ES2266875T3 - Transformador de frecuencia con refrigeracion con ventilador. - Google Patents
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Abstract
Transformador de frecuencia, especialmente para aparatos a pie de obra, que están accionados con una corriente eléctrica con una frecuencia más elevada que la frecuencia de la red, con - una instalación de transformador para la transformación de la frecuencia de la corriente eléctrica; - un transformador de separación (60a, 60b, 60c) para la generación de una tensión de salida que se desvía de una tensión de la red; y con - una carcasa que rodea la instalación de transformador y el transformador de separación (60a, 60b, 60c); en el que la carcasa presenta: - un alojamiento del transformador (14), que rodea un espacio de pletinas (28) para la instalación del transformador, - una sección de la carcasa, que se conecta en el alojamiento del transformador (14) y que sirve como zona de refrigeración (30), en cuyo interior están dispuestos canales de aire de refrigeración (40, 41, 56) y un ventilador (34) adecuado para el transporte de aire de refrigeración a través de los canales de aire de refrigeración; - una pared de separación (31) que acopla el alojamiento del transformador (14) y la zona de refrigeración (30) térmicamente entre sí; - en la zona de refrigeración (30) presenta un espacio de transformador (38), adyacente a los canales de aire de refrigeración (40, 41, 56), para el alojamiento del transformador de separación (60a, 60b, 60c).
Description
Transformador de frecuencia con refrigeración
con ventilador.
La invención se refiere a un transformador de
frecuencia de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1,
especialmente para aparatos a pie de obra.
En la alimentación de corriente a pie de obra
está disponible, en general, una corriente de la red con una
frecuencia de 50 Hz y una tensión de 230 V, en ocasiones también 400
V. esta corriente a pie de obra que está presente localmente es
convertida a través de los transformadores de frecuencia,
relacionados con la invención, por ejemplo, en una corriente
trifásica con 200 Hz y una tensión pequeña de protección de 42 V,
siendo necesaria la tensión pequeña de protección para proteger al
personal de servicio, por ejemplo, en un entorno húmedo frente a la
amenaza eléctrica.
En los aparatos conocidos de este tipo, se
utilizan un transformador de separación y una pletina de
transformador que, condicionados por su potencia de pérdida, hacen
que se produzca calor, que debe disiparse, lo que se consigue a
través de la utilización de cuerpos de refrigeración con una
superficie de refrigeración suficientemente grande, una carcasa
grande o bien un sobre-dimensionado del
transformador de separación. Estas medidas para la disipación del
calor son intensivas de costes y provocan más peso. Los aparatos
conocidos pueden presentar nervaduras de refrigeración colocadas en
el exterior, que se pueden obstruir con el tiempo a través de la
contaminación y también con hormigón, lo que perjudica cada vez más
la disipación del calor.
Se conoce a partir del documento
EP-A-0 854 565 un transformador de
frecuencia con una instalación de transformador, que está rodeada
por una carcasa, para la transformación de una frecuencia de
corriente eléctrica. La carcasa presenta un alojamiento para el
transformador, que rodea al espacio de las pletinas para la
instalación del transformador, así como una sección de la carcasa
que se conecta en el alojamiento del transformador y que sirve como
zona de refrigeración, en cuyo interior están dispuestos canales de
aire de refrigeración y un ventilador adecuado para el transporte
de aire de refrigeración a través de los canales de aire de
refrigeración.
La invención tiene el cometido de configurar un
transformador de frecuencia refrigerado por aire del tipo descrito
al principio, de tal forma que se mantiene la potencia de
refrigeración predeterminada en el diseño también en el caso de uso
prolongado, al mismo tiempo que se posibilita una forma de
construcción más pequeña y más compacta, de tal manera que se
reducen su peso y sus costes de fabricación, y de tal forma que,
como una aportación adicional a la reducción de los costes, se
puede utilizar una construcción de base predeterminada para aparatos
de diferentes clases de potencia.
