracción, entre los cuales están conectados al menos un elemento de conmutación de semiconductores y al menos una unidad de control, cuya salida está conectada al electrodo de control del elemento de conmutación de semiconductores, así como al menos un interruptor accionado eléctricamente, el cual está conectado entre la unidad de control y uno de los conductores de conexión de la unidad de control, o entre la unidad de control y el elemento de conmutación de semiconductores. El limitador de tensión paramétrico comprende además al menos un elemento de protección, que preferentemente incluye al menos un varistor de óxido metálico (MOV) y/o un limitador de sobretensión con gas (GDT) y/o un espacio de chispa controlado. El elemento de protección está conectado en paralelo con al menos un elemento de conmutación de semiconductores entre el primer conductor de conexión y el segundo conductor de conexión. El limitador de tensión paramétrico también comprende al menos un sensor de presencia de objetos, que está conectado de forma comunicativa con al menos un interruptor accionado eléctricamente.

[0025] El limitador de tensión paramétrico está diseñado para conectarse a dos puntos diferentes a través de conductores de conexión. Estos dos puntos diferentes se caracterizan por poder presentar potenciales eléctricos distintos, por lo que puede existir una tensión eléctrica entre los puntos. Un limitador de tensión paramétrico reduce esta tensión eléctrica. La magnitud de la tensión entre los conductores de conexión se evalúa mediante la unidad de control conectada entre dichos conductores de conexión. De este modo, los conductores de conexión también alimentan la unidad de control. El elemento activo encargado de reducir la tensión entre el primer conductor de conexión y el segundo conductor de conexión es un elemento de conmutación de semiconductores, conectado entre el primer conductor de conexión y el segundo conector de conexión. El elemento de conmutación de semiconductores posee una entrada que regula su funcionamiento. Esta entrada del elemento de conmutación de semiconductores está conectada a la salida de la unidad de control. Por lo tanto, la unidad de control activa o desactiva el elemento de conmutación de semiconductores en función de la tensión detectada entre los conductores de conexión. También pueden producirse sobretensiones impulsivas elevadas en los conductores de conexión, por ejemplo, debido a un rayo o a otro tipo de fallo. Por ello, un limitador de tensión paramétrico incluye al menos un elemento de protección conectado en paralelo con la unidad de control. El elemento de protección incrementa su conductividad interna en caso de alta tensión y es atravesado, en este caso, por la corriente de impulso. De este modo, se protegen otros componentes del circuito eléctrico, especialmente la unidad de control, frente a los efectos de la sobretensión.

[0027] La unidad de control está conectada a los conductores de conexión a través de un interruptor accionado eléctricamente, o la salida de la unidad de control está conectada a un elemento de conmutación de semiconductores mediante un interruptor accionado eléctricamente. Por lo tanto, un interruptor accionado eléctricamente bloquea o activa el funcionamiento de la unidad de control. Cuando el interruptor accionado eléctricamente está abierto, la función de la unidad de control queda bloqueada y el limitador de tensión paramétrico reacciona únicamente ante una posible sobretensión mediante un elemento de protección. Cuando el interruptor accionado eléctricamente está activado, la unidad de control está activa, y el limitador de tensión paramétrico responde a una tensión que supera el valor umbral establecido conmutando el elemento de conmutación de semiconductores. Un sensor de presencia de objetos está conectado al interruptor accionado eléctricamente y controla el interruptor accionado eléctricamente. En otras palabras, cuando un sensor de presencia de objetos detecta un objeto presente, en una aplicación práctica, típicamente se trata de un vehículo sobre raíles, dicho sensor activa un interruptor accionado eléctricamente que, a su vez, activa una unidad de control, la cual conmuta un elemento de conmutación de semiconductores, a través del cual puede fluir una corriente de compensación, lo que limita la tensión entre los conductores de conexión. El nivel de tensión de disparo del limitador paramétrico se ajusta preferentemente a un valor entre 15 V y 25 V, lo que corresponde a un rango típico de valores de tensión continua de arco eléctrico. Por lo tanto, una corriente de compensación entre el primer conductor de conexión y el segundo conductor de conexión fluye a través del limitador de tensión paramétrico únicamente cuando el sensor de presencia de objetos detecta un objeto y, al mismo tiempo, la tensión entre el primer conductor de conexión y el segundo conductor de conexión es mayor que el nivel de tensión de disparo establecido. Si ambas condiciones no se cumplen simultáneamente, es decir, si la tensión entre los raíles es mayor que la tensión de disparo y se detecta la presencia de un objeto, el limitador de tensión paramétrico no reacciona, o bien es deseable que ambos raíles permanezcan aislados. De este modo, se limita eficazmente la posible aparición de corrientes de fuga.

