ES2618799T3 - Fuente de corriente y procedimiento para la refrigeración de una fuente de corriente de este tipo - Google Patents
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Abstract
Fuente de corriente (10) para proporcionar una corriente continua, con un transformador de alta corriente (12) con al menos un devanado primario (13) y al menos un devanado secundario (14) con toma central, con un rectificador síncrono (16) conectado al al menos un devanado secundario (14) del transformador de alta corriente (12) con elementos de conmutación (24) y con un circuito (17) para excitar los elementos de conmutación (24) del rectificador síncrono (16) y con un circuito de alimentación (48) para alimentar el rectificador síncrono (16) y el circuito de excitación (17), caracterizada porque el rectificador síncrono (16) y el circuito de excitación (17) y su circuito de alimentación (48) están integrados en el transformador de alta corriente (12), porque en el transformador de alta corriente (12), para formar una puesta en contacto por múltiples puntos, están dispuestos al menos cuatro contactos (20, 21, 22, 23) para proporcionar la corriente continua, por lo que la corriente continua se reduce al menos a la mitad y de esta manera se reducen las pérdidas por transición.
Description
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DESCRIPCION
Fuente de corriente y procedimiento para la refrigeracion de una fuente de corriente de este tipo
La invencion se refiere a una fuente de corriente para proporcionar una corriente continua, con un transformador de alta corriente con al menos un devanado primario y al menos un devanado secundario con toma central, con un rectificador smcrono conectado al al menos un devanado secundario del transformador de alta corriente con elementos de conmutacion y con un circuito para excitar los elementos de conmutacion del rectificador smcrono.
Ademas, la invencion se refiere a un procedimiento para la refrigeracion de una fuente de corriente para proporcionar una corriente continua, con un transformador de alta corriente con al menos un devanado primario y al menos un devanado secundario con toma central, con un rectificador smcrono conectado al al menos un devanado secundario del transformador de alta corriente con elementos de conmutacion y con un circuito para la excitacion de los elementos de conmutacion del rectificador smcrono.
La fuente de corriente segun la presente invencion se usa principalmente, pero no exclusivamente en dispositivos de soldadura por resistencia, especialmente en dispositivos de soldadura por puntos, en los que se producen corrientes continuas especialmente altas del orden de varios kA. Tambien las fuentes de corriente para otros aparatos en los que se usan corrientes continuas tan altas estan incluidas en el objeto de la presente solicitud de patente. Ejemplos de este tipo de aparatos son los cargadores de batenas, los aceleradores de partmulas, los dispositivos para la galvanizacion o similares. El documento WO2007/041729 A1 describe por ejemplo un cargador de batenas y un transformador de corriente para producir una corriente continua correspondientemente alta.
En los dispositivos de soldadura por resistencia, las altas corrientes continuas necesarias se proporcionan con la ayuda de transformadores de alta corriente y rectificadores correspondientes. A causa de las altas corrientes producidas, los rectificadores de diodos resultan desventajosos por las perdidas relativamente altas, por lo que se emplean principalmente rectificadores activos con elementos de conmutacion formados por transistores correspondientes. Pero tambien los dispositivos de soldadura por resistencia con rectificadores activos, por ejemplo rectificadores smcronos, presentan unas perdidas relativamente altas y por tanto unos grados de eficacia relativamente bajos. Dado que en el estado de la tecnica, por la estructura separada habitual, por ejemplo del transformador de alta corriente y del rectificador, se producen unas considerables longitudes de conduccion y por tanto perdidas por conduccion, por las altas corrientes resulta un grado de eficacia muy malo a causa de las altas corrientes.
Por ejemplo, los documentos DE102007042771 B3 y WO2009/033555 A1 describen un procedimiento para el funcionamiento de la alimentacion electrica de un dispositivo de soldadura por resistencia usando un rectificador smcrono, mediante el cual se puede reducir la perdida de potencia y mejorar el grado de eficacia.
El documento WO98/44519 A1 describe un transformador para dispositivos de soldadura por resistencia con una estructura especial, usando un rectificador de diodos que no esta integrado en el transformador de alta corriente, sino que se coloca sobre el transformador. Las lmeas necesarias para ello aumentan las perdidas y reducen el grado de eficacia.
El documento EP1537937 A1 se refiere a un dispositivo de soldadura por resistencia, sin que se expongan detalles acerca de la estructura de la fuente de corriente para proporcionar la corriente continua para el dispositivo de soldadura o medidas para aumentar el grado de eficacia.
Finalmente, el documento EP1666184 A1 presenta un circuito de alimentacion para dispositivos de soldadura por resistencia, que es flexible con vistas a una ampliacion. No se dan a conocer detalles acerca de la estructura de las fuentes de corriente del dispositivo de soldadura por resistencia y de los transformadores de alta corriente y rectificadores smcronos contenidos en este o de procedimientos de refrigeracion existentes.
En los trenes de fabricacion en la industria automovilfstica, se usan una multiplicidad de dispositivos de soldadura por puntos (frecuentemente varios centenares a millares de aparatos individuales) para la fabricacion de diversas uniones en la carrocena y el chasis del vehmulo que ha de ser fabricado. Debido a que los mismos dispositivos de soldadura por puntos individuales causan ya unas perdidas muy altas por los transformadores de alta corriente y las lmeas y los elementos de conmutacion, las perdidas totales producidas en este tipo de trenes de fabricacion se mueven en unas dimensiones enormemente elevadas, por ejemplo entre 1MW y 50MW. Dado que las perdidas se traducen principalmente en forma de calor perdido, a su vez se han de tomar medidas para evacuar el calor, por lo que empeora aun mas el balance energetico total.
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Otra desventaja resulta porque por las altas perdidas para este tipo de instalaciones requieren unas potencias de conexion muy elevadas de la red de alimentacion, por lo que resultan unos costes muy altos por la fabricacion, la puesta en servicio y la operacion de una instalacion de este tipo.
Para producir un solo punto de soldadura con una corriente de soldadura de 20 kA, segun el estado de la tecnica, desde el punto de vista actual se requiere por ejemplo una potencia de conexion de la red de suministro de hasta 150 kW, resultando en la corriente de soldadura mencionada unas perdidas de hasta 135 kW, por lo que se consigue un grado de eficacia muy malo de solo un 10 % aproximadamente.
Por lo tanto, la presente invencion tiene el objetivo de proporcionar una fuente de corriente para proporcionar una corriente continua y un procedimiento para la refrigeracion de dicha fuente de corriente, que permitan reducir las perdidas y mejorar el balance energetico y el grado de eficacia. Se pretende reducir o evitar las desventajas de los dispositivos y procedimientos conocidos.
El objetivo segun la invencion se consigue mediante una fuente de corriente antes citada para proporcionar una corriente continua, en la que el rectificador smcrono y el circuito de excitacion y el circuito de alimentacion de estos estan integrados en el transformador de alta corriente, y en el transformador de alta corriente, para formar una puesta en contacto por multiples puntos, estan dispuesto al menos cuatro contactos para proporcionar la corriente continua, por lo que la corriente continua se reduce al menos a la mitad y de esta manera se reducen las perdidas por transicion. Aqrn, resulta ventajoso que de esta manera queda creado un sistema autonomo que se puede usar para la alimentacion de aparatos con una alta corriente continua. Con una estructura de este tipo no se requiere ningun tipo de lmeas de control, sino que la fuente de corriente unicamente ha de conectarse en el lado primario a una unidad de alimentacion, con lo que en el lado secundario esta disponible la potencia dimensionada correspondientemente, especialmente la corriente continua de por ejemplo 15 kA a 40 kA. Por lo tanto, el usuario no tiene que realizar ningun tipo de ajustes, sino unicamente conectar la fuente de corriente. Otra ventaja esencial de una estructura compacta de este tipo consiste en que de esta manera se pueden conseguir grandes ahorros de potencias perdidas, ya que se minimizan las longitudes de lmea y las resistencias por transicion. La reunion de los componentes en principio independientes, autonomos, formando una unidad comun causa una reduccion sustancial del tamano de construccion y por tanto del peso de la fuente de corriente. Al mismo tiempo, esta unidad tambien se puede emplear como elemento de soporte directamente en una aplicacion, especialmente en una pinza de soldadura. Ademas, se aumenta sustancialmente la facilidad de uso. Los componentes del transformador de alta corriente, del rectificador smcrono, del circuito de excitacion y del circuito de alimentacion forman por tanto una unidad comun, preferentemente en forma de cubo o de paralelepfpedo. Mediante esta construccion no se necesitan lmeas entre el rectificador smcrono y el lado secundario del transformador de alta corriente, por lo que se suprimen tambien posibles perdidas ohmicas y/o perdidas por transicion de contacto por este tipo de lmeas. Mediante una puesta en contacto por multiples puntos de este tipo se consigue un modo de construccion compacto y se pueden prever, ahorrar o acortar lmeas que habitualmente se preven para la conexion de la fuente de corriente a componentes siguientes, por ejemplo los brazos de pinza o los electrodos de un dispositivo de soldadura por resistencia, y por tanto, se pueden reducir las perdidas ohmicas y/o las perdidas por transicion de contacto y mejorar el grado de eficacia de la fuente de corriente.
