ES2307545T3 - Estructura de chimenea soporte para generador de impulsos electrico. - Google Patents
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Abstract
Generador de impulsos (1) eléctrico, que es adecuado en especial para generar elevadas tensiones pulsatorias o corrientes pulsatorias, que comprende una estructura soporte que forma una chimenea (2) para al menos una etapa de generador (3) que puede cargarse, que presenta un chispómetro de conmutación (4) para generar penetraciones eléctricas en un medio gaseoso y otros componentes eléctricos (5-10) para cargar y/o descargar la etapa de generador (3), en donde el chispómetro de conmutación (4) está dispuesto en la chimenea (2) con un intercambio de gas prefijable para regular y/o mantener constante la resistencia a la penetración del medio gaseoso, en donde la estructura soporte (2) tiene una función de soporte para el chispómetro de conmutación (4) y para al menos uno de los componentes eléctricos (5-10) de al menos una etapa de generador (3) que puede cargarse, en donde la chimenea (2) es un tubo aislante (2) con una sección transversal poligonal o redonda y están fijados a la paredes laterales (11) del tubo aislante (2) para cada etapa de generador (3) un condensador de choque (5), una resistencia en serie (7) y una resistencia en paralelo (8), en donde están dispuestos el condensador de choque (5), la resistencia en serie (7), la resistencia en paralelo (8) y la resistencia de carga (9) por fuera de la chimenea (2) y están previstos contactos o pasos (5b) en un espacio interior de chimenea (22).
Description
Estructura de chimenea soporte para generador de
impulsos eléctrico.
La invención se refiere al campo de la técnica
de alta tensión. Se refiere a un generador de impulsos eléctrico
conforme al preámbulo de la reivindicación independiente.
En un generador de tensión pulsatoria de Marx un
armazón soporte soporta a modo de torre varias etapas de generador
unas sobre otras. El armazón soporte se compone normalmente de
diferentes tubos aislante de papel duro o material sintético
reforzado con fibra de vidrio y presenta dado el caso, para mejorar
la estabilidad mecánica, refuerzos, un bastidor de acero,
plataformas intermedias, arriostramientos laterales con cables de
fibra de vidrio, etc. Las etapas de generador se cargan en un
circuito en paralelo y se descargan en un circuito en serie
mediante un órgano interruptor, normalmente un chispómetro de
conmutación. En especial en el caso de mayores tensiones de choque,
para cuya generación son necesarios varios órganos de interruptores,
es necesario contar con procesos de conmutación indeseados,
espontáneos, en el caso de utilizarse chispómetros de bolas al aire
libre. Pueden provocarse una reducción de la tensión de perforación
y un auto-encendido de los chispómetros a causa de
impurezas en el aire, por ejemplo a causa de residuos de polvo,
partículas en suspensión, productos calcinados o formación de ozono
durante los procesos de descarga anteriores. Este problema se
resolvía hasta ahora mediante encapsulamiento conjunto o individual
de los chispómetros y circulación de aire filtrado a través del
encapsulamiento.
De la patente DE 10 49 495B se conoce un
generador de pruebas de tensión de choque eléctrico y
multi-etapa, que comprende una envuelta aislante
que presenta una sección transversal elíptica o circular. En el
interior de la envuelta aislante están dispuestos un condensador de
choque, un chispómetro de choque o chispómetro de conmutación,
resistencias de carga y resistencias de descarga.
De la solicitud de patente DE 35 16 153 A1 se
conoce un generador de tensión de choque, que se compone de una o
varias etapas cuyas paredes forman en una vista en planta un
triángulo o polígono equilátero. Los elementos constructivos
electrónicos que influyen en la conmutación están dispuestos, de
forma que pueden sustituirse fácilmente, en los lados exteriores de
las paredes. En el caso de elementos constructivos se trata de
resistencias como resistencias de carga, descarga o atenuación, un
condensador de choque y un chispómetro de conmutación.