Para la solución de este cometido, la invención
consiste de acuerdo con la parte de caracterización de la
reivindicación 1 en que la carcasa presenta un alojamiento del
transformador, que rodea un espacio de pletinas para la instalación
del transformador, y una sección de la carcasa que se conecta en el
alojamiento del transformador y que sirve como zona de
refrigeración, en cuyo interior están dispuestos canales de aire de
refrigeración y un ventilador adecuado para el transporte de aire
de refrigeración a través de los canales de aire de refrigeración,
así como presenta en la zona de refrigeración un primer perfil
anular o bien perfil de extrusión exterior de forma anular, con
relación a cuyo eje están alineados otros perfiles de extrusión de
forma anular entre sí, de tal forma que rodean bajo la formación de
espacios anulares a distancia transversalmente a la dirección axial
y los perfiles anulares o bien los perfiles de extrusión dispuestos
dentro del primer perfil de extrusión terminan bajo la formación de
una desviación del aire a una distancia axial con respecto al
alojamiento del transformador.
A través de la configuración de acuerdo con la
invención, se agrupan la carcasa y la refrigeración en una unidad
compacta, en la que a través de la refrigeración activa de aire por
medio del soplante o bien del ventilador se pueden reducir las
superficies de refrigeración necesarias y se puede prescindir de
nervaduras de refrigeración exteriores, que tienden a la
contaminación y, por lo tanto, a la reducción de la potencia de
refrigeración.
En otro desarrollo ventajoso de la invención, la
zona de refrigeración presenta un espacio de transformadores que
está adyacente a los canales de aire de refrigeración, para el
alojamiento de un transformador de separación para la generación de
una tensión de salida que se desvía de la tensión de la red. De esta
manera, el transformador de separación y la instalación de
transformador se pueden combinar en una unidad como transformador de
frecuencia, en la que el transformador de separación está dispuesto
para la refrigeración óptima en la zona de refrigeración
propiamente dicha. El transformador de separación puede servir para
la generación de una tensión pequeña de protección, por ejemplo en
la altura de 42 V. Es evidente que también es posible generar a
través el mismo una tensión de salida con un valor más elevado que
la tensión de la red.
En una configuración especialmente ventajosa,
dentro del primer perfil de extrusión y coaxialmente con éste, en
la desviación del aire, entre los otros perfiles de extrusión y el
alojamiento del transformador está dispuesto el ventilador de tal
forma que es adecuado para aspirar una corriente de aire de
refrigeración a través de uno de los espacios anulares y de
expulsarla a través de otro espacio anular de acuerdo con el
principio de contra corriente.
A través de la utilización de perfiles de
extrusión como perfiles anulares se posibilita una estructura
especialmente más sencilla y de coste más favorable así como una
estructura extraordinariamente más compacta del aparato. En este
caso, en un desarrollo conveniente, el perfil de extrusión, que está
adyacente al primer perfil de extrusión, rodea un espacio de
transformadores en forma de anillo, que está delimitado hacia dentro
a través de un tercer perfil de extrusión. De una manera más
ventajosa, el espacio de los transformadores contiene un conjunto
de transformadores de núcleo anular.
De acuerdo con una forma de realización
especialmente conveniente, los perfiles de extrusión son perfiles
prensados por extrusión de aluminio alargados adecuados. De acuerdo
con el dimensionado del transformador de separación, la forma de
construcción de la carcasa se puede adaptar en la zona de
refrigeración a través de la selección adecuada de la longitud de
los perfiles de extrusión a la necesidad de espacio del
transformador.
Otra configuración muy ventajosa consiste en que
el tercer perfil anular o bien perfil de extrusión para la
formación de un cuerpo de refrigeración está constituido por un
anillo exterior y un anillo interior, estando dispuestas en la zona
entre el anillo exterior y el anillo interior nervaduras de
refrigeración, que forman con el anillo exterior y el anillo
interior uno de los canales de aire de refrigeración.