Segun otra caractenstica de la invencion, esta previsto que dos primeros contactos de una polaridad y dos contactos adicionales de una polaridad contraria estan dispuestos respectivamente de forma opuesta, estando dispuestos los dos contactos adicionales con un desplazamiento entre sf sustancialmente en 90° con respecto a los dos primeros contactos. Por una disposicion geometrica de este tipo de los contactos en la fuente de corriente es posible evitar totalmente lmeas o reducir la longitud de estas y por tanto reducir sensiblemente las perdidas ohmicas asf como las perdidas por contacto. Por la duplicacion de los contactos y por tanto de las superficies de conexion se puede reducir a la mitad el flujo de corriente por contacto y por tanto se puede conseguir a su vez un gran ahorro de perdidas. Por ejemplo, cada uno de los cuatro contactos presenta en el dimensionamiento de una fuente de corriente para proporcionar una corriente continua de 20 kA una superficie entre 15 cm x 15 cm y 25 cm x 25 cm, preferentemente 20 cm a 20 cm.
Los elementos de conmutacion del rectificador smcrono preferentemente carecen de lmeas, es decir que estan conectados directamente al al menos un devanado secundario del transformador de alta corriente.
De manera ventajosa, los elementos de conmutacion del rectificador smcrono estan formados por transistores de efecto de campo, cuyas conexiones de drenaje estan formadas por sus carcasas, estando las carcasas conectadas sin lmeas al al menos un devanado secundario del transformador de alta corriente. Por lo tanto, esta disposicion preve que los devanados secundarios del transformador de alta corriente y los elementos de conmutacion se ponen en contacto directamente con las carcasas de los transistores de efecto de campo del rectificador smcrono, por lo que no se requieren lmeas entre estas unidades.
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Para conseguir la relacion de transformacion necesaria del transformador de alta corriente para producir la alta corriente en el lado secundario, este presenta segun otra caractenstica de la invencion varios, preferentemente al menos 10, devanados primarios conectados en serie y varios, preferentemente al menos 10, devanados secundarios conectados en paralelo con toma central. La corriente primaria fluye por los devanados primarios conectados en serie del transformador de alta corriente, mientras que la corriente relativamente alta en el lado secundario se divide entre los varios, preferentemente al menos 10, devanados secundarios conectados en paralelo. Estos flujos parciales en el lado secundario se suministran a elementos de conmutacion correspondientes del rectificador smcrono. Mediante una division de este tipo, a pesar de bajos numeros de espiras en los lados primario y secundario, resulta una relacion de transformacion correspondientemente alta. Mediante esta construccion, al contrario de transformadores de alta corriente convencionales, se requieren en el lado primario bajos numeros de espiras, por lo que se pueden reducir la longitud del devanado primario y por tanto las perdidas ohmicas. Por los numeros de espiras primarias reducidos y por tanto una reduccion resultante de la longitud de conduccion se reduce a su vez la inductividad de dispersion tfpica del sistema del transformador de alta corriente, por lo que el transformador de alta corriente se puede hacer funcionar con frecuencias de conmutacion mas altas, por ejemplo 10 kHz. Las frecuencias de conmutacion mas altas causan a su vez una reduccion del tamano de construccion y del peso del transformador de alta corriente y por tanto posibilidades de montaje ventajosas. De esta manera, la fuente de corriente por ejemplo puede posicionarse lo mas cerca posible de los electrodos de un dispositivo de soldadura por resistencia. Por lo tanto, por el reducido peso de la fuente de corriente se puede reducir tambien la carga de un robot, de manera que basta con un robot mas pequeno, mas barato.
La relacion de transformacion del transformador de alta corriente es de 10 a 1000, preferentemente al menos 100, para garantizar la produccion de la alta corriente en el lado secundario.
Una construccion especialmente ventajosa de la fuente de corriente se puede conseguir si el transformador de alta corriente presenta un soporte en forma de I de un material electroconductor, en cuyas cavidades esta dispuesto al menos un nucleo anular, estando puesta en contacto respectivamente una conexion de cada devanado secundario directamente con una superficie interior del soporte en I, formando las superficies exteriores del soporte en I los dos primeros contactos de la fuente de corriente. El soporte en I forma por tanto la base del transformador de alta corriente, alrededor de la que estan dispuestos los devanados secundarios de tal forma que no se necesitan lmeas de conexion. Las superficies exteriores del soporte en I constituyen los dos primeros contactos de la fuente de corriente que se conectan directamente, es decir sin lmeas, al aparato que ha de ser alimentado, por ejemplo los brazos de pinza de un dispositivo de soldadura por resistencia. Una disposicion que ahorra espacio se consigue porque los nucleos anulares no estan realizados de forma circular, sino de forma ovalada. Preferentemente, se emplean nucleos anulares cerrados. Mediante esta realizacion se consigue la conexion en serie / en paralelo de los devanados primarios y devanados secundarios, por la que se puede conseguir la relacion de transformacion del transformador de alta corriente para la alta corriente continua que ha de ser proporcionada, y al mismo tiempo bajos numeros de espiras de los devanados primarios y los devanados secundarios. Esta estructura resulta ventajosa especialmente si en cada lado del soporte en I se disponen al menos tres devanados secundarios conectados en paralelo.
De manera ventajosa, la toma central del al menos un devanado secundario del transformador de alta corriente esta conectada sin lmeas al soporte en I. De esta manera, se pueden suprimir lmeas correspondientes entre los distintos componentes. Mediante la conexion directa del devanado secundario al punto central del soporte en I se consigue tambien un aumento sustancial de la superficie de conexion y por tanto se pueden reducir a su vez las perdidas por transicion y las perdidas por conduccion.
En la construccion mencionada anteriormente del transformador de alta corriente con soporte en I, el al menos un devanado primario del transformador de alta corriente esta dispuesto de tal forma que se extiende por el al menos un nucleo anular, especialmente por los nucleos anulares dispuestos de forma simetrica bilateralmente en las cavidades del soporte en I. Mediante esta disposicion del devanado primario se puede conseguir un acoplamiento magnetico optimo a los devanados secundarios. Como ya se ha mencionado anteriormente, los devanados secundarios se conectan electricamente entre sf a traves del soporte en I del transformador de alta corriente. Respectivamente las otras conexiones de cada devanado secundario estan conectadas a traves del rectificador smcrono y del circuito de excitacion preferentemente directamente a respectivamente una placa de contacto de un material electroconductor, estando dispuestas dichas placas de contacto encima de las cavidades del soporte en I y los devanados secundarios dispuestos en estas, formando las superficies exteriores de dichas placas de contacto los dos contactos adicionales de la fuente de corriente.
Segun otra caractenstica de la invencion, las conexiones del al menos un devanado primario del transformador de alta corriente salen a traves de al menos una abertura hasta una superficie exterior del soporte en I. Desde esta, las conexiones del devanado primario del transformador de alta corriente pueden conectarse a la fuente de tension correspondiente o a una unidad de potencia.
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Una forma de realizacion ventajosa de la fuente de corriente resulta si respectivamente un devanado secundario con toma central del transformador de alta corriente esta formado por dos chapas aisladas entre s^ compuestas de un material electroconductor, que se extienden de forma diametralmente opuesta, sustancialmente en forma de S, alrededor de la seccion transversal del nucleo anular y por el nucleo anular, formando las superficies exteriores de las chapas los contactos para la conexion a los elementos de conmutacion del rectificador smcrono o a los electrodos de un dispositivo de soldadura por resistencia. De esta manera, se consigue una estructura muy ahorrativa de espacio y compacta. Al mismo tiempo, para la conexion del devanado secundario al punto central o alma central del soporte en I y a los elementos de conmutacion del rectificador smcrono estan disponibles unas superficies de contacto muy grandes para garantizar con las menores perdidas posibles el alto flujo de corriente.