[0029] Un limitador de tensión paramétrico puede incluir una unidad de control para cada elemento de conmutación de semiconductores. Esto significa que cada elemento de conmutación de semiconductores dispone de su propia unidad de control. La ventaja de contar con unidades de control separadas radica en la posibilidad de ubicarlas simétricamente en la estructura del limitador de tensión paramétrico, lo que facilita la conexión con el elemento de conmutación de semiconductores y asegura, además, su refrigeración uniforme. Estas unidades de control se conectan a través de un interruptor accionado eléctricamente entre los conductores de conexión. Cada unidad de control puede conectarse mediante un interruptor accionado eléctricamente propio, o preferiblemente, varias unidades de control pueden conectarse en paralelo y, preferiblemente, estar conectadas a los conductores de conexión mediante un interruptor accionado eléctricamente común.

[0031] El limitador de tensión paramétrico puede comprender al menos una unidad de control que preferiblemente cuenta con al menos dos salidas. Estas salidas están conectadas a al menos dos elementos de conmutación de semiconductores. Por lo tanto, una unidad de control puede controlar dos o más elementos semiconductores. En el circuito eléctrico pueden conectarse varias unidades de control con al menos dos salidas, y cada unidad de control puede controlar un grupo de varios elementos de conmutación de semiconductores. También es posible combinar una unidad de control con una salida para controlar un único elemento de conmutación de semiconductores con una unidad de control que tenga varias salidas para controlar varios elementos de conmutación de semiconductores. Preferiblemente, el espacio requerido para alojar una unidad de control dentro del limitador de tensión paramétrico es reducido.

[0032] El elemento de conmutación de semiconductores en un limitador de tensión paramétrico puede ser preferiblemente un tiristor, dado que los tiristores pueden fabricarse con parámetros suficientes tales como velocidad de conmutación, corriente máxima y capacidad de carga de potencia. La tensión en los conductores de conexión puede tener polaridad variable, por lo que es preferible elegir una configuración de conexión en antiparalelo de al menos dos tiristores. De este modo, los tiristores pueden disponerse simétricamente en la estructura del limitador de tensión paramétrico, lo que asegura una refrigeración más eficiente. El ánodo del primer tiristor está conectado con el cátodo del segundo tiristor, y el cátodo del primer tiristor está conectado con el ánodo del segundo tiristor. Siempre responde a la tensión entre los conductores de conexión un tiristor que está conmutado en dirección de conducción conforme a la polaridad de la tensión. Cada tiristor puede ser controlado por su propia unidad de control, o bien el limitador paramétrico puede incluir una única unidad de control con al menos dos salidas, que controla los tiristores correspondientes según la polaridad de la tensión en los conductores de conexión.

[0034] El elemento de protección en el limitador de tensión paramétrico puede comprender preferentemente al menos un varistor, por ejemplo, un varistor de óxido metálico (MOV) y/o un tubo de descarga de gas (GDT) y/o un espacio de chispa controlado. Los elementos mencionados pueden combinarse entre sí y conectarse en serie y en paralelo para mejorar los parámetros de la protección contra impulsos de corriente.

[0036] Preferentemente, el sensor de presencia de objetos puede ser un sensor óptico que reacciona a un cambio en el flujo luminoso provocado por la presencia del objeto detectado en el área monitoreada.