Se posibilita un montaje muy sencillo porque, de
acuerdo con una característica preferida, el primer perfil de
extrusión exterior engrana, de acuerdo con el principio de lengüeta
y ranura, con el perfil de extrusión adyacente.
Otras configuraciones ventajosas y convenientes
de la invención se deducen a partir de la siguiente descripción de
un ejemplo de realización en combinación con las reivindicaciones
dependientes.
A continuación se explica la invención en
detalle con la ayuda del ejemplo de realización de la invención
representado en las figuras en forma de un transformador de
frecuencia con un transformador de separación para la generación de
una tensión pequeña de protección y la desviación del aire de
circulación.
En este caso:
La figura 1 muestra una vista lateral en
perspectiva del aparato de acuerdo con la invención, que está
constituido por un carro de protección y el cuerpo de aparato.
La figura 2 muestra una vista en la dirección de
la flecha II en la figura 1 a escala un poco ampliada.
La figura 3 muestra una sección longitudinal a
través del aparato de acuerdo con la línea III-III
en la figura 2 a escala más ampliada.
La figura 4 muestra una representación, similar
a la figura 3, de la carcasa montada del cuerpo del aparato sin
pletina de transformador y transformador de separación.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva del
cuerpo de base.
La figura 6 muestra una sección transversal a
través del perfil del anillo exterior, que sirve para la formación
de la sección de la carcasa que recibe al transformador.
La figura 7 muestra una sección transversal a
través del perfil del cuerpo de base que sirve para la formación de
la conducción del aire, y
La figura 8 muestra una sección transversal a
través del perfil de extrusión que sirve para la formación del
cuerpo de refrigeración.
Un transformador de frecuencia de acuerdo con la
invención presenta una instalación de transformador para la
conversión de la frecuencia de corriente eléctrica de una frecuencia
de la red en una corriente eléctrica con frecuencia más elevada.
Además, como componente del transformador de frecuencia está
previsto un transformador de separación, con el que se transforma
la tensión de la red, por ejemplo, de 230 V o 400 V a una tensión
más baja, por ejemplo 42 V, para no poner en peligro a través de
tensiones eléctricas altas a la persona que trabaja con el
transformador de frecuencia o con un aparato a pie de obra conectado
en el mismo, como por ejemplo un vibrador interior para la
compactación del hormigón.
Como se muestra en la figura 1, el aparato de
acuerdo con la invención está constituido por el cuerpo del aparato
10 propiamente dicho, que contiene las instalaciones eléctricas y su
periferia, y por un carro de protección 12 en forma de bastidor,
que blinda al cuerpo del aparato 10 hacia todos los lados, con el
que está conectado de forma desprendible el cuerpo del aparato 10 a
través de varios puntos de conexión.
El cuerpo del aparato 10 presenta -como se
muestra en las figuras 2 a 5- una forma esencialmente cilíndrica y
está rodeado por una carcasa, que se compone por un alojamiento del
transformador 14 fundido de aluminio y por un perfil anular
exterior 16, que rodea una parte del aparato que sirve para la
refrigeración activa del aire y que está cerrada en el lado frontal
por medio de una tapa 18. La tapa 18 está provista con orificios de
paso del aire 21, que están protegidos contra la lluvia por medio de
nervaduras 20, mientras que el alojamiento del transformador 14 se
cierra por un anillo de apoyo 17, una junta de obturación 19 y una
placa frontal 22, como se muestra en la figura 4. Detrás de la tapa
18 se encuentra un disco ranurado 23 y dado el caso un filtro de
aire. El alojamiento del transformador 14 y el perfil anular
exterior 16 presentan el mismo diámetro exterior y se pueden
encajar mutuamente en su punto de unión 24 en dirección axial y se
pueden asegurar en esta posición por medio de uniones roscadas
adecuadas, como se muestra en 26 en la figura 2.