Las chapas para formar el devanado secundario del transformador de alta corriente estan aisladas unas de otras por una capa aislante, por ejemplo una capa de papel. De esta manera, dos devanados secundarios se pueden disponer sobre un nucleo anular y por tanto se pueden reducir considerablemente el tamano de construccion, el peso y las perdidas. Mediante esta disposicion queda realizado en el lado secundario un rectificador de punto central, formando el soporte en I con el extremo unido, especialmente por soldadura indirecta, de los devanados secundarios el punto central.
El soporte en I y las placas de contacto del transformador de alta corriente forman preferentemente una unidad en forma de cubo o de paralelepfpedo, estando dispuesto entre el soporte en I y las placas de contacto un aislamiento electrico. Las dos superficies exteriores del soporte en I forman los dos primeros contactos y las dos superficie exteriores de las placas de contacto forman los dos contactos adicionales desplazadas de angulo en 90° respecto a estos, de la fuente de corriente. Si todos los demas componentes de la fuente de corriente para proporcionar la corriente de soldadura, tales como el rectificador smcrono, el circuito de excitacion, los circuitos de alimentacion para el rectificador smcrono y el circuito de excitacion estan integrados en esta unidad en forma de cubo o de paralelepfpedo, queda formada una unidad autonoma que en el lado de entrada ha de ser conectada tan solo a una unidad de potencia, y en el lado de salida, al consumidor correspondiente. Las lmeas habituales entre los distintos circuitos de la fuente de corriente se pueden suprimir o al menos se puede reducir notablemente su longitud.
Si en los lados frontales del soporte en I estan dispuestas placas de recubrimiento, se puede formar una unidad mas estable de la fuente de corriente en forma de cubo o de paralelepfpedo.
Si las placas de recubrimiento igualmente estan formadas por un material electroconductor y se pueden unir por union roscada a las placas de contacto, se puede conseguir una conexion electrica de las placas de contacto. De esta manera, se puede suprimir una lmea electrica separada que conecte las dos placas de contacto electricamente entre sf, para realizar la compensacion de tension o de potencial y evitar de esta manera una falta de simetna de las dos placas de contacto. Por lo tanto, a traves de las placas de recubrimiento se establece la union electrica de las dos placas de contacto de la disposicion simetrica del transformador de alta corriente o de la fuente de corriente para proporcionar la corriente continua.
El soporte en I y/o las placas de contacto y/o las placas de recubrimiento y/o las chapas para formar el devanado secundario del transformador de alta corriente preferentemente estan formados de cobre o de una aleacion de cobre, preferentemente con un recubrimiento de plata. El cobre o las aleaciones de cobre presentan unas caractensticas electricas optimas y presentan una buena termoconductividad, por lo que se pueden evacuar de forma mas rapida las perdidas de calor que se produzcan. El recubrimiento de plata evita la oxidacion del cobre o de la aleacion de cobre. En lugar de cobre o de aleaciones de cobre tambien entran en consideracion el aluminio o las aleaciones de aluminio que presentan una ventaja de peso frente al cobre, aunque no es tan alta su resistencia a la corrosion. En lugar de un recubrimiento de plata tambien es posible un recubrimiento de estano y de otros materiales o sus compuestos o capas.
El soporte en I y/o las placas de contacto pueden estar formados tambien al menos parcialmente por partes del consumidor que se alimenta de la corriente continua proporcionada, por ejemplo por los brazos de pinza de un dispositivo de soldadura por resistencia. De esta manera, se puede crear una construccion en la que la fuente de corriente para proporcionar la corriente continua esta integrada al menos en parte en el consumidor.
En las superficies exteriores del soporte en I y las superficies exteriores de las placas de contacto pueden estar dispuestos dispositivos de union, preferentemente taladros con una rosca para recibir tornillos. A traves de estos dispositivos de union se puede realizar la union tanto mecanica como electrica de la fuente de corriente a los componentes del consumidor, por ejemplo los brazos de pinza de un dispositivo de soldadura por resistencia. Ademas, a traves de este tipo de dispositivos de union se pueden fijar diversos otros elementos a las superficies exteriores del soporte en I o de las placas de contacto.
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Segun otra caractenstica de la invencion, en las conexiones de un devanado secundario esta dispuesto respectivamente un transformador de corriente para la medicion de la corriente por dicho devanado secundario, estando conectados dichos transformadores de corriente al circuito de excitacion. A traves del transformador de corriente se realiza una medicion de la corriente en el lado secundario por el que se accionan los elementos de conmutacion del rectificador smcrono, para minimizar las perdidas en estado de conduccion y las perdidas por conmutacion. En el caso de una estructura simetrica de la fuente de corriente con un soporte en I como base del transformador de alta corriente, a ambos lados del soporte en I estan dispuestos devanados secundarios, e igualmente a ambos lados estan dispuestos los transformadores de corriente. Los transformadores de corriente estan puestos en contacto respectivamente directamente con el circuito de excitacion dispuesto al lado, y a traves de lmeas correspondientes estan conectados al circuito de excitacion opuesto correspondiente. Lo esencial es que a causa de la conexion en paralelo de los devanados secundarios, en cada devanado fluye siempre la misma corriente y por tanto el flujo de corriente ha de tomarse solo de un devanado secundario para poder deducir el flujo de corriente total. Por lo tanto, en el caso de una conexion en paralelo de diez devanados secundarios, los transformadores de corriente miden solo una decima parte del flujo de corriente total en el lado secundario, por lo que estos se pueden dimensionar notablemente mas pequenos. De esta manera, se consigue a su vez una reduccion del tamano de construccion del transformador de alta corriente o de la fuente de corriente.
Resulta ventajoso si los transformadores de corriente estan dispuestos sustancialmente con una orientacion de 90° con respecto a la direccion de la corriente continua, porque de esta manera se reducen las perturbaciones por el campo magnetico causado por la corriente continua y, por tanto, los errores de medicion. De esta manera, se puede realizar una medicion muy exacta.
Para evitar perturbaciones por campos magneticos extranos, cada transformador de corriente esta apantallado por una carcasa, preferentemente por un apantallamiento compuesto de un material magnetoconductor. Como materiales para este tipo de apantallamientos resultan especialmente adecuadas las ferritas.
Para minimizar las perdidas en estado de conduccion y las perdidas por conmutacion de los elementos de conmutacion del rectificador smcrono, el circuito de excitacion esta realizado para la activacion de los elementos de conmutacion del rectificador smcrono en un momento preajustado antes de alcanzar el pasaje por cero de la corriente en el devanado secundario. Mediante este momento preajustado se puede compensar el retraso que se produce desde el registro del pasaje por cero de la corriente en el lado secundario hasta la activacion de los elementos de conmutacion correspondientes. Esto quiere decir que el momento de conexion y de desconexion de los elementos de conmutacion del rectificador smcrono no se determina con el pasaje por cero de la corriente en el lado secundario, sino con el alcance de un umbral de conexion y de desconexion definido. El umbral de conexion y de desconexion se define segun los retrasos de conmutacion esperados. En todo caso, los umbrales de conexion y de desconexion pueden estar realizados de forma ajustable para poder reducir aun mas las perdidas. Por ejemplo, en un transformador de alta corriente de 20 kA, el momento de conmutacion se puede determinar 100nseg antes del pasaje por cero, de manera que todos los componentes, especialmente los elementos de conmutacion del rectificador smcrono tienen que estar conmutados dentro de este penodo de tiempo.
Para la evacuacion del calor perdido producido en la fuente de corriente del dispositivo de soldadura por resistencia, dentro del soporte en I y de las placas de contacto estan dispuestos preferentemente canales para llevar un fluido refrigerante. Como fluido refrigerante resulta adecuada especialmente agua, pero tambien se pueden transportar por los canales de refrigeracion refrigerantes gaseosos y evacuar a traves de estos el calor perdido.
Una forma de realizacion preferible de los canales de refrigeracion resulta porque en una superficie exterior del soporte en I estan dispuestas dos entradas para suministrar el fluido refrigerante y una salida para evacuar el fluido refrigerante, estando dispuestos los canales de refrigeracion extendiendose de cada entrada hacia las placas de contacto y a traves del soporte en I hacia la salida. La seccion transversal de la salida corresponde a la suma de las secciones transversales de todas las entradas. Mediante esta extension de los canales de refrigeracion se consigue que se refrigeren con el fluido refrigerante correspondientemente fno en primer lugar las placas de contacto en las que estan dispuestas las pletinas del rectificador smcrono y del circuito de excitacion con los componentes mas sensibles. Despues, se refrigeran los componentes menos sensibles, especialmente las piezas del transformador de alta corriente, en concreto, el soporte en I que esta conectado a los devanados secundarios.