Un encapsulamiento conjunto se materializa por
ejemplo por parte de la compañía Highvolt en Dresden, por medio de
que se crea una chimenea aparte, dispuesta a un lado del armazón
soporte, que envuelve los chispómetros dispuestos verticalmente
unos sobre otros y que presenta en el extremo inferior una abertura
de entrada de aire con un ventilador y en el extremo superior una
abertura de salida de aire. La chimenea puede estar ejecutada como
tubo aislante, dado el caso con mirillas sobre los chispómetros. El
inconveniente es el aumento en la complejidad constructiva y en los
costes. Por un lado el armazón soporte del generador de choque tiene
que estar diseñado para soportar adicionalmente la chimenea. Por
otro lado los chispómetros tienen que estar dispuestos con una
separación relativa respecto a los restantes componentes del
generador de choque, para garantizar suficientes distancias de
aislamiento entre la pared de chimenea y los chispómetros. La
superficie abrazada del circuito de corriente de encendido se
aumenta por medio de esto y se empeora el comportamiento de
conmutación a causa de una mayor
auto-inductividad.
Un encapsulamiento individual de cada uno de los
diferentes chispómetros lo materializa por ejemplo la compañía
Passoni & Villa. Cada encapsulamiento se alimenta por separado
con aire y se consigue el intercambio de aire mediante falta de
estanqueidad. La necesidad de espacio para el encapsulamiento en
cada etapa de generador así como los conductos de alimentación de
aire comprimido exige a su vez una considerable complejidad
adicional.
La tarea de la misión consiste en indicar un
generador de impulsos eléctrico mejorado, en el que se eliminen
auto-encendidos imprevistos de chispómetros con una
reducida complejidad adicional. Esta tarea es resuelta mediante las
particularidades de la reivindicación independiente.
La solución conforme a la invención se compone
de un generador de impulsos eléctrico, que es adecuado en especial
para generar elevadas tensiones pulsatorias o corrientes
pulsatorias, que comprende un armazón soporte para al menos una
etapa de generador que puede cargarse, que presenta un chispómetro
de conmutación para generar penetraciones eléctricas en un medio
gaseoso y otros componentes eléctricos para cargar y/o descargar la
etapa de generador, en donde el chispómetro de conmutación está
dispuesto en una chimenea con un intercambio de gas prefijable para
regular y/o mantener constante la resistencia a la penetración del
medio gaseoso, en donde además la chimenea está diseñada como una
estructura soporte y la estructura soporte tiene una función de
soporte para el chispómetro de conmutación y para al menos uno de
los componentes eléctricos de al menos una etapa de generador que
puede cargarse. Mediante la integración de funciones de soporte en
la chimenea puede reducirse o eliminarse la complejidad
constructiva de un armazón soporte habitual. Por medio de esto son
posibles considerables ahorros de costes.
En un ejemplo de ejecución la chimenea tiene una
función de soporte para el menos un condensador de choque y/o para
al menos una resistencia en serie, resistencia en paralelo,
resistencia de carga y/o resistencia de potencial de al menos una
etapa de generador que puede cargarse. La chimenea forma en especial
el armazón soporte para todas las etapas de generador del generador
de impulsos.
En otro ejemplo de ejecución la chimenea es un
tubo aislante con una sección transversal poligonal o redonda y
pueden fijarse a paredes laterales del tubo aislante los componentes
eléctricos de cada etapa de generador, en especial un condensador
de choque, una resistencia en serie y una resistencia en paralelo.
De este modo se crea una chimenea interior y se materializa una
forma constructiva muy sencilla y compacta para el generador de
impulsos.
