ES2291168T3 - Aparato para reducir la energia disipada por las barras colectoras de alimentacion de sistemas de iluminacion. - Google Patents
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Abstract
Aparato para reducir la energía disipada por las barras colectoras de alimentación de sistemas de iluminación, estando alimentado dicho aparato por una red de alimentación de corriente alterna (10) para suministrar a un sistema de carga (90) que comprende unas cargas (L1,..., Ln), incluyendo dicha red de alimentación de corriente alterna (10) una sección principal (SP) provista de unos medios de protección (2), comprendiendo dicho aparato: una sección primaria (S1) situada aguas abajo de dicha sección principal (SP), que incluye unos primeros medios de conmutación (4); una sección secundaria (S2) situada aguas abajo de dicha sección principal (SP) y conectada en paralelo a dicha sección primaria (S1), que incluye unos segundos medios de conmutación (3); por lo menos una unidad de regulación (A), alimentada por la red de alimentación (10) mencionada anteriormente cuando dichos primeros medios de conmutación (4) lo permiten, para suministrar a dicho sistema de cargas (L1,..., Ln) (90) un voltaje, cuyo valor efectivo es variable con respecto al valor efectivo del voltaje de suministro de dicha red de alimentación (10); un elemento bus (W) para el suministro directo de dicho sistema de cargas (90) por medio de dicha red de alimentación (10) cuando lo permiten dichos segundos medios de conmutación (3); por lo menos una unidad de trabajo (C) que está interconectada a dichos primeros medios de conmutación (4) y a dichos segundos medios de conmutación (3) para gestionar y controlar los primeros medios de conmutación (4), los segundos medios de conmutación (3) y la unidad de regulación (A) de manera que se permita el suministro a dicho sistema de cargas (L1,..., Ln) (90) bien mediante dicha unidad de regulación (A) o mediante dicho elemento bus (W), estando dicho aparato caracterizado porque: dicha unidad de regulación (A) incluye una pluralidad de secciones de salida (Y1,..., Ym) estando cada una de dichas secciones de salida (Y1,..., Ym) prevista para suministrar a dicho sistema de cargas (90) un voltaje de un valor efectivo predeterminado y estando equipado con los elementos de conmutación correspondientes (C1,..., Cm) bajo control de dicha unidad de trabajo (C), permitiendo dichos elementos de conmutación (C1,..., Cm), cuando se lo permite a dicha unidad de trabajo (C), el suministro a dicho sistema de cargas (90) únicamente mediante una de las secciones de salida (Y1,..., Ym), y porque por lo menos una sección de salida de dicha pluralidad de secciones de salida (Y1,..., Ym) comprende una pluralidad de resistencias (R) que se pueden conectar en paralelo por medio de un elemento de conmutación (C*) respectivo bajo el control de la unidad de trabajo (C) para mantener el suministro de dicho sistema de cargas (90) durante la conmutación entre por lo menos dos secciones de salida (Y1,..., Ym) y para limitar la intensidad de la corriente eléctrica de dicha unidad de regulación (A) durante dicha etapa de conmutación.
Description
Aparato para reducir la energía disipada por las
barras colectoras de alimentación de sistemas de iluminación.
La presente invención se refiere al campo
técnico en relación con el ahorro de energía en sistemas de
iluminación, particularmente equipos que incluyen básicamente
lámparas de descarga de gas.
Tal como es conocido por los expertos en la
materia, la mayor parte de los sistemas de iluminación domésticos
comprende principalmente lámparas incandescentes, caracterizadas por
una duración, unas dimensiones y un rendimiento cromático óptimos,
así como por unos costes reducidos.
Sin embargo, la mayoría de los sistemas de
iluminación industriales y públicos incluyen lámparas de descarga
de gas y/o lámparas fluorescentes, que son fuentes de luz más
eficientes y se utilizan para obtener costes de funcionamiento
bajos y un grado de iluminación elevado, además de que pueden
permanecer encendidas durante largos periodos de tiempo.
Esto resulta particularmente ventajoso en
entornos de mucho funcionamiento, como almacenes o espacios abiertos
amplios, y en todos los casos que requieren potencias específicas
elevadas para iluminar grandes superficies que concentran la
energía lumínica en unas pocas zonas limitadas.