El circuito de excitacion y el rectificador smcrono preferentemente estan dispuestos sobre al menos una pletina, estando dispuesta dicha pletina en la superficie interior de al menos una placa de contacto. Mediante esta disposicion del circuito de excitacion y del rectificador smcrono en el lado interior de al menos una placa de contacto se puede conseguir una puesta en contacto directa, es decir, sin lmeas, de las conexiones de los devanados secundarios con los elementos de conmutacion del rectificador smcrono asf como una puesta en contacto directa, es decir, sin lmeas, de las salidas del rectificador smcrono con la placa de contacto. Preferentemente, el transformador de alta corriente o la fuente de corriente para proporcionar la corriente continua estan estructurados
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de forma simetrica, estando dispuesta a ambos lados de los devanados secundarios dispuestos de forma simetrica respectivamente una pletina con una parte del rectificador smcrono y del circuito de excitacion, por debajo de respectivamente una placa de contacto.
Cada pletina del rectificador smcrono y del circuito de excitacion presenta preferentemente aberturas, encima de las que estan dispuestos los elementos de conmutacion, y las superficies interiores de las placas de contacto presentan en los puntos de las aberturas en la pletina del rectificador smcrono escotaduras especialmente en forma de almenas, de tal forma que los elementos de conmutacion se pueden poner en contacto sin lmeas a traves de las escotaduras en la superficie interior de las placas de contacto, que pasan por las aberturas de la pletina. De esta manera, se puede prescindir de lmeas de conexion entre los elementos de conmutacion del rectificador smcrono y la placa de contacto, por lo que por una parte se pueden reducir las perdidas ohmicas y por otra parte se puede mejorar la transicion termica entre los elementos de conmutacion y las placas de contacto. Finalmente, se reduce tambien el gasto de fabricacion, ya que no es necesario tender y conectar lmeas de conexion, sino que los elementos de conmutacion se unen directamente a las escotaduras por soldadura indirecta. Ademas, a traves de las escotaduras es posible un posicionamiento sencillo de la pletina y por tanto se puede simplificar considerablemente la fabricacion.
Tambien resulta ventajosa una realizacion en la que las conexiones de fuente de los elementos de conmutacion formados por transistores de efecto de campo estan unidas directamente a la placa de contacto electricamente y termicamente a traves de las escotaduras, especialmente escotaduras en forma de almenas, ya que se pueden evitar a su vez las lmeas correspondientes.
Cada pletina esta dispuesta preferentemente para la formacion del aislamiento electrico necesario entre el soporte en I y las placas de contacto. De esta manera, no es necesario prever un aislamiento electrico separado entre el soporte en I y las placas de contacto.
El objetivo segun la invencion se consigue tambien mediante un procedimiento mencionado anteriormente para la refrigeracion de una fuente de corriente para proporcionar una corriente continua, siendo llevado el fluido refrigerante en primer lugar a traves del al menos un circuito de excitacion y el rectificador smcrono y despues a traves del al menos un devanado secundario del transformador de alta corriente. De esta manera, se refrigeran con el fluido refrigerante correspondientemente fno en primer lugar los componentes mas sensibles del rectificador smcrono y del circuito de excitacion y despues los componentes menos sensibles, especialmente el devanado secundario del transformador de alta corriente o las piezas que estan unidos termicamente con este.
Como fluido refrigerante se usa preferentemente agua, pero tambien se pueden transportar por los canales de refrigeracion refrigerantes gaseosos, evacuando a traves de estos el calor perdido.
Preferentemente, el fluido refrigerante se lleva en un circuito cerrado.
La invencion se describe en detalle con la ayuda de los dibujos adjuntos.
Muestran:
la figura 1, un dispositivo de soldadura por resistencia del estado de la tecnica con un robot y una pinza de soldadura fijada a este, en una representacion esquematica;
la figura 2, un diagrama de bloques esquematico de un dispositivo de soldadura por resistencia con una fuente de corriente para proporcionar la corriente de soldadura;
la figura 3, un dispositivo de soldadura por resistencia, especialmente una pinza de soldadura, con una fuente de corriente integrada para proporcionar la corriente de soldadura, en una representacion esquematica; la figura 4, un diagrama de bloques esquematico de la fuente de corriente para proporcionar la corriente de soldadura;
la figura 5, una forma de realizacion de la fuente de corriente para proporcionar una corriente continua; la figura 6; la fuente de corriente segun la figura 5, en una representacion de despiece,
la figura 7, la fuente de corriente segun la figura 5, estando representado el recorrido de los canales de refrigeracion; la figura 8, una vista desde arriba del soporte en I del transformador de alta corriente de la fuente de corriente; la figura 9, el soporte en I segun la figura 8, representado en seccion;
la figura 10, una placa de contacto del transformador de alta corriente de la fuente de corriente junto a la pletina del rectificador smcrono y del circuito de excitacion;
la figura 11, la placa de contacto segun la figura 10, representada en seccion;
la figura 12, un devanado secundario del transformador de alta corriente con un transformador de corriente, en una representacion de despiece;
la figura 13, la estructura de un devanado secundario del transformador de alta corriente, en una representacion de
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la figura 14, un diagrama de bloques de un circuito para la alimentacion del rectificador smcrono y del circuito de excitacion con energfa electrica;
la figura 15, un curso de tiempo de la tension de alimentacion del circuito de alimentacion segun la figura 14; y la figura 16, cursos de tiempo para ilustrar la excitacion de los elementos de conmutacion de un rectificador smcrono en funcion de las corrientes del transformador de alta corriente en el lado secundario.
En el ejemplo de realizacion representado en las figuras 1 a 16 se describe una estructura de un dispositivo de soldadura por resistencia 1 con los componentes esenciales. Las piezas identicas llevan los mismos signos de referencia en las figuras.
En la figura 1 esta representado en perspectiva un dispositivo de soldadura por resistencia 1 para la soldadura por resistencia de al menos dos piezas de trabajo 2, 3 con un robot para la manipulacion. El dispositivo de soldadura por resistencia 1 se compone de una pinza de soldadura 4 fijada al robot, con dos brazos de pinza 5 en los que estan dispuestos alojamientos 6 para alojar respectivamente un electrodo 7. Alrededor de los electrodos 7 se extiende respectivamente una cinta 8 que reduce la resistencia por transicion durante la soldadura por resistencia, protegiendo los electrodos 7. Ademas, puede analizarse y usarse para valorar la calidad de la soldadura la reproduccion del punto de soldadura realizado, que se produce en la cinta 8. La cinta 8 para la proteccion de los electrodos 7 se desenrolla por un dispositivo enrollador que puede estar dispuesto en la pinza de soldadura 4 o los brazos de pinza 5, y a lo largo de los brazos de pinza 5, de los alojamientos de electrodo 6 y de los electrodos 7 se vuelve a guiar de vuelta al dispositivo enrollador 9 donde la cinta 8 vuelve a ser enrollada. Para realizar la soldadura por puntos, la corriente de soldadura que es suministrada por una unidad de potencia 19 correspondiente se hace pasar por los electrodos 7. De esta manera, las piezas de trabajo 2, 3 se unen entre sf mediante un punto de soldadura que se produce durante el procedimiento de soldadura por puntos. Habitualmente, la unidad de potencia 19 para proporcionar la corriente de soldadura se encuentra fuera del dispositivo de soldadura por resistencia 1, como esta representado esquematicamente en la figura 1. La corriente de soldadura se lleva a traves de lmeas 11 correspondientes a los electrodos 7 o los brazos de pinza 5 realizados de forma electroconductora. A causa de la amplitud de la corriente de soldadura del rango de unos kA, se requieren unas secciones transversales correspondientemente grandes para las lmeas 11, por lo que resultan unas perdidas ohmicas correspondientemente altas.