En otro ejemplo de ejecución el tubo aislante
presenta una pequeña superficie de sección transversal para crear
un circuito de corriente de encendido con baja inductividad, con una
pequeña superficie abrazada. Mediante la estructura integrada de
chimenea y armazón soporte puede reducirse realmente la inductividad
del circuito de corriente de encendido hasta valores bajos hasta
ahora inalcanzables para generadores de impulsos encapsulados, y el
comportamiento de conmutación eléctrica puede mejorarse de forma
correspondiente. El tubo aislante está configurado de forma que
puede componerse de módulos apilables unos sobre otros, en donde los
módulos comprenden al menos una etapa de generador y con
preferencia dos, tres o cuatro etapas de generador. La forma
constructiva modular hace posible una preconfección eficiente en
fábrica así como un montaje final rápido y sencillo en el caso del
cliente. El generador de impulsos puede adaptarse con ahorro de
tiempo y de forma flexible, mediante la adición o extracción de
módulos, a diferentes valores deseados de alta tensión o alta
corriente. La modularidad es por lo tanto también muy útil en
funcionamiento para el usuario.
En otro ejemplo de ejecución la chimenea está
estructurada con placas aislantes, que están ensambladas formando
una estructura de cilindro triangular, y en cada caso una pared
lateral de la estructura de cilindro triangular presenta aberturas
de fijación para el montaje del chispómetro, de un condensador de
choque y de dos brazos de conexión para enchufar encima una
resistencia en serie y una resistencia en paralelo. La estructura de
cilindro triangular destaca por una posibilidad de fabricación
extremadamente sencilla, una estabilidad mecánica, una compacidad y
una superficie de inducción abrazada muy pequeña del circuito de
corriente de encendido.
Se deducen ejecuciones, ventajas y aplicaciones
adicionales de la invención de las reivindicaciones subordinadas y
de la descripción que ahora sigue con base en las figuras.
La figura 1 muestra una estructura de chimenea
soporte conforme a la invención para un generador de impulsos en
sección transversal; y
la figura 2 muestra la estructura de chimenea
conforme a la figura 1 en una vista lateral.
En las figuras las piezas iguales están dotadas
de los mismos símbolos de referencia.
La figura 1 muestra una sección transversal a
través de una etapa de generador 3 de un generador de impulsos
eléctrico 1 y en especial un generador de tensión pulsatoria 1 de
Marx para generar altas tensiones pulsatorias. En la etapa de
generador 3 representada están representados un chispómetro de
conmutación 4, un condensador de choque 5 y brazos de conexión 6
para conectar al menos una resistencia en paralelo 8 a la etapa de
generador 3 y al menos una resistencia en serie 7 entre dos etapas
de generador 3 dispuestas una sobre la otra. El chispómetro 4
presenta dos electrodos de penetración 4b normalmente redondeados.
El modo de funcionamiento conocido generalmente se basa en que en
que en varias etapas de generador 3 se carga al menos en cada caso
un condensador de choque 5 en paralelo a través de resistencias de
carga 9 y, través de las resistencias en serie 7 y resistencias en
paralelo 8, se descargan a modo de impulsos en un circuito en serie.
De un modo conocido en sí mismo las resistencias en serie 7,
también llamadas resistencias frontales, retardadoras del movimiento
o atenuadoras 7, sirven para dimensionar los tiempos de aumento de
impulsos y las resistencias en paralelo 8 para dimensionar los
tiempos de reducción de impulsos. Puede disponerse de resistencias
de potencial 9 para una distribución de tensión más uniforme y/o
una eliminación segura de cargas residuales de la carcasa de los
condensadores de choque 5. El condensador de choque 4 presenta
pasos 5b para sus conexiones de alta tensión 5a, que normalmente
están diseñados para 100 kV o 200 kV por etapa de generador 3. Las
conexiones 5a están unidas a través de uniones cableadas lo más
cortas posible, etc., en cuanto a alta tensión, a las conexiones 4a
del chispómetro de conmutación 4 y a los brazos soporte 6 para las
resistencias 7, 8. Las paredes laterales 11 forman un armazón
soporte 2 para el chispómetro de conmutación 4 y los componentes
eléctricos 5-10 de la etapa de generador 3. Aparte
de esto las paredes laterales 11 forman un espacio 22 abrazado
lateralmente, que sirve de chimenea 2 para intercambiar aire para
el chispómetro de conmutación 4 interior a la chimenea 2. A través
de la chimenea 2 puede conducirse aire, aire seco u otro fluido,
por ejemplo un gas protector, para mantener constante la
resistencia a la penetración del chispómetro de conmutación 4 o
aumentarla con respecto al aire ambiente. En especial se barren a
través de la chimenea 2 partículas en suspensión en el aire, polvo,
productos de cremación u ozono procedentes de anteriores procesos
de descarga hacia fuera de las regiones de los chispómetros de
conmutación 4. La chimenea 2 conforme a la invención reúne por lo
tanto en sí misma la función de un intercambio de aire controlado y
una función de soporte para componentes eléctricos
5-10.