Una eficiencia específica muy elevada de las
fuentes de iluminación descritas anteriormente normalmente compensa
un rendimiento cromático pobre. Las lámparas de descarga anteriores
también son fiables debido a su principio de funcionamiento
sencillo y funcional.
Las campañas de información y/o de publicidad
recientes promovidas por los medios de comunicación y por las
instituciones italianas y de la Comunidad Europea han intentado
sensibilizar la opinión pública con respecto a la educación
ecológica.
El objetivo de las campañas de concienciación es
proteger la salud y el entorno reduciendo el índice de contaminación
urbana y acústica que, de acuerdo con algunos estudios médicos, son
responsables de muchas enfermedades que afectan a la raza
humana.
Desde este punto de vista, y en primer lugar,
debido a que las vetas de carbón se están extinguiendo y a que los
precios del petróleo van en constante aumento, se ha debatido el
ahorro de energía a todos los niveles de la sociedad como una forma
fundamental de respetar el entorno.
En la actualidad, una conservación de energía
correcta e inteligente permite reducir la emisión de gases tóxicos
a la atmósfera y proteger la salud de cada uno de los miembros de
las categorías de riesgo elevado (ancianos, mujeres, niños,
etc.).
La patente US nº 5.508.589 describe un sistema
de reducción de voltaje de ahorro energético para sistemas de
iluminación de descarga de intensidad elevada. Dicho sistema de
reducción de voltaje de ahorro energético incluye medios para
reducir el voltaje aplicado a una lámpara de alumbrado público
constituida por un autotransformador. Dicho autotransformador
incluye un devanado en serie y un devanado común; el devanado en
serie está conectado en su entrada a la tensión de línea y en su
salida a la lámpara de alumbrado público. El devanado común se
conecta selectivamente entre la salida del devanado enserie y el
común, para reducir el voltaje aplicado a la lámpara.
El documento WO98/53648 da a conocer un
dispositivo de reducción de potencia centralizado, particularmente
para instalaciones de iluminación. El dispositivo comprende, en cada
fase de la instalación de suministro eléctrico, un devanado en
serie con una carga y bobinado en un núcleo magnético, así como un
segundo devanado también bobinado en dicho núcleo magnético. El
dispositivo comprende además medios para accionar o controlar la
corriente en el segundo bobinado, del tipo de autotransformador de
derivación múltiple.
El objetivo de la presente invención es proponer
un aparato para reducir la energía disipada por las barras
colectoras de alimentación de los sistemas de iluminación, en
particular incluyendo lámparas de descarga de gas, según la
reivindicación 1.
El aparato según la reivindicación 1, gracias a
la pluralidad de secciones de salida de la unidad de regulación y a
la presencia de una pluralidad de resistencias que se pueden
conectar en paralelo a dichas secciones de salida, permite la
preparación de un plan de ahorro energético eficiente en cada
condición de carga, satisfaciendo los estándares de iluminación
mínima requeridos para zonas específicas, al miso tiempo que
mantiene el suministro al sistema de cargas y limita la intensidad
de la corriente eléctrica de la unidad de regulación durante la
fase de conmutación entre por lo menos dos secciones de salida.
Otro objetivo de la presente invención es
proponer un aparato particularmente robusto y eficiente, que asegure
unos parámetros de fiabilidad predeterminados en cada condición de
funcionamiento, sin cambiar de ningún modo la seguridad y la
funcionalidad del sistema de iluminación, en la que trabaja.
Todavía otro objetivo de la presente invención
es proponer un aparato obtenido mediante una solución técnica que
no resulte costosa y que sea extremadamente funcional y fiable, que
asegure una etapa de funcionamiento correcta.
Los objetivos mencionados anteriormente se
alcanzan de acuerdo con las reivindicaciones.
Las características de la presente invención se
pondrán de manifiesto en la descripción siguiente de una forma de
realización preferida pero no única, haciendo referencia a los
cuadros de dibujo adjuntos, en los que:
- la Figura 1 es un diagrama funcional
esquemático de un sistema, en el que trabaja el aparato propuesto;
la
- Figura 2 es una vista esquemática de una curva
característica voltaje-intensidad de uno de los
componentes indicados con (L1, ... Ln) en la Figura 1;
- la Figura 3 es un diagrama de circuito
esquemático del componente del sistema indicado con V en la Figura
1.