Ademas, unas lmeas de alimentacion primarias largas conducen a una inductividad mas elevada de las lmeas 11, por lo que esta limitada la frecuencia de conmutacion con la que se hace funcionar un transformador de alta corriente 12 de una fuente de corriente 10, resultando en unos transformadores de alta corriente 12 muy grandes. En el estado de la tecnica, la unidad de potencia 19 se encuentra en un armario de distribucion al lado del robot de soladura, de manera que se necesitan unas lmeas de alimentacion muy largas, por ejemplo de hasta 30m, hacia el transformador de alta corriente 12 para la pinza de soldadura 4 en el robot.
En la solucion segun la invencion se consigue una considerable reduccion de peso y de tamano, de manera que es posible un posicionamiento de la unidad de potencia 19 directamente en el robot, especialmente en la zona del alojamiento de pinza. Adicionalmente, la unidad de potencia 19 preferentemente se realiza con refrigeracion por agua.
La figura 2 muestra un diagrama de bloques esquematico de un dispositivo de soldadura por resistencia 1 con una fuente de corriente 10 para proporcionar la corriente de soldadura. Aunque en el ejemplo de realizacion representado, la fuente de corriente 10 sirve para proporcionar la corriente de soldadura para el dispositivo de soldadura por resistencia 1, la fuente de corriente 10, especialmente la estructura completa de la alimentacion de corriente, tambien se puede utilizar para proporcionar una corriente continua para otras aplicaciones. La fuente de corriente 10 incluye un transformador de alta corriente 13 con al menos un devanado primario 13, al menos un devanado secundario 14 con toma central y con un nucleo anular 15. La corriente transformada con la ayuda del transformador de alta corriente 13 se rectifica en un rectificador smcrono 15 y se suministra a los brazos de pinza 5 o los electrodos 7 del dispositivo de soldadura por resistencia 1. Para el control del rectificador smcrono 16 esta previsto un circuito de excitacion 17. El circuito de excitacion 17 envfa impulsos de control correspondientes a los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 a causa de las corrientes del transformador de alta corriente 13 en el lado secundario medidas por ejemplo a traves de transformadores de corriente 18.
Como es generalmente conocido, a causa de las altas corrientes de soldadura, por la suma de la longitud de lmea necesaria se producen tanto considerables perdidas ohmicas y/o inductivas como perdidas en estado de conduccion y de conmutacion en los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16. Ademas, tambien se producen perdidas en el rectificador, en la alimentacion para el rectificador smcrono 16 y el circuito de excitacion 17. Correspondientemente bajo resulta el grado de eficacia resultante de este tipo de dispositivos de soldadura por resistencia 1.
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Para generar la corriente en el lado primario del transformador de alta corriente 12 esta prevista una unidad de potencia 19 que esta dispuesta entre una red de alimentacion y la fuente de corriente 10. La unidad de potencia 19 pone a disposicion la corriente en el lado primario para el transformador de alta corriente 12 o la fuente de corriente 10 con la amplitud deseada y la frecuencia deseada.
La figura 3 muestra un dispositivo de soldadura por resistencia 1 con una fuente de corriente 10 integrada en una representacion esquematica. La fuente de corriente 10 esta dispuesta directamente, especialmente como elemento de soporte, en la pinza de soldadura 4 o los brazos de pinza 5 del dispositivo de soldadura por resistencia 1, de manera que se puede suprimir al menos una parte de las lmeas 11 para conducir la corriente de soldadura a los electrodos 7 y por tanto se reducen notablemente las longitudes de lmea, porque ya solo es necesaria la union a un brazo de pinza 5. La fuente de corriente 10 presenta para la forma de una puesta en contacto por multiples puntos al menos cuatro contactos 20, 21, 22, 23, estando unidos dos primeros contactos 20, 21 de una polaridad a un brazo de pinza 5 y estando unidos dos contactos 22, 23 adicionales de una polaridad contraria al otro brazo de pinza 5. De manera ventajosa, los dos primeros contactos 20, 21 con una polaridad y los dos contactos 22, 23 adicionales con la otra polaridad estan dispuestos respectivamente de forma opuesta, estando dispuestos los dos contactos 22, 23 adicionales de forma desplazada entre sf sustancialmente en 90° con respecto a los dos primeros contactos 20, 21. Por la puesta en contacto por multiples puntos, es posible evitar o reducir la longitud las lmeas que habitualmente se necesitan para unir el lado secundario 14 del transformador de alta corriente 12 a los brazos de pinza 5 o los electrodos 6 del dispositivo de soldadura por resistencia 1, y por tanto reducir notablemente las perdidas ohmicas asf como las perdidas de contacto. De esta manera, se pueden emplear lmeas lo mas cortas posible con secciones transversales lo mas grandes posible, manteniendose al mismo tiempo la flexibilidad de la pinza de soldadura 4. Otra ventaja consiste en que a causa de una puesta en contacto de este tipo se reducen las perdidas, especialmente las resistencias de transicion de contacto. A causa de los al menos cuatro contactos 20, 21, 22, 23 se puede reducir a la mitad la corriente de soldadura que ha de ser transmitida, con lo que se consigue tambien una reduccion de las perdidas de transicion, ya que por el considerable aumento de las superficies de contacto activas se reducen las resistencias de transicion. Por ejemplo, cada uno de los cuatro contactos 20, 21, 22, 23 presenta en el dimensionamiento de un transformador de alta corriente 12 o de una fuente de corriente 10 para proporcionar una corriente continua de 20 kA una superficie de entre 15 cm x 15 cm a 25 cm x 25 cm, preferentemente 20 cm x 20 cm.
En el ejemplo de realizacion representado, la fuente de corriente 10 esta realizada sustancialmente en forma de cubo, formando la superficie lateral del cubo los contactos 20, 21, 22, 23. Los dos primeros contactos 20, 21 se conectan a un electrodo 7 y los dos contactos 22, 23 adicionales se conectan al otro electrodo 7 del dispositivo de soldadura por resistencia 1 a traves de los brazos de pinza 5.
Como se puede ver en la representacion de despiece parcial, al menos un brazo de pinza 5, especialmente el brazo de pinza 5 inferior, se conecta a traves de un elemento de soporte 23a del brazo de pinza 5 inferior, mientras que el brazo de pinza 5 adicional, especialmente el superior, esta unido a traves de una abrazadera de union 23b flexible a los demas contactos 22, 23. Por lo tanto, al menos un brazo de pinza 5 esta conectado directamente al transformador de alta corriente 12, y el otro brazo de pinza 5 esta conectado a este a traves de una lmea muy corta, por ejemplo mas corta de 50 cm. Dado que se suprimen o se pueden realizar de forma especialmente corta las lmeas 11 entre la fuente de corriente 10 y los electrodos 7 o los brazos de pinza 5 del dispositivo de soldadura por resistencia 1, se consigue reducir notablemente las perdidas ohmicas y las perdidas inductivas.
Ventajas especiales resultan si al menos dos contactos 20, 21 se conectan a un brazo de pinza 5 de forma directa, es decir, sin lmeas y por tanto sin resistencias de transicion de contacto. Esto se puede conseguir si en la fuente de corriente 10 estan casi integrados estos dos contactos 20, 21 que se pueden conectar a las piezas correspondientes del dispositivo de soldadura por resistencia 1, especialmente los brazos de pinza 5, directamente, es decir, sin tender lmeas. Por la conexion directa de un brazo de pinza 5 a los contactos 20, 21 del transformador de alta corriente 12 se consigue por tanto una conexion sin lmeas, mientras que el segundo brazo de pinza 5 ha de conectarse con lmeas muy cortas a los contactos 22, 23. De esta manera, se puede conseguir una reduccion muy elevada de las perdidas por conduccion, ya que la longitud de conduccion ha de reducirse al mmimo. En el estado de la tecnica, en el caso optimo, el transformador de alta corriente se posiciona lo mas cerca posible de la pinza de soldadura 4, de manera que a continuacion se han de tender las lmeas del transformador de alta corriente 12 a la pinza de soldadura 4, mientras que en la solucion segun la invencion, el transformador de alta corriente 12 esta integrado en la pinza de soldadura 4 y, al mismo tiempo, un brazo de pinza 5 esta fijado directamente al transformador de alta corriente 12, de manera que ya solo el segundo brazo de pinza 5 ha de conectarse con una o dos lmeas cortas. Evidentemente, en lugar de lmeas tambien se pueden usar por ejemplo contactos deslizantes u otros elementos de conexion. Por el modo de construccion compacto y la conexion directa, es decir, sin lmeas, de los componentes de la fuente de corriente 10 tambien se consigue reducir sensiblemente las perdidas dentro de la fuente de corriente 10,
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De manera ventajosa, todos los componentes de la fuente de corriente 10, as^ como el rectificador smcrono 16, el circuito de excitacion 17, los transformadores de corriente 18 y todos los circuitos de alimentacion para el
rectificador smcrono 16 y el circuito de excitacion 17 estan contenidos en la unidad en forma de cubo o de
paralelepfpedo. Esto quiere decir que por la integracion de los componentes / circuitos electronicos queda creada una unidad de construccion en forma de un cubo en el que el usuario ya solo tiene que proporcionar en el lado primario energfa en forma de una tension alterna correspondiente o una corriente alterna correspondiente para
obtener en el lado secundario una corriente continua dimensionada correspondientemente o una tension continua
dimensionada correspondientemente con una alta potencia. El control y la regulacion se realizan de forma autonoma en el cubo o la fuente de corriente 10. De esta manera, el cubo o la fuente de corriente 10 se puede aplicar de manera versatil para la alimentacion de componentes con una alta corriente continua. Especialmente, la fuente de corriente 10 sirve para la alimentacion de baja tension y alta corriente, como es habitual en los procesos de soldadura por resistencia.