Como se muestra claramente en las figuras 3 y 4,
el espacio de las pletinas 28, que está configurado dentro del
alojamiento del transformador 14, está completamente separado de la
zona de los transformadores y de la zona de refrigeración 30 que se
conecta en estas figuras hacia la izquierda y que está delimitada
hacia el exterior por medio del perfil anular exterior 16 y la tapa
18. El espacio de las pletinas 28 aloja los circuitos eléctricos de
la instalación de transformador. La pletina del transformador 32 que
está alojada allí con módulo de potencia está fundida en una unidad
y se puede sustituir. Una pared frontal o bien una pared de
separación 31 del alojamiento del transformador 14, que está
dirigida hacia la zona de los transformadores y de refrigeración
30, está preparada para el montaje de un ventilador o bien de un
soplante 34 accionado con corriente alterna, cuya conducción del
aire se representa en la figura 3 por medio de flechas y se describe
todavía en detalle a continuación.
El perfil anular exterior 16 centrado con el
alojamiento del transformador 14, fabricado, por ejemplo, en un
procedimiento de fundición de aluminio (figura 6), se puede conectar
de acuerdo con el principio de lengüeta y ranura con un perfil del
cuerpo de base 36 igualmente en forma de anillo, que delimita un
espacio de transformadores 38 radialmente hacia fuera. En este
caso, se mantiene una distancia radial con respecto a la superficie
interior del perfil anular exterior 16, de manera que se forma un
canal de entrada de aire 40 (espacio anular) en forma de anillo que
sirve como canal de aire de refrigeración, y que se extiende desde
la tapa 18 hasta la zona, que sirve como desviación del aire 41 y
que aloja al ventilador 34, entre el espacio de los transformadores
38 y el espacio de las pletinas 28 en dirección axial. La unión de
lengüeta y ranura está constituida por muelles 42 formados
integralmente en el lado interior del perfil anular exterior 18 y
por canales 44 del tipo de ranura asociados a aquél, en el lado
exterior del perfil del cuerpo de base 36.
En dirección a la tapa 18 y en dirección a la
desviación del aire 41, el espacio de los transformadores 38, que
está rodeado por el perfil del cuerpo de base 36, está cerrado en
cada caso por medio de una tapa 46 y 47 de forma anular, que
permiten, por su parte, el centrado de un perfil de refrigerador 48
(figura 8). El perfil de refrigerador 48 delimita con su superficie
exterior configurada en un anillo exterior 49 el espacio de los
transformadores 38 y está provisto en la superficie interior del
anillo exterior 49 con nervaduras 50 y 52, en parte, de superficie
grande. Las nervaduras 52 de superficie grande están conectadas en
una sola pieza con un anillo interior 54, a través del cual se
delimita radialmente hacia dentro un canal de salida de aire 56,
que se extiende desde el ventilador 34 hacia la tapa 18 con los
orificios de paso 18. En sentido estricto, el canal de salida de
aire 56 está constituido por muchos canales individuales, que están
delimitados en cada caso por el anillo exterior 49, el anillo
interior 54 y lateralmente por las nervaduras 52, como se puede
reconocer especialmente bien en la figura 8.
El espacio rodeado por el anillo interior 54 se
cierra en su lado dirigido hacia el ventilador 34 por medio de una
trapa 58.
En el espacio de los transformadores 38 está
dispuesto encapsulado un conjunto de transformadores, que está
constituido por tres núcleos anulares fundidos 60a, 60b y 60c. El
transformador de separación, que presenta los núcleos anulares 60a,
60b y 60c, está dispuesto, por lo tanto, en forma de anillo
totalmente entre el perfil del cuerpo de base 36 y el perfil
refrigerador 48. Tanto sobre el lado exterior radial a través del
canal de entrada de aire 40 como también sobre el lado interior
radial a través del canal de salida de aire 56 circula aire de
refrigeración por delante del transformador de separación y de esta
manera lleva a cabo una refrigeración efectiva.
Puesto que la refrigeración es conducida,
además, por delante de la pared de separación 31, se refrigera
también la pared de separación 31 que cierra el espacio de las
pletinas 28. Las instalaciones generadoras de calor, que están
fijadas sobre el lado trasero de la pared de separación 31, de la
instalación de transformador sobre la pletina del transformador 32
experimentan de esta manera igualmente una refrigeración
efectiva.