Haciendo referencia a los dibujos adjuntos, el
número de referencia 10 designa la red de alimentación de corriente
alterna, preferentemente suministrada por medio de un sistema
trifásico simétrico, que incluye terminales de tres fases,
indicados con las referencias R, S, T y un conductor neutro indicado
con la referencia N.
Una sección principal SP de la red de
alimentación de corriente alterna incluye medios de protección 2 que
permiten que el aparato propuesto por la presente invención reciba
corriente o no.
El aparato alimenta un sistema 90 de "n"
cargas (L1,..., Ln) que, por ejemplo, son fuentes de iluminación de
descarga de gas.
El aparato propuesto incluye una unidad de
regulación A que recibe la energía mediante la red de alimentación
de corriente alterna 10 mediante primeros medios de conmutación 4
dispuestos en la zona de una sección primaria S1, aguas abajo de la
sección principal SP.
La unidad de regulación A alimenta al sistema de
carga 90 por medio de voltajes, cuyos valores efectivos varían con
respecto al valor efectivo de la tensión de la red de alimentación
de corriente alterna 10.
Se dispone un conductor tipo bus W paralelo a la
unidad de regulación A, para alimentar directamente el sistema de
cargas 90 (L1, ..., Ln) por medio de la red de alimentación de
corriente alterna 10, con la interposición de segundos medios de
conmutación 3 dispuestos en una sección secundaria S2 conectada en
paralelo a la sección primaria S1.
El aparato incluye también una unidad de trabajo
C que asegura la gestión y el control de la unidad de regulación A
y de los primeros medios de conmutación 4 y los segundos medios de
conmutación 3, de manera que se permite la alimentación del sistema
de cargas 90 (L1,..., Ln) por medio de dicha unidad de regulación A,
es decir, mediante el conductor tipo bus W.
Los parámetros de funcionamiento eléctrico
correctos de la red de alimentación de corriente alterna 10 (en
particular el valor de tensión eficiente entre el conductor de fase
y el conductor neutro) se pueden verificar mediante una estación de
verificación V conectada entre la unidad de gestión y control C y la
red de alimentación de corriente alterna 10, bien aguas arriba o
aguas abajo de la sección principal SP, por ejemplo aguas arriba
(Figura 1).
Los medios de transmisión T, que cooperan con la
unidad de control C, permiten una gestión remota de la unidad de
control C por medio de la transmisión remota de la información
procesada.
Esto resulta especialmente ventajoso si no se
puede acceder fácilmente a la unidad de control C debido a la
estructura territorial o a la falta de supervisión local.
La unidad de regulación A incluye una pluralidad
de secciones de salida "m" (Y1,..., Ym) siendo cada una de las
mismas capaz de suministrar al sistema de cargas 90 un voltaje de un
valor efectivo predeterminado.
Cada una de las secciones de salida (Y1,..., Ym)
incluye elementos de conmutación correspondientes (l1,..., lm) que
accionan, si la unidad de control C se lo permite, únicamente una de
las secciones de salida (Y1,..., Ym) para suministrar un valor
efectivo de tensión predeterminado al sistema de cargas 90.
La unidad de regulación A mencionada
anteriormente ventajosamente puede incluir un transformador, cuyo
bobinado secundario presenta un número "m" de salidas de
bobina secundarias, es decir, un número de salidas igual al número
de salidas de las secciones de salida (Y1,..., Ym).
En este caso, se puede mantener el suministro
del sistema de cargas 90 durante la operación de conmutación entre
dos secciones de salida, por ejemplo Y1 e Y2, y reducir el valor de
la corriente eléctrica de la unidad de regulación A durante la fase
de conmutación mencionada anteriormente, por medio de una pluralidad
de resistencias R que se pueden conectar en paralelo a por lo menos
una sección de salida, por ejemplo Y1, bajo el control de la unidad
de control C, mediante un elemento de conmutación correspondiente
l*, conectado en serie con la pluralidad de resistencias R.
Al principio, el aparato propuesto suministra
las cargas (L1,..., Ln) con el voltaje nominal procedente de la red
de alimentación 10: esta situación se mantendrá hasta que los
electrodos de las cargas se calienten en su totalidad.