En caso del uso en un proceso de soldadura por resistencia, partes de la fuente de corriente 10 realizada en forma de cubo tambien pueden estar formadas por componentes del dispositivo de soldadura por resistencia 1, por ejemplo partes de los brazos de pinza 5 o similares, tal como esta representado. En este caso, el cubo o la fuente de corriente 20 realizan una funcion de soporte, de tal forma que un brazo de pinza 5 esta fijado directamente al cubo. El brazo de pinza 5 adicional se pone en contacto a traves de lmeas de conexion (no representadas). Mediante esta estructura se pueden evitar lmeas largas, de manera que se consigue una reduccion esencial de las perdidas. Sin embargo, para que el cubo pueda ser integrado en una pinza de soldadura 4 de este tipo, es necesario que su tamano de construccion se mantenga lo mas reducido posible. Por ejemplo, con un dimensionamiento de la corriente continua a proporcionar de hasta 20 kA, el cubo o la fuente de corriente 10 presentan una longitud de lados entre 10 cm y 20 cm, especialmente de 15 cm. Mediante esta realizacion compacta de la fuente de corriente 10 en forma de cubo es posible facilmente integrar esta por ejemplo en el cuerpo base de la pinza de soldadura 4.
La figura 4 muestra un diagrama de bloques esquematico de la fuente de corriente 10 para proporcionar una corriente continua, especialmente una corriente de soldadura. En esta variante de realizacion preferible de la fuente de corriente 10 estan conectados en serie diez devanados primarios 13 del transformador de alta corriente 12 y estan conectados en paralelo diez devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12 con toma central. Mediante esta realizacion del transformador de alta corriente 12 se puede conseguir la relacion de transformacion correspondientemente alta para conseguir una corriente correspondientemente alta en el lado secundario, incluso con reducidos numeros de espiras de los devanados primarios 13 y reducidos numeros de espiras de los devanados secundarios 14. Por ejemplo, con diez devanados primarios 13 e igualmente diez devanados secundarios 14 se puede conseguir una relacion de transformacion de 100. La corriente primaria fluye por los devanados primarios 13 conectados en serie del transformador de alta corriente 12, mientras que la corriente relativamente alta en el lado secundario se divide entre los diez devanados secundarios 14 conectados en paralelo. Las corrientes parciales en el lado secundario se suministran a los elementos de conmutacion 24 correspondientes del rectificador smcrono 16. Mediante una division de este tipo, a pesar de reducidos numeros de espiras en los lados primario y secundario resulta una relacion de transformacion relativamente alta (aqrn de 100). Mediante esta construccion, en comparacion con transformadores de alta corriente convencionales, en el lado primario se requieren menores numeros de espiras, por lo que se puede reducir la longitud del devanado primario 13 y de esta manera se pueden reducir las perdidas ohmicas. Por el numero de espiras reducido del devanado primario 13 y por tanto por una reduccion resultante de la longitud de conduccion se reduce a su vez la inductividad de dispersion tfpica del sistema del transformador de alta corriente 12, por lo que el transformador de alta corriente 12 se puede hacer funcionar con frecuencias de conmutacion mas altas, por ejemplo de 10 kHz. Las frecuencias de conmutacion mas altas en comparacion con los transformadores de alta corriente convencionales producen a su vez una reduccion del tamano de construccion y del peso del transformador de alta corriente 12 y por tanto posibilidades de montaje ventajosas. De esta manera, el transformador de alta corriente 12 por ejemplo se puede posicionar muy cerca de los electrodos 7 de un transformador de alta corriente 1. De esta manera, por el peso reducido del transformador de alta corriente 12 se puede reducir tambien la carga del robot de soldadura, de manera que basta con un robot de soldadura pequeno mas barato.
Los transformadores convencionales en los que no se produce ninguna conmutacion en serie / en paralelo de los devanados primario y secundario, requerinan correspondientemente mas espiras primarias, lo que tendna como consecuencia unas longitudes de alambre notablemente mas largas en el lado primario. A causa de la mayor longitud de alambre aumentan por una parte las perdidas ohmicas y, por otra parte, resulta una mayor inductividad de dispersion, por lo que las frecuencias con las que se puede hacer funcionar el transformador del estado de la tecnica estan limitadas con unos kHz.
Al contrario, en la construccion descrita aqrn del transformador de alta corriente 12 son reducidas las perdidas ohmicas y la inductividad de dispersion debida al sistema de los devanados primarios 13 y de los devanados
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secundarios 14, por lo que se pueden usar frecuencias del rango de 10 kHz y superior. De esta manera, se puede conseguir un tamano de construccion notablemente mas pequeno del transformador de alta corriente 12. El menor tamano de construccion del transformador de alta corriente 12 o de la fuente de corriente 10 permite a su vez disponer este o esta mas cerca del lugar donde se necesita la corriente generada, por ejemplo en los brazos de pinza 5 de un dispositivo de soldadura por resistencia 1.
Por la conexion en paralelo del devanado secundario 14 del transformador de alta corriente 12, la alta corriente resultante en el lado secundario se divide en varios flujos parciales. Dichos flujos parciales se transmiten a elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16, tal como esta representado esquematicamente. Para activar los elementos de conmutacion 24 esta previsto un circuito de excitacion 17 que esta representado en la zona del devanado primario 13 y del devanado secundario 14, estando dispuestos dentro del cubo, es decir, dentro del transformador de alta corriente 12, tanto el rectificador smcrono 16 como el circuito de excitacion 17 con el sistema sensorial correspondiente. El rectificador smcrono 16 y el circuito de excitacion 17 estan realizados y dimensionados de tal forma que realizan la regulacion y el control de la fuente de corriente 10 de forma autonoma, es decir, sin influencia desde fuera. Por lo tanto, el cubo preferentemente no presenta lmeas de control para la intervencion desde fuera, sino tan solo conexiones o contactos para la alimentacion en el lado primario y conexiones o contactos para el suministro de la energfa generada en el lado secundario, especialmente la alta corriente continua secundaria.
No obstante, tambien es posible que una conexion correspondiente del circuito de excitacion 17 se extienda hacia fuera para poder predefinir valores teoricos para el circuito de excitacion 17. Mediante adaptaciones externas, la fuente de corriente 10 se puede adaptar optimamente al campo de aplicacion. No obstante, como es conocido por el estado de la tecnica, se pueden emplear sistemas para modificar o transferir datos, que trabajen de forma inalambrica, preferentemente de forma inductiva, magnetica o por Bluetooth, de manera que no se tenga que extender hacia fuera ninguna conexion de control.
El control y/o la regulacion de la fuente de corriente 10 se realizan a traves del sistema sensorial integrado. A traves de la medicion de las corrientes en el lado secundario de un devanado secundario 14 con la ayuda de transformadores de corriente 18 correspondientes, el circuito de excitacion 17 recibe la informacion de en que momentos deben conmutarse los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16. Puesto que los transformadores de corriente 18 miden solo una fraccion, en este caso una decima parte, de la corriente del lado secundario del transformador de alta corriente 12, se pueden realizar de forma mas pequena, lo que a su vez repercute positivamente en el tamano de construccion de la fuente de corriente 10.