[0038] Una cámara con un sistema de detección de objetos puede usarse ventajosamente como sensor de presencia de objetos. Las cámaras con sistemas de detección de objetos pueden configurarse para reconocer únicamente una clase específica de objetos según se requiera, reduciendo asimismo la posibilidad de falsas detecciones, por ejemplo, aquellas causadas por condiciones cambiantes de iluminación. Cuando hay presencia de un objeto, la cámara evalúa esta condición y activa, en función de esta condición, el interruptor accionado eléctricamente y, por ende, la unidad de control.

[0039] Preferentemente, el sensor de presencia de objetos puede ser una barrera fotoeléctrica. La barrera fotoeléctrica comprende una fuente de luz y un detector de luz. Una fuente de luz puede emitir luz en el espectro visible de la radiación, pero también puede emitir luz en el rango infrarrojo de la radiación. Frente a la fuente de luz se encuentra un detector óptico o varios detectores dispuestos en serie en una tira de detectores. La luz de la fuente de la luz incide sobre estos detectores, y el espacio entre la fuente de luz y los detectores es el área donde el sensor monitorea la presencia del objeto. El objeto presente bloquea parcial o totalmente la luz que incide sobre los detectores ópticos, y gracias a la disminución de la luz recibida, la barrera fotoeléctrica evalúa la presencia del objeto en la zona monitorizada. La barrera fotoeléctrica detecta objetos en el área de vigilancia con suficiente precisión incluso en condiciones de iluminación variables y al mismo tiempo contiene únicamente una lógica de evaluación simple.

[0041] El sensor de presencia de objetos puede ser un sensor de presión. El sensor de presión puede instalarse sobre el raíl, cerca del contacto aislado entre el raíl conectado a tierra y el raíl aislado. Un sensor de presión, que funciona por ejemplo según el principio piezoeléctrico o mediante galgas extensométricas resistivas, reacciona ante la presión generada por la presencia de un objeto material.

[0043] El limitador de tensión paramétrico puede adaptarse con el primer conductor de conexión para la conexión al raíl conectado a tierra y el segundo conductor de conexión para la conexión al raíl aislado, cerca del contacto aislado entre ambos raíles. El primer conductor de conexión y el segundo conductor de conexión pueden terminar, por ejemplo, en terminales de cable eléctricamente conductores. Estos terminales de cable se fijan a los raíles, por ejemplo, mediante una conexión atornillada, con el fin de minimizar la resistencia de paso. El primer conductor de conexión y el segundo conductor de conexión también pueden terminar en pinzas fijadas a los raíles. Alternativamente, el primer conductor de conexión y el segundo conductor de conexión pueden tener elementos de conexión distintos a ojales o pinzas, siempre que estos elementos de conexión permitan una conexión eléctrica conductora entre los conductores de conexión y el raíl. El sensor de presencia de objetos está diseñado para detectar un vehículo sobre raíles. Algunos sistemas de alimentación ferroviaria, como por ejemplo el sistema del metro, utilizan raíles aislados del suelo para su funcionamiento. En ciertos puntos, como en las instalaciones de lavado de trenes, estos raíles están conectados a tierra. Otro ejemplo es el contacto entre un sistema ferroviario de corriente continua y uno de corriente alterna en trenes. El sistema de corriente continua cuenta con raíles aislados, mientras que el sistema de corriente alterna utiliza raíles conectados a tierra. Entre el raíl aislado y el raíl conectado a tierra se encuentra una sección aislada, es decir, un contacto aislado, para evitar corrientes de fuga permanentes. Puede existir una diferencia de tensión entre el raíl aislado y el raíl conectado a tierra. En el momento en que un vehículo sobre raíles pasa por encima de un contacto aislado, las ruedas y el bastidor del vehículo conectan temporalmente el raíl aislado con el raíl conectado a tierra. La diferencia de tensión provoca la aparición de arcos eléctricos que pueden dañar las ruedas del vehículo o la superficie del raíl. La presencia de un vehículo en las inmediaciones del contacto aislado entre el raíl conectado a tierra y el raíl aislado es detectada por el sensor de presencia de objetos. Este sensor activa el componente de conmutación del limitador de tensión paramétrico, que está conectado al raíl conectado a tierra mediante el primer conductor de conexión y al raíl aislado mediante el segundo conductor de conexión. Si la diferencia de tensión entre el raíl conectado a tierra y el raíl aislado supera el umbral predefinido de la tensión de conmutación, el elemento de conmutación de semiconductores pasa a un estado de baja impedancia, estableciendo así una conexión eléctrica entre el raíl aislado y el raíl conectado a tierra. A través del elemento semiconductor circula una corriente de compensación que iguala el potencial eléctrico entre los raíles y evita la formación de un arco eléctrico. En el momento en que el vehículo sobre raíles tiene algunas ruedas sobre el raíl conectado a tierra y algunas sobre el raíl aislado, comienza a fluir la corriente de compensación entre los raíles a través de la estructura del vehículo sobre raíles, ya que el vehículo presenta una impedancia inferior a la impedancia del limitador de tensión paramétrico. Esto provoca que el elemento semiconductor vuelva a su estado de alta impedancia. En el momento en que la última rueda pasa del raíl al contacto aislado entre los raíles, la tensión entre raíles aumenta bruscamente hasta su valor original, y si es superior a la tensión de arco eléctrico, se forma un arco eléctrico entre la rueda y el raíl. Ante esta tensión de arco eléctrico inicial, el limitador de tensión paramétrico vuelve a activarse, y como el sensor de presencia de objetos sigue detectando al vehículo, la unidad de control activa el elemento de conmutación de semiconductores, que conecta el raíl aislado con el raíl conectado a tierra, igualando el potencial eléctrico entre los dos raíles y suprimiendo así el arco eléctrico resultante.