Cuando se completa la etapa de calentamiento, el
aparato reduce el valor efectivo del voltaje en el sistema de cargas
90.
En este caso, la unidad de control C puede
establecer automáticamente y sin cambiar las condiciones de
funcionamiento de las cargas (L1,..., Ln), la conmutación de
suministro eléctrico mediante la unidad de regulación A, por
ejemplo con la sección de salida Y1, permitiendo el flujo de energía
según la dirección K.
Por lo tanto, la unidad de control C ordena, en
sucesión rápida, el cierre de los primeros medios de conmutación 4
y el elemento de conmutación l1 conectado a la sección de salida Y1,
y la apertura de los segundos medios de conmutación 3, cortando el
flujo de corriente en la dirección J y permitiendo el flujo de
corriente en la dirección K (Figura 1).
Obviamente, lo anterior deberá ocurrir sin
ningún cambio en las condiciones de funcionamiento de las cargas
(L1,..., Ln) y sin el suministro simultáneo de las cargas con
voltajes de valores efectivos diferentes.
Del mismo modo, si el flujo de energía eléctrica
en la dirección K se va a conmutar desde la sección de salida Y1 de
la unidad de regulación A hacia la unidad de salida Y2 de la misma,
el elemento de conmutación l* deberá estar cerrado, de manera que
se conecte la pluralidad de resistencias R a la unidad de regulación
A, el elemento de conmutación l1 deberá estar abierto, de manera
que desconecte la sección de salida Y1, el elemento conmutador 12
deberá estar cerrado, de manera que conecte la sección de salida Y2,
y seguidamente, el elemento de conmutación l* deberá estar abierto,
de manera que desconecte otra vez la pluralidad de resistencias
R.
Durante la conmutación desde la sección de
salida Y1 hacia la sección de salida Y2 (apertura del elemento de
conmutación l1 y cierre del elemento de conmutación l2) se aconseja
mantener la pluralidad de resistencias R conectadas, de modo que se
evite una sobreintensidad peligrosa en las cargas durante la etapa
de conmutación.
Así, la unidad de control C controla la unidad
de regulación A, de manera que suministre al sistema de cargas 90
mediante tensiones, cuyos valores efectivos descienden
sustancialmente con respecto a los valores nominales.
Del mismo modo, la unidad de control C puede
controlar la unidad de regulación A, de manera que suministre al
sistema de cargas 90 mediante tensiones, cuyos valores efectivos
aumentan sustancialmente con respecto a los valores nominales.
De esta manera, se pueden ahorrar cantidades de
energía considerables, especialmente en las condiciones de voltaje
bajo, también con una reducción limitada de los valores efectivos de
tensión de suministro alimentados en la salida de la unidad de
regulación A.
El ahorro de energía obtenido resulta muy
interesante, ya que se puede ahorrar (con referencia al suministro
directo) aproximadamente un 20% durante las primeras horas de la
noche y aproximadamente un 40% durante las horas de la mañana de
poco tráfico.
La unidad de regulación A, constituida
ventajosamente por un transformador, cuya bobina secundaria presenta
múltiples salidas, también puede estar constituida por una
pluralidad de dispositivos semiconductores electrónicos controlados
o semicontrolados.
El aparato propuesto, independientemente de la
unidad de regulación A, permite preparar y seguir un plan de ahorro
energético eficiente en cualquier condición de carga, asegurando
unos requisitos fotométricos mínimos del entorno específico.
Además, el aparato propuesto es especialmente
robusto y eficiente y asegura una fiabilidad predeterminada en cada
una de las condiciones de funcionamiento, sin cambiar de ningún modo
la seguridad y funcionalidad del sistema de iluminación en el que
trabaja.
El aparato propuesto por la presente invención
tal como se describe, se consigue por medio de una solución técnica
sencilla, extremadamente funcional y fiable, que además presenta un
coste reducido, dado que se consigue gracias a elementos de
tecnología probada.