Para reducir las perdidas en estado de conduccion y las perdidas por conmutacion, los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 son conmutadas a ser posible en el pasaje por cero de las corrientes del lado secundario por los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12. Dado que desde el registro del pasaje por cero de la corriente del lado secundario por los transformadores de corriente 18 hasta la activacion de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 se producen ciertos retardos, el circuito de excitacion 17 segun la invencion esta realizado para conmutar los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 en un momento preajustado antes de alcanzar el pasaje por cero de la corriente en el devanado secundario 14. El circuito de excitacion 17 provoca por tanto la conmutacion de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 en un momento en el que las corrientes medidas por los transformadores de corriente 18 en el devanado secundario 14 del transformador de alta corriente 12 quedan por debajo o por encima de un umbral de conexion y de desconexion determinado. Mediante estas medida se puede conseguir que los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 se conmuten sustancialmente durante el pasaje por cero de las corrientes por el devanado secundario 14 del transformador de alta corriente 12, por lo que se consigue minimizar las perdidas en estado de conduccion y las perdidas por conmutacion (vease tambien la figura 16).
Para un devanado primario 13 y un devanado secundario 14, en la figura 4 esta representado tambien el circuito de alimentacion 48 para la alimentacion del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17 con energfa electrica. Tambien este circuito de alimentacion 48 esta integrado preferentemente en la fuente de corriente 10, es decir, en el cubo. Dado que tiene que quedar garantizada la alimentacion del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17 de la fuente de corriente 19 con energfa electrica suficiente en el momento deseado del suministro de la corriente continua, por ejemplo de la corriente de soldadura, es necesaria una activacion suficientemente rapida del circuito de alimentacion 48 (vease la figura 15), es decir que esta esta concebida de tal forma que en caso de la activacion de la fuente de corriente 19 este disponible lo mas rapidamente posible una tension de alimentacion suficientemente alta y que a continuacion se suministre la potencia requerida o la corriente requerida.
La figura 5 muestra la forma de realizacion de la fuente de corriente 10 segun la figura 3 en una vista aumentada. La fuente de corriente 10 para proporcionar una corriente continua, por ejemplo una corriente de soldadura, presenta sustancialmente la forma de un cubo o paralelepfpedo, constituyendo las superficies laterales del cubo o del
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paralelep^pedo los contactos 20, 21, 22, 23, a traves de los que la corriente continua generada se puede transmitir al consumidor correspondiente, por ejemplo los brazos de pinza 5 o los electrodos 7 de un dispositivo de soldadura por resistencia 1. Todos los componentes de la fuente de corriente 10, es decir, el transformador de alta corriente 12, el rectificador smcrono 16, el circuito de excitacion 17, los transformadores de corriente 18, el circuito de alimentacion 48 etc. estan contenidos o integrados en este elemento en forma de cubo o de paralelepfpedo de la fuente de corriente 10. Mediante este modo de construccion compacto es posible mantener especialmente reducidas las perdidas de la fuente de corriente 10 y por tanto aumentar notablemente su grado de eficacia, ya que se consigue una reduccion optima de las lmeas y por tanto de los tiempos de conmutacion con la integracion de los componentes electronicos en el cubo, especialmente las pletinas con el rectificador smcrono 16, el circuito de excitacion 17 y el circuito de alimentacion 48. Por la integracion del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17 asf como de los circuitos de alimentacion 48 de la fuente de corriente 10 en el transformador de alta corriente 12 asf como la conexion en paralelo de varios elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 y la conexion sin lmea de los elementos de conmutacion 24 con los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12 no se necesitan lmeas entre el rectificador smcrono 16 y el lado secundario 14 del transformador de alta corriente 12, por lo que se suprimen tambien posibles perdidas ohmicas y otras perdidas por lmeas de este tipo. La unidad de potencia 19 para la alimentacion del transformador de alta corriente 12 se posiciona lo mas cerca posible de este para conseguir unas lmeas de conexion cortas y por tanto unas perdidas por conduccion e inductividades de conduccion reducidas. Por la integracion de todos los componentes queda formada una unidad autonoma que en el lado de entrada ha de conectarse tan solo a la unidad de potencia 19 y, en el lado de salida, en el caso de un dispositivo de soldadura por resistencia 1, a los brazos de pinza 5 o los electrodos 7. Las lmeas habituales entre los distintos circuitos de la fuente de corriente 10 se pueden suprimir o al menos se puede reducir notablemente su longitud.
La base del transformador de alta corriente 12 de la fuente de corriente 10 la forma un elemento de transformador en forma de un soporte en I 25 de un material electroconductor, especialmente cobre o una aleacion de cobre, eventualmente con un recubrimiento, por ejemplo de plata. En las cavidades 25a del soporte en I 25 se disponen a ambos lados los nucleos anulares 15 con los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12. En cuanto al espacio resulta ventajoso si los nucleos anulares 15 no presentan una seccion transversal circular, sino ovalada o plana. En el presente ejemplo de realizacion, en cada cavidad 25a del soporte en I 25 estan dispuestos respectivamente cinco nucleos anulares 15 paralelamente con los devanados secundarios 14 correspondientes. El devanado primario 13 o los devanados primarios 13 interconectados en serie (lmea de puntos y rayas) se extienden a traves de los nucleos anulares 15, dispuestos en las cavidades 25a del soporte en I 25, y alrededor del alma central del soporte en I 25. Por esta extension del devanado primario 13 a traves de los nucleos anulares 15 dispuestos especialmente de forma simetrica en las dos cavidades 25a del soporte en I 25 se consigue un acoplamiento magnetico optimo a los devanados secundarios 14. Las conexiones 26 del devanado primario 13 se extienden hacia fuera a traves de al menos una abertura 27 en una superficie exterior 28 del soporte en I 25. A traves de estas conexiones 26, el devanado primario 13 del transformador de alta corriente 12 puede conectarse a la unidad de potencia 19 correspondiente. Las superficies exteriores 28 del soporte en I 25 forman los dos primeros contactos 20, 21 de la fuente de corriente 10 que se conectan por ejemplo a un electrodo 7 del dispositivo de soldadura por resistencia 1.
Encima de las cavidades 25a del soporte en I 25 se encuentran placas de contacto 29, cuyas superficies exteriores forman los dos contactos 22, 23 adicionales de la fuente de corriente 19 estando aisladas frente al soporte en I 25. Las placas de contacto 29 igualmente estan formadas por un material electroconductor, por ejemplo cobre o una aleacion de cobre, eventualmente con un recubrimiento, por ejemplo de plata. El cobre o las aleaciones de cobre presentan unas caractensticas electricas optimas y presentan una buena termoconductividad, por lo que las perdidas de calor producidas pueden evacuarse de forma mas rapida. El recubrimiento de plata impide la oxidacion del cobre o de la aleacion de cobre. En lugar de cobre o de aleaciones de cobre entran en consideracion tambien el aluminio o las aleaciones de aluminio que frente al cobre ofrecen una ventaja de peso, aunque no es tan alta su resistencia a la corrosion. En lugar de un recubrimiento de plata es posible tambien un recubrimiento de estano y de otros materiales o sus compuestos o capas. Entre las placas de contacto 29 y las conexiones correspondientes de los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12 estan dispuestas las pletinas 35 del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17. Dichas pletinas 35 o placas de circuitos impresos estan montadas o soldadas directamente a las placas de contacto 29 y a continuacion se fijan de forma aislada al soporte en I 25. Mediante este modo de construccion, las conexiones del lado secundario del transformador de alta corriente 12 pueden conectarse o ponerse en contacto directamente con los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16, sin necesidad de tender lmeas. Las salidas del rectificador smcrono 16 preferentemente estan conectadas igualmente directamente a las placas de contacto 29, por lo que no se requieren lmeas. Las placas de contacto 29 se conectan directamente al soporte en I 25, preferentemente por atornilladura (no esta representado). En las superficies exteriores 28 del soporte en I 25 asf como las superficies exteriores de las placas de contacto 29 pueden estar dispuestos dispositivos de union 30, por ejemplo taladros con roscas correspondientes para recibir tornillos. A traves de estos dispositivos de union 30 se pueden fijar por ejemplo las lmeas hacia los brazos de pinza
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5 de un dispositivo de soldadura por resistencia 1 u otros aparatos que han de ser alimentados con la corriente continua, o un brazo de pinza 5 puede fijarse directamente al soporte en I 25 o a las placas de contacto 29.