[0044] El sensor de presencia de objetos puede estar preferentemente conectado de forma inalámbrica a un interruptor accionado eléctricamente. Como se mencionó anteriormente, el sensor de presencia de objetos está conectado comunicativamente al menos a un interruptor accionado eléctricamente, siendo la conexión inalámbrica una de las posibles realizaciones de la conexión comunicativa. Para la comunicación inalámbrica pueden utilizarse diversas tecnologías inalámbricas, tales como señales de radio, Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth y otras. Alternativamente, la conexión comunicativa también puede establecerse mediante conductores eléctricos.

[0046] Un relé electromagnético con contactos accionados electromagnéticamente puede usarse como interruptor accionado eléctricamente. En una realización preferida, el relé electromagnético es bipolar, lo que simplifica aún más la construcción del limitador de tensión paramétrico.

[0048] En otra realización preferida, el interruptor accionado eléctricamente es un relé semiconductor, conocido en la práctica técnica como Solid State Relay (SSR). Los relés semiconductores (SSR) pueden, en ciertos casos, simplificar la construcción y aumentar la fiabilidad del dispositivo.

[0050] En algunas realizaciones, el interruptor accionado eléctricamente puede comprender una combinación de componentes semiconductores convencionales y pasivos, es decir, puede fabricarse de diversas formas y no debe considerarse limitado a las realizaciones aquí divulgadas.

[0052] Cuando se utiliza en el presente, el término "y/o" incluye todas las combinaciones de una o más de las posiciones relacionadas que se mencionan.

[0054] De este modo, un limitador de tensión paramétrico puede limitar la aparición de chispas y la formación de arcos eléctricos en los puntos de contacto de raíles aislados y conectados a tierra.

[0056] Explicación de los dibujos

[0058] La esencia de la invención se explica a continuación mediante ejemplos de realización, que se describen con la ayuda de los dibujos adjuntos, los cuales muestran:

[0059] Fig. 1a muestra una representación esquemática del circuito eléctrico de la unidad de conmutación del limitador de tensión paramétrico, en la que el interruptor accionado eléctricamente está conectado entre la unidad de control y el conductor de conexión.