En el ejemplo de ejecución conforme a la figura
1 se ha materializado un modo constructivo especialmente compacto
mediante una estructura soporte 2 de chimenea triangular y
cilíndrica. La forma triangular 2 se corresponde con una distancia
próxima o incluso mínima del chispómetro de conmutación 4, de un
condensador de choque 5 y de las resistencias 7, 8, en donde las
paredes laterales planas 11 son especialmente adecuadas para un
montaje sencillo de los componentes eléctricos 5-9.
Otras secciones transversales de chimenea 2 poligonales son también
posibles y dado el caso convenientes, por ejemplo en presencia de
varios condensadores de choque 5 por cada etapa de generador 3 o de
chispómetros auxiliares adicionales (no representados). En cada
etapa de generador 3 están dispuestos ventajosamente un condensador
de choque 5, una resistencia en serie 7, una resistencia en
paralelo 8 y/o una resistencia de carga 9 por fuera de la chimenea 2
y presentan contactos o pasos 5b en el espacio interior de chimenea
5-9. Por medio de esto es muy sencillo intercambiar
y ver desde fuera los componentes eléctricos 5-9 y
en especial las resistencias 7-9. En especial puede
controlarse el valor resistivo a causa de una pintura de color
característica. En la chimenea 2 puede estar dispuesto un
accionamiento 4d para el ajuste de los chispómetros de conmutación
4. La chimenea 2 puede estar equipada con mirillas 4c sobre los
chispómetros 4, que sirven de una forma conocida en sí misma para el
control visual y, dado el caso, para vorionización óptica y con
ello una capacidad de encendido más sencilla del aire en el
chispómetro de conmutación 4. Mediante las estructura de cilindro
triangular 2 indicada puede crearse un circuito de conmutación de
ondas de choque o corriente de encendido con una superficie de
sección transversal muy reducida o una superficie abrazada 22 y, por
lo tanto, menor auto-inducción.
Mediante la estructura de
chimenea-soporte 2 integrada con un espacio de
chimenea 22 interior se crea una estructura soporte 2 muy estable,
compacta, sencilla de fabricar y sencilla de manipular para varias o
todas las etapas de generador 3 de un generador de impulsos 1. El
generador de impulsos 1 puede ser también un generador de impulsos
1 con una estructura similar. Las estructuras soporte habituales con
tubos de apoyo y bastidor de acero o placas de unión intermedias,
para la sujeción lateral de los tubos de apoyo, pueden de este modo
simplificarse o, como se ha representado, eliminarse por completo.
La estructura de chimenea-soporte 2 puede
estabilizarse lateralmente, dado el caso, además de mediante
arriostramientos laterales con cables de fibra de vidrio, etc.