A través de la utilización de perfiles de
extrusión de aluminio se puede construir muy ligera la carcasa del
transformador de frecuencia de acuerdo con la invención. En
particular, es posible de una manera sencilla modificar la longitud
y, por lo tanto, el tamaño de la carcasa a través de la modificación
de la longitud de los perfiles de extrusión, para adaptarla a
diferentes tamaños de construcción de instalaciones de transformador
o de transformadores de separación o para llevar a cabo, dado el
caso, diferentes deseos de refrigeración.
Con la ayuda de las figuras se explica en
detalle una forma de realización preferida de la invención.
Evidentemente también es posible en el marco de la invención
desviarse de la configuración concreta descrita hasta ahora. Así,
por ejemplo, es concebible sin más conducir la corriente de aire de
refrigeración en contra de la dirección de la circulación mostrada
en la figura 3 y explicada anteriormente. Tanto la dirección como
también el desarrollo de la corriente de aire de refrigeración se
pueden variar según los requerimientos. De acuerdo con la
configuración, esto sólo es posible ya porque se invierte la
dirección del soplante del ventilador.
Además, es posible disponer el ventilador
también en otro lugar distinto a la zona de desviación del aire.
Así, por ejemplo, es concebible disponer el ventilador en el extremo
de los canales de aire de refrigeración, para que el aire de
refrigeración sea extraído exclusivamente en el modo de aspiración a
través del transformador de frecuencia. A la inversa, el ventilador
podría estar dispuesto también aguas arriba de los canales de aire
de refrigeración del transformador de frecuencia.
Claims (17)
1. Transformador de frecuencia, especialmente
para aparatos a pie de obra, que están accionados con una corriente
eléctrica con una frecuencia más elevada que la frecuencia de la
red, con
- una instalación de transformador
para la transformación de la frecuencia de la corriente
eléctrica;
- un transformador de separación (60a,
60b, 60c) para la generación de una tensión de salida que se desvía
de una tensión de la red; y con
- una carcasa que rodea la instalación
de transformador y el transformador de separación (60a, 60b,
60c);
en el que la carcasa presenta:
- un alojamiento del transformador
(14), que rodea un espacio de pletinas (28) para la instalación del
transformador,
- una sección de la carcasa, que se
conecta en el alojamiento del transformador (14) y que sirve como
zona de refrigeración (30), en cuyo interior están dispuestos
canales de aire de refrigeración (40, 41, 56) y un ventilador (34)
adecuado para el transporte de aire de refrigeración a través de los
canales de aire de refrigeración;
- una pared de separación (31) que
acopla el alojamiento del transformador (14) y la zona de
refrigeración (30) térmicamente entre sí;
- en la zona de refrigeración (30)
presenta un espacio de transformador (38), adyacente a los canales
de aire de refrigeración (40, 41, 56), para el alojamiento del
transformador de separación (60a, 60b, 60c);
caracterizado porque la carcasa
presenta:
- en la zona de refrigeración (30) un
primer perfil anular exterior (16);
- un segundo perfil anular (36), que
está dispuesto a distancia radial en el primer perfil anular (16), y
que rodea por el exterior al espacio de los transformadores
(38);
- un espacio anular, que sirve como
canal de aire de refrigeración (40), entre el primer perfil anular
exterior (16) y el segundo perfil anular (36); y
- un tercer perfil anular (48), que
delimita radialmente en el interior el espacio de los
transformadores (38) y dentro del cual está formado un canal de aire
de refrigeración (56);
- los perfiles anulares (36, 48), que
están dispuestos dentro del primer perfil anular (16) se extienden
axialmente de tal forma que terminan a una distancia axial de la
pared de separación (31) para el alojamiento del transformador
(14), de tal manera que se forma una zona de desviación del aire
(41), que sirve como canal de aire de refrigeración, que está
adyacente a la pared de separación (31) y que conecta el canal de
aire de refrigeración (40), formado entre el primer perfil anular
(16) y el segundo perfil anular (36), con el canal de aire de
refrigeración (56) que está formado dentro del tercer perfil anular
(48).