[0061] Fig. 1b muestra una representación esquemática del circuito eléctrico de la unidad de conmutación del limitador de tensión paramétrico, en la que el interruptor accionado eléctricamente está conectado entre la salida de la unidad de control y el electrodo del elemento de conmutación de semiconductores.

[0063] Fig. 2 muestra una representación esquemática del circuito del limitador de tensión paramétrico para la supresión de la formación de chispas durante el paso del vehículo sobre raíles entre un raíl aislado y un raíl conectado a tierra.

[0065] Ejemplos de realización de la solución técnica

[0067] La solución técnica se explica con mayor detalle mediante ejemplos de realización, haciendo referencia a los dibujos correspondientes.

[0069] El limitador de tensión paramétrico representado en las figuras 1a y 2 comprende, en su realización principal ejemplar, dos elementos de conmutación de semiconductores (3), dos unidades de control (4), un elemento de protección (5), un primer conductor de conexión (1) y un segundo conductor de conexión (2). En esta realización principal ejemplar, los elementos de conmutación de semiconductores (3) son tiristores, conectados en paralelo y en sentido opuesto entre el primer conductor de conexión (1) y el segundo conductor de conexión (2). Esto significa que los tiristores están conectados en paralelo, pero orientados en direcciones opuestas en cuanto al paso de la corriente. Cada unidad de control (4) está conectada en paralelo al tiristor, entre el primer conductor de conexión (1) y el segundo conductor de conexión (2), a través de un interruptor accionado eléctricamente (6). La salida de cada unidad de control (4) está conectada directamente a la entrada de un tiristor. El elemento de protección (5) es un varistor de óxido metálico (MOV) y está conectado en paralelo a las unidades de control (4). El elemento de protección (5) protege a la unidad de control (4) de los posibles efectos de las corrientes de impulso.

[0070] La disposición constructiva básica de los tiristores, de la unidad de control (4) y del elemento de protección en esta realización principal ejemplar es idéntica a la del documento CZ307422 B6, con la excepción de que los conductores que conectan las unidades de control (4) al segundo conductor de conexión (2) están dispuestos fuera de la carcasa del limitador de tensión paramétrico y están interrumpidos por interruptores accionados eléctricamente (6), los cuales también se encuentran fuera de la carcasa del limitador de tensión paramétrico. El circuito descrito constituye la unidad de conmutación (7) del limitador de tensión paramétrico.

[0072] El limitador de tensión paramétrico en esta realización principal ejemplar comprende además un sensor de presencia (8) de objetos. Este sensor de presencia (8) de objetos es, a modo de ejemplo, una barrera fotoeléctrica que incluye una fuente de luz y un detector de luz, y dicha barrera está conectada mediante un conductor a los interruptores accionados eléctricamente (6). El detector de luz de la barrera fotoeléctrica está dispuesto frente a la fuente de luz. En el momento en que el haz de luz se interrumpe, el detector de luz de la barrera fotoeléctrica detecta dicha disminución y activa el interruptor accionado eléctricamente (6).