En el ejemplo de ejecución indicado se ha
estructurado la estructura de cilindro triangular 2, es decir, el
tubo o el cilindro hueco 2 con sección transversal triangular, a
partir de plazas aislantes que forman las paredes laterales 11, que
presentan aberturas de fijación para el montaje de los componentes
eléctricos 4-9. Las placas aislantes 11 están
ensambladas entre sí mediante elementos acodados metálicos 11a, que
hacen contacto con conexiones adyacentes 4a, 5a, 6a de los
componentes eléctricos 4-9 a través de conductos
11b, etc. Dos paredes laterales 11 de la estructura de cilindro 2
triangular presentan en la región del condensador de choque 5
partes sobresalientes 12 con al menos un orificio de apoyo 13 cada
una. En especial discurre una línea de unión a través de los
orificios de apoyo 13 fundamentalmente a través de un centro de
gravedad del generador de impulsos 1, de tal modo que el generador
de impulsos 1 o un módulo de generador 14 aislado puede elevarse y
transportarse, muy fácilmente sin movimiento basculante lateral,
mediante una herramienta elevadora que engrane en los orificios de
apoyo.
La figura 2 muestra la estructura de
chimenea-soporte 2 en una vista lateral. El tubo
aislante 11 triangular, poligonal o redondo se ha representado aquí
de forma que puede componerse de módulos 14 apilables unos sobre
otros. Por ejemplo en el caso de módulos de cilindro 14 triangulares
puede materializarse una capacidad de enchufe encima por medio de
que los módulos de cilindro 14 presenten elementos de centrado (no
representados) sobresalientes, dispuestos decalados con respecto a
una pared lateral 11, en especial masas de centrado pegadas o
montadas sobre los elementos acodados 11a. En general también puede
disponerse de un bastidor de centrado para enchufar encima los
módulos de cilindro 14. Cada módulo 14 comprende al menos una etapa
de generador 3 y con preferencia dos, tres o cuatro etapas de
generador 3. También puede disponerse de módulos de cilindro 14 con
cualquier otra forma de sección transversal de chimenea. El módulo
más bajo 14 debe presentar una abertura de entrada de aire 15a con
un ventilador y el módulo más alto 14 una abertura de salida de aire
15b. La entrada de aire y la salida de aire también pueden estar
dispuestas intercambiadas. El armazón soporte y la chimenea 2, en
especial una chimenea 2 que forme el armazón soporte, puede o pueden
montarse sobre un bastidor trasladable 16, por ejemplo sobre un
vehículo de rodillos o colchón de aire.
Claims (9)
1. Generador de impulsos (1) eléctrico, que es
adecuado en especial para generar elevadas tensiones pulsatorias o
corrientes pulsatorias, que comprende una estructura soporte que
forma una chimenea (2) para al menos una etapa de generador (3) que
puede cargarse, que presenta un chispómetro de conmutación (4) para
generar penetraciones eléctricas en un medio gaseoso y otros
componentes eléctricos (5-10) para cargar y/o
descargar la etapa de generador (3), en donde el chispómetro de
conmutación (4) está dispuesto en la chimenea (2) con un intercambio
de gas prefijable para regular y/o mantener constante la
resistencia a la penetración del medio gaseoso, en donde la
estructura soporte (2) tiene una función de soporte para el
chispómetro de conmutación (4) y para al menos uno de los
componentes eléctricos (5-10) de al menos una etapa
de generador (3) que puede cargarse, en donde la chimenea (2) es un
tubo aislante (2) con una sección transversal poligonal o redonda y
están fijados a la paredes laterales (11) del tubo aislante (2)
para cada etapa de generador (3) un condensador de choque (5), una
resistencia en serie (7) y una resistencia en paralelo (8), en donde
están dispuestos el condensador de choque (5), la resistencia en
serie (7), la resistencia en paralelo (8) y la resistencia de carga
(9) por fuera de la chimenea (2) y están previstos contactos o
pasos (5b) en un espacio interior de chimenea (22).