2. Transformador de frecuencia de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque dentro del primer
perfil anular (16) y coaxialmente a este perfil está dispuesto el
ventilador (34), de tal forma que es adecuado para aspirar una
corriente de aire de refrigeración a través de uno de los canales de
aire de refrigeración (40), conducirlo en la zona de desviación de
aire (41) por delante de al menos una parte de la pared de
separación (31) y expulsarlo a través de otro canal de aire de
refrigeración (56) de acuerdo con el principio de contra
corriente.
3. Transformador de frecuencia de acuerdo con
la reivindicación 2, caracterizado porque el ventilador (34)
está dispuesto en la zona de desviación del aire (41).
4. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el
tercer perfil anular (48) para la formación de un cuerpo de
refrigeración está constituido por un anillo exterior (49) y un
anillo interior (54), en el que en la zona entre el anillo exterior
y el anillo interior están dispuestas nervaduras de refrigeración
(50, 52), que forman una pared de uno de los espacios anulares (56)
que sirven como canal de aire de refrigeración.
5. Transformador de frecuencia de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque una parte (52) de las
nervaduras de refrigeración conectan el anillo exterior y el anillo
interior (49, 54) entre sí y entre estas nervaduras de
refrigeración (52), en el anillo exterior (49), están dispuestas
nervaduras (50) que se proyectan en dirección radial libremente
hacia el interior.
6. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el
primer perfil anular exterior (16) engrana, de acuerdo con el
principio de lengüeta y ranura (42, 44), con el perfil anular (36)
adyacente.
7. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el
espacio de los transformadores (38) se puede cerrar en dirección
axial por medio de tapas (46, 47) de forma anular, que se extienden
entre la limitación exterior a través del segundo perfil anular (36)
y la limitación interior a través del tercer perfil anular (48) del
espacio de los transformadores.
8. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el
espacio de los transformadores (38) contiene un conjunto de
transformadores de núcleo anular (60a, 60b, 60c).
9. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los
perfiles anulares son perfiles de extrusión.
10. Transformador de frecuencia de acuerdo la
reivindicación 9, caracterizado porque los perfiles de
extrusión (16, 36, 48) son perfiles prensados por extrusión de
aluminio alargados adaptados.
11. Transformador de frecuencia de acuerdo la
reivindicación 1, caracterizado porque el primer perfil
anular exterior (16) está conectado con efecto de centrado con el
alojamiento del transformador (14).
12. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el
alojamiento del transformador (14) está constituido esencialmente
por una pieza fundida de aluminio.
13. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el
tercer perfil anular (48) está centrado a través de las tapas (46,
47), que cierran el espacio de los transformadores (38), frente al
segundo perfil anular (36) adyacente al primer perfil anular
(16).
14. Transformador de frecuencia de acuerdo con
la reivindicación 2, caracterizado porque el ventilador (34)
está dispuesto de tal forma que aspira aire de refrigeración a
través del canal de aire de refrigeración (40), que está dispuesto
adyacente al primer perfil anular exterior (16) y lo descarga de
nuevo hacia el exterior a través del canal de aire de refrigeración
(56) que está rodeado por el espacio de los transformadores
(38).
15. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la
zona de refrigeración (30) está cerrada en dirección axial, por una
parte, por la pared de separación (31) del alojamiento del
transformador (14) y, por otra parte, por una tapa (18) provista con
orificios de paso del aire (21).
16. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el
espacio de las pletinas (28) está cerrado, por una parte, por la
pared de separación (31) del alojamiento del transformador (14) y,
por otra parte, por una plata frontal (22).
17. Transformador de frecuencia de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque una
pletina del transformador (32), que está alojada en el espacio de
las pletinas, está fundida con un módulo de potencia y se puede
sustituir.
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