[0074] El limitador de tensión paramétrico en esta realización principal ejemplar está adaptado para su conexión entre un raíl conectado a tierra (9) y un raíl aislado (10), estando el primer conductor de conexión (1) y el segundo conductor de conexión (2) terminados con un terminal de cable. El raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10) presentan en el punto de contacto una parte aislante y no conductora, es decir, un contacto aislado (12). El primer conductor de conexión (1) del limitador de tensión paramétrico está conectado al raíl conectado a tierra (9) mediante una unión atornillada, y el segundo conductor de conexión (2) del limitador de tensión paramétrico está conectado mediante una unión atornillada al raíl aislado (10). La barrera fotoeléctrica está dispuesta en un punto del contacto aislado (12) entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10), y el campo de visión de la barrera fotoeléctrica se orienta perpendicularmente a la dirección de los raíles. La barrera fotoeléctrica detecta la presencia del vehículo sobre raíles (11) en el punto del contacto aislado (12) entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10). El vehículo sobre raíles (11) interrumpe el haz de luz de la barrera fotoeléctrica en el punto del contacto aislado (12) del raíl conectado a tierra (9) y del raíl aislado (10), y el detector de luz de la barrera fotoeléctrica lo registra y activa así los interruptores accionados eléctricamente (6), los cuales encienden la unidad de control (4). La unidad de control está ajustada a un nivel de tensión de disparo de 20 V. En caso de que la tensión entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10) sea superior a la tensión de disparo, la unidad de control (4), de acuerdo con la polaridad entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10), conmuta el tiristor que está orientado en sentido de conducción directa, iniciándose así una corriente de compensación a través del tiristor abierto. Esto limita la tensión eléctrica entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10). Cuando las ruedas del vehículo sobre raíles (11) se encuentran simultáneamente sobre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10), el vehículo sobre raíles (11) conecta el raíl conectado a tierra (9) con el raíl aislado (10), presentando esta conexión una impedancia menor que la del tiristor abierto, por lo que el tiristor se cierra automáticamente. En el momento en que las últimas ruedas del vehículo sobre raíles (11) alcanzan el contacto aislado (12) entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10), se genera un arco eléctrico corto entre las ruedas del vehículo sobre raíles (11) y el raíl del que está saliendo. Tan pronto como la tensión del arco eléctrico corto que se genera supera la tensión de disparo de 20 V, la unidad de control (4) conmuta, según la polaridad de la tensión, el tiristor correspondiente, el cual forma un camino de corriente paralelo al arco eléctrico corto, con una impedancia mucho menor que la impedancia de dicho arco eléctrico. De este modo, comienza a fluir una corriente de compensación entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10) a través de él. A continuación, la tensión entre la rueda del vehículo sobre raíles (11) y el raíl se reduce a unos pocos voltios y el arco eléctrico generado se interrumpe. La energía de este arco eléctrico es, por tanto, baja, lo que evita daños en la superficie de las ruedas o de los raíles.

[0076] Ejecuciones alternativas

[0078] A continuación, se describen ejecuciones alternativas de las distintas características de la solución técnica, las cuales pueden combinarse entre sí en la medida de lo posible. Las demás características de estas ejecuciones alternativas son idénticas a las de la realización principal ejemplar.

[0080] En una realización ejemplar adicional, el limitador de tensión paramétrico representado en la figura 1b tiene la salida del dispositivo de control (4) conectada mediante un interruptor accionado eléctricamente (6) al electrodo de control del elemento de conmutación de semiconductores (3). Así, el sensor de presencia (8) de objetos conmuta el interruptor accionado eléctricamente (6), el cual bloquea o activa la salida del dispositivo de control (4).

[0082] En otra realización ejemplar, el limitador de tensión paramétrico incluye un componente de conmutación de semiconductores (3) que es un Triac.

[0084] En otra realización ejemplar, el limitador de tensión paramétrico incluye un dispositivo de control (4) con dos salidas. Cada salida del dispositivo de control (4) está conectada directamente a un componente de conmutación de semiconductores (3).

[0086] En otra realización ejemplar, el limitador de tensión paramétrico incluye como sensor de presencia (8) de objetos una cámara, equipada con un programa de detección del objeto en la imagen. La cámara está orientada hacia el punto de contacto aislado (12) entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10). El programa de reconocimiento de la cámara está configurado para detectar la presencia del vehículo sobre raíles (11).

[0088] En otra realización ejemplar, el limitador de tensión paramétrico incluye como sensor de presencia (8) de objetos un sensor infrarrojo pasivo, cuyo campo de visión está dirigido al punto de contacto aislado (12) entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10). El sensor detecta cambios en la radiación infrarroja en su campo de visión provocados por la presencia del vehículo sobre raíles (11).

[0090] En otra realización ejemplar, el limitador de tensión paramétrico incluye un sensor de presión como sensor de presencia (8) de objetos. Este sensor de presión es un sensor de galgas extensiométricas, dispuesto al final de los raíles, en el punto de contacto aislado (12) entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10).