2. Generador de impulsos (1) eléctrico según la
reivindicación 1, caracterizado porque
- a)
- la chimenea (2) tiene una función de soporte para el menos un condensador de choque (5) de al menos una etapa de generador (3) que puede cargarse y/o
- b)
- la chimenea (2) tiene una función de soporte para al menos una resistencia en serie (7), resistencia en paralelo (8), resistencia de carga (9) y/o resistencia de potencial (10) de al menos una etapa de generador (3) que puede cargarse y
- c)
- en especial porque la chimenea (2) forma la estructura soporte para todas las etapas de generador (3) del generador de impulsos (1).
3. Generador de impulsos (1) eléctrico según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- el tubo aislante (2) presenta una pequeña superficie de sección transversal para crear un circuito de corriente de encendido con baja inductividad, con una pequeña superficie abrazada y/o
- b)
- El tubo aislante (2) está configurado de forma que puede componerse de módulos (14) apilables unos sobre otros, que comprenden al menos una etapa de generador (3), con preferencia dos, tres o cuatro etapas de generador (3).
4. Generador de impulsos (1) eléctrico según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en
la chimenea (2) están dispuestas conexiones interiores (4a, 5a, 6a)
del chispómetro de conmutación (4), del condensador de choque (5),
de la resistencia en serie (7) y de la resistencia en paralelo
(8).
5. Generador de impulsos (1) eléctrico según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- la chimenea (2) está estructurada con placas aislantes (11), que están ensambladas formando una estructura de cilindro (2) triangular, y
- b)
- en cada caso una pared lateral (11) presenta aberturas de fijación para el montaje del chispómetro de conmutación (4), de un condensador de choque (5) y de dos brazos de conexión (6) para enchufar encima una resistencia en serie (7) y una resistencia en paralelo (8).
6. Generador de impulsos (1) eléctrico según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- las placas aislantes (11) están ensambladas entre sí mediante elementos acodados metálicos (11a), que hacen contacto con conexiones adyacentes (4a, 5a, 6a) del chispómetro (4) y de los componentes eléctricos (5-9) y/o
- b)
- la estructura de cilindro (2) triangular está configurada de modo que puede componerse de módulos de cilindro (14) triangulares, que al menos soportan una etapa de generador (3), con preferencia dos, tres o cuatro etapas de generador (3), y pueden enchufarse unos sobre otros,
- c)
- en especial porque cada módulos de cilindro (14) presenta elementos de centrado sobresalientes, dispuestos decalados con respecto a una pared lateral (11), en especial masas de centrado pegadas o montadas sobre los elementos acodados (11a), o un bastidor de centrado para enchufar encima los módulos de cilindro (14).
7. Generador de impulsos (1) eléctrico según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- dos paredes laterales (11) de la estructura de cilindro (2) triangular presentan en la región de un condensador de choque (5) partes sobresalientes (12) con al menos un orificio de apoyo (13) cada una y
- b)
- en especial porque discurre una línea de unión a través de los orificios de apoyo (13) fundamentalmente a través de un centro de gravedad del generador de impulsos (1).
8. Generador de impulsos (1) eléctrico según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- la chimenea (2) presenta mirillas (4c) sobre los chispómetros de conmutación (4) y/o
- b)
- está dispuesto un accionamiento (4d) para el chispómetro de conmutación (4) en la chimenea (2) y/o
- c)
- dado el caso están dispuestos chispómetros adicionales también en la chimenea (2).
9. Generador de impulsos (1) eléctrico según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
- a)
- la chimenea (2) presenta en un extremo, con preferencia en el extremo inferior, una abertura de entrada de aire (15a) con un ventilador y en otro extremo, con preferencia en el extremo superior, una abertura de salida de aire (15b) y/o
- b)
- la estructura soporte y la chimenea (2), en especial una chimenea (2) que forma una estructura soporte, está o están montada(s) sobre un bastidor trasladable (16), en especial sobre un vehículo de rodillos o colchón de aire y/o
- c)
- el generador de impulsos (1) es un generador de tensión pulsatoria de Marx (1) o un generador de corriente pulsatoria.
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