Se entenderá que la invención propuesta se ha
descrito haciendo referencia a los dibujos adjuntos a título de
ejemplo no limitativo, por lo que todos los cambios o variantes
sugeridos por el uso están comprendidos dentro del alcance de
protección definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
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1. Aparato para reducir la energía disipada por las barras colectoras de alimentación de sistemas de iluminación, estando alimentado dicho aparato por una red de alimentación de corriente alterna (10) para suministrar a un sistema de carga (90) que comprende unas cargas (L1,..., Ln), incluyendo dicha red de alimentación de corriente alterna (10) una sección principal (SP) provista de unos medios de protección (2), comprendiendo dicho aparato:una sección primaria (S1) situada aguas abajo de dicha sección principal (SP), que incluye unos primeros medios de conmutación (4);una sección secundaria (S2) situada aguas abajo de dicha sección principal (SP) y conectada en paralelo a dicha sección primaria (S1), que incluye unos segundos medios de conmutación (3);por lo menos una unidad de regulación (A), alimentada por la red de alimentación (10) mencionada anteriormente cuando dichos primeros medios de conmutación (4) lo permiten, para suministrar a dicho sistema de cargas (L1,..., Ln) (90) un voltaje, cuyo valor efectivo es variable con respecto al valor efectivo del voltaje de suministro de dicha red de alimentación (10);un elemento bus (W) para el suministro directo de dicho sistema de cargas (90) por medio de dicha red de alimentación (10) cuando lo permiten dichos segundos medios de conmutación (3);por lo menos una unidad de trabajo (C) que está interconectada a dichos primeros medios de conmutación (4) y a dichos segundos medios de conmutación (3) para gestionar y controlar los primeros medios de conmutación (4), los segundos medios de conmutación (3) y la unidad de regulación (A) de manera que se permita el suministro a dicho sistema de cargas (L1,..., Ln) (90) bien mediante dicha unidad de regulación (A) o mediante dicho elemento bus (W), estando dicho aparato caracterizado porque:dicha unidad de regulación (A) incluye una pluralidad de secciones de salida (Y1,..., Ym) estando cada una de dichas secciones de salida (Y1,..., Ym) prevista para suministrar a dicho sistema de cargas (90) un voltaje de un valor efectivo predeterminado y estando equipado con los elementos de conmutación correspondientes (C1,..., Cm) bajo control de dicha unidad de trabajo (C), permitiendo dichos elementos de conmutación (C1,..., Cm), cuando se lo permite a dicha unidad de trabajo (C), el suministro a dicho sistema de cargas (90) únicamente mediante una de las secciones de salida (Y1,..., Ym), y porque por lo menos una sección de salida de dicha pluralidad de secciones de salida (Y1,..., Ym) comprende una pluralidad de resistencias (R) que se pueden conectar en paralelo por medio de un elemento de conmutación (C*) respectivo bajo el control de la unidad de trabajo (C) para mantener el suministro de dicho sistema de cargas (90) durante la conmutación entre por lo menos dos secciones de salida (Y1,..., Ym) y para limitar la intensidad de la corriente eléctrica de dicha unidad de regulación (A) durante dicha etapa de conmutación. - 2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una estación de verificación (V) conectada entre dicha red de alimentación (10) y dicha unidad de trabajo (C), para verificar los parámetros de trabajo eléctricos correctos de dicha red de alimentación (10).
- 3. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende unos medios de transmisión (T) que cooperan con dicha unidad de trabajo (C) para la transmisión remota de datos procesados por dicha unidad de gestión y control (C).
- 4. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de regulación (A) comprende un transformador, cuya bobina secundaria incluye una configuración de múltiples salidas.
- 5. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de regulación (A) comprende una pluralidad de dispositivos electrónicos semiconductores.
- 6. Aparato según la reivindicación 5, caracterizado porque dichos dispositivos electrónicos semiconductores están semicontrolados.
- 7. Aparato según la reivindicación 5, caracterizado porque dichos dispositivos electrónicos semiconductores están controlados.
- 8. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha unidad de regulación (A) se puede controlar mediante dichos controles de unidad de trabajo (C), de tal manera que se pueden suministrar a dicho sistema de cargas (90) voltajes, cuyos valores efectivos descienden sustancialmente con respecto a los valores nominales, cuando la carga es menor, y ascienden sustancialmente con respecto a los valores nominales, cuando la carga es mayor.
- 9. Aparato según la reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios de transmisión (T) comprenden una unidad digital GSM que puede transmitir de forma remota la información utilizando canales telefónicos.
- 10. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas cargas (L1,..., Ln) son fuentes de luz de descarga.
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