[0092] En otra realización ejemplar, el sensor de presencia (8) de objetos está conectado al interruptor accionado eléctricamente (6) mediante señal de radiofrecuencia.

[0093] Aplicabilidad industrial

[0095] El limitador de tensión paramétrico descrito anteriormente puede ser utilizado en el sector del transporte con líneas de tracción, como por ejemplo en ferrocarriles, metros o líneas aéreas de contacto, para evitar la formación de chispas en el contacto entre el raíl aislado y el raíl conectado a tierra, o en el contacto entre dos sistemas de alimentación ferroviaria, por ejemplo, sistemas de corriente continua y corriente alterna.

[0097] Lista de referencias

[0099] 1 - Primer conductor de conexión

[0100] 2 - Segundo conductor de conexión

[0101] 3 - Elemento de conmutación de semiconductores

[0102] 4 - Dispositivo de control

[0103] 5 - Elemento de protección

[0104] 6 - Interruptor accionado eléctricamente

[0105] 7 - Unidad de conmutación de un limitador de tensión paramétrico

[0106] 8 - Sensor de presencia de objetos

[0107] 9 - Raíl conectado a tierra

[0108] 10 - Raíl aislado

[0109] 11 - Vehículo sobre raíles

[0110] 12 - Contacto aislado

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

1. Limitador de tensión paramétrico que comprende al menos un elemento de conmutación de semiconductores (3), al menos un dispositivo de control (4) para controlar el elemento de conmutación de semiconductores (3), un elemento de protección (5) y un primer conductor de conexión (1) y un segundo conductor de conexión (2), en el que al menos un elemento de conmutación de semiconductores (3) está conectado entre el primer conductor de conexión (1) y el segundo conductor de conexión (2), en el que la salida de al menos un dispositivo de control (4) está conectada a la entrada del al menos un elemento de conmutación de semiconductores (3), y el elemento de protección (5) está conectado en paralelo a al menos un elemento de conmutación de semiconductores (3) entre el primer conductor de conexión (1) y el segundo conductor de conexión (2), caracterizado porque el limitador de tensión paramétrico comprende al menos un interruptor accionado eléctricamente (6) y al menos un sensor de presencia (8) de objetos, en donde el dispositivo de control (4) está conectado a través de al menos un interruptor accionado eléctricamente (6), y en donde al menos un sensor de presencia (8) de objetos está comunicativamente conectado con al menos un interruptor accionado eléctricamente (6).

2. Limitador de tensión paramétrico según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende un dispositivo de control (4) para cada elemento de conmutación de semiconductores (3).

3. Limitador de tensión paramétrico según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende al menos un dispositivo de control (4) que tiene al menos dos salidas, y dichas salidas están conectadas a al menos dos elementos de conmutación de semiconductores (3).

4. Limitador de tensión paramétrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de conmutación de semiconductores (3) es un tiristor, y el limitador de tensión paramétrico comprende una conexión en paralelo y en sentido opuesto de al menos dos tiristores.

5. Limitador de tensión paramétrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de protección comprende al menos un varistor.

6. Limitador de tensión paramétrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sensor de presencia (8) de objetos es un sensor óptico.

7. Limitador de tensión paramétrico según la reivindicación 6, caracterizado por que el sensor óptico es una barrera fotoeléctrica.

8. Limitador de tensión paramétrico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el sensor de presencia (8) de objetos es un sensor de presión.

9. Limitador de tensión paramétrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer conductor de conexión (1) está adaptado para su conexión al raíl conectado a tierra (9) y el segundo conductor de conexión (2) está adaptado para su conexión al raíl aislado (10) en el punto de contacto aislante entre el raíl conectado a tierra (9) y el raíl aislado (10), y en donde el sensor de presencia (8) de objetos está adaptado para la detección del vehículo sobre raíles (11).

10. Limitador de tensión paramétrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sensor de presencia (8) de objetos está conectado inalámbricamente con el interruptor accionado eléctricamente (6).