En el lado superior y el lado inferior de la fuente de corriente 10 en forma de cubo o de paralelepfpedo pueden estar dispuestas placas de recubrimiento 31 y estar unidas, por ejemplo atornilladas, al soporte en I 25 y las placas de contacto 29 (vease la figura 6). Preferentemente, las placas de recubrimiento 31 igualmente estan formadas por un material electroconductor y estan atornilladas a las placas de contacto 29, por lo que resulta una unidad estable del transformador de alta corriente 12 y a traves de las placas de recubrimiento 31 se establece tambien una union electrica entre las placas de contacto 29. De esta manera, se consigue que a traves de la placa de recubrimiento 31 se puede producir una compensacion de carga y por tanto no pueden producirse cargas asimetricas del transformador de alta corriente 12. De esta manera, se puede suprimir una lmea electrica separada que unina las dos placas de contacto 29 electricamente entre ellas para establecer la compensacion de tension o de potencial y evitar asimetnas. Por lo tanto, a traves de las placas de recubrimiento 31 se establece la conexion electrica de las dos placas de contacto 29 de la disposicion simetrica del transformador de alta corriente 12 o de la fuente de corriente 10 para proporcionar la corriente de soldadura. Evidentemente, en este caso, debe quedar garantizado un aislamiento correspondiente hacia el soporte en I 25. Al igual que el soporte en I 25 y las placas de contacto 29, las placas de recubrimiento 31 estan hechas de cobre o una aleacion de cobre, preferentemente con un recubrimiento de plata.
En una superficie exterior 28 del soporte en I 25, especialmente en el primer contacto 20, estan dispuestas dos entradas 33 para el suministro de un fluido refrigerante y una salida 33 para la evacuacion del fluido refrigerante para permitir una refrigeracion de los componentes de la fuente de corriente 10. La seccion transversal de la salida 33 para la evacuacion del fluido refrigerante presenta la suma de las secciones transversales de todas las entradas 32 para el suministro del fluido refrigerante. Para un recorrido optimo del fluido refrigerante, los canales de refrigeracion 39 estan dispuestos correspondientemente (veanse las figuras 9 y 11). Como fluido refrigerante se puede usar agua u otro lfquido, pero tambien un refrigerante gaseoso.
Como se puede ver en la representacion de despiece de la fuente de corriente 10 segun la figura 6, los transformadores de corriente 18 para la medicion de las corrientes del lado secundario del transformador de alta corriente 12 estan situados directamente en los devanados secundarios 14 dispuestos arriba del todo, es decir que respectivamente en el primer devanado secundario 14, es decir el superior, esta dispuesto a ambos lados del soporte en I 25 un transformador de corriente 18, de tal forma que a causa de la corriente inducida, puede ser determinada la corriente por este devanado secundario 14. Para evitar la influenciacion de las corrientes medidas por los transformadores de corriente 18 por campos magneticos extranos, preferentemente, encima de los transformadores de corriente 18 esta dispuesta para el apantallamiento una carcasa 34 de un material conductor magneticamente, por ejemplo ferritas.
Los transformadores de corriente 18 estan dispuestos a ambos lados del soporte en I 25 respectivamente en el primer y el segundo devanado secundario 14. A causa del flujo de corriente por los devanados primarios 13, la corriente sale por un lado del soporte en I 25, por lo que el devanado secundario 14 superior forma por tanto el primer devanado secundario 14, mientras que en el lado opuesto entra ahora la corriente en el devanado secundario 14 superior formando por tanto el segundo devanado secundario. Por el uso de un puente integral es necesario que el flujo de corriente sea recibido siempre por el primer y el segundo devanado secundario 14 independientemente entre sf, de manera que en funcion de la corriente se puedan excitar los elementos de conmutacion 24 correspondientes del transformador smcrono 16. De esta manera es posible que los elementos de conmutacion 24 de los dos lados del soporte en I 25 sean excitados de forma casi smcrona por una senal de excitacion provocada por el transformador de corriente 18.
Entre las placas de contacto 29 y el soporte en I 25 estan dispuestas las pletinas 35 del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17. Las pletinas 35 forman al mismo tiempo el aislamiento necesario entre el soporte en I y las placas de contacto 29. Los elementos de conmutacion 24 correspondientes del rectificador smcrono 16 se ponen en contacto directamente con los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12. A traves de escotaduras 36 correspondientes, especialmente escotaduras en forma de almenas, en la superficie interior de la placa de contacto 29 y aberturas 37 correspondientes en la pletina 35 por debajo de los elementos de conmutacion 24 puede realizarse una puesta en contacto directa de los elementos de conmutacion 24 con las placas de contacto 29. Los elementos de conmutacion 24 estan formados preferentemente por transistores de efecto de campo adecuados, cuyas conexiones de drenaje estan formadas por sus carcasas. Las carcasas de los transistores de efecto de campo se conectan directamente, es decir, sin lmeas, al al menos un devanado secundario 14 del transformador de alta corriente 12, de manera que no se requieren lmeas entre estas unidades. Por ejemplo, se usan transistores de efecto de campo de silicio o de nitruro de galio. Los transformadores de corriente 18 se conectan directamente a la pletina 35, dispuesta al lado, del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17 y a traves de una lmea 38 adecuada se conectan a la pletina 35 opuesta del rectificador smcrono 16 y del circuito de
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excitacion 17.
El ensamblaje de la fuente de corriente 10 segun las figuras 5 y 6 se realiza preferentemente con un procedimiento de soldadura indirecta usando dos temperaturas de soldadura indirecta distintas. En primer lugar, los devanados secundarios 14 se unen a las cavidades 25a del soporte en I 25 usando un material de soldadura indirecta, especialmente un estano de soldadura, que se funde a una primera temperatura Tsi mas elevada, por ejemplo de 260°C. Tambien las placas de contacto 29 se ponen en contacto con las pletinas 35 usando un material de soldadura indirecta que se funde a la primera temperatura de fusion Tsi mas elevada, por ejemplo de 260°C. Despues, los componentes del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17 se montan sobre la pletina 35, usando a su vez un material de soldadura que se funde a la primera temperatura de fusion Ts1 mas elevada, por ejemplo de 260°C. Por el efecto capilar de la pletina 35 sobre la placa de contacto 29 no existe ningun peligro de que la pletina 35 se suelte de la placa de contacto 29. Despues de estos pasos de trabajo, en los contactos exteriores de los devanados secundarios 14 y los contactos en las pletinas 35 se aplica material de soldadura indirecta con una segunda temperatura de fusion Ts2 inferior a la primera temperatura de fusion Ts1 mas elevada, por ejemplo de 180°C, las placas de contacto 29 con las pletinas 35 se unen al soporte en I 25, preferentemente por atornilladura, y a continuacion, se calienta a traves de la segunda temperatura de fusion Ts2 del material de soldadura indirecta, por ejemplo de 180°C, de manera que queda establecida la union de los devanados secundarios 14 a los elementos de conmutacion 24 de los rectificadores smcronos. Mediante el uso de un material de soldadura indirecta con esta segunda temperatura de fusion Ts2 mas baja se puede garantizar que las uniones por soldadura indirecta realizadas con el material de soldadura con la temperatura de fusion Ts1 mas elevada no se fundan o que suba su ohmiaje por procesos de cristalizacion. Finalmente, el devanado primario 13 se enhebra a traves de los nucleos anulares 15 y, a continuacion, se montan y se contactan los transformadores de corriente 18 y se tiende la lmea 38. Mediante la fijacion de las placas de recubrimiento 31 se acaba la fuente de corriente 10. Para la reduccion de fuerzas de traccion y de flexion sobre los componentes de la fuente de corriente 10, todos los espacios huecos pueden sellarse antes del montaje de las placas de recubrimiento 31. A traves de aberturas (no representadas) previstas para ello por ejemplo en las placas de recubrimiento 31 se puede realizar un sellado incluso despues del montaje de las placas de recubrimiento 31.
La figura 7 muestra la fuente de corriente 10 segun las figuras 5 y 6 estando representado esquematicamente (en lmeas discontinuas) el recorrido de los canales de refrigeracion 39. Por consiguiente, los canales de refrigeracion 39 se extienden desde ambas entradas 32 dispuestas simetricamente, en primer lugar al interior de las placas de contacto 29 donde se refrigeran con el fluido refrigerante frio las fuentes de calor mas fuertes (los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 y los elementos constructivos del circuito de excitacion 17) y los elementos constructivos mas sensibles. A continuacion, los canales de refrigeracion 39 discurren al interior de los elementos exteriores del soporte en I 25 y al interior del alma central del soporte en I 25 donde se refrigeran los devanados del transformador de alta corriente 12, reuniendose en el alma central formando un solo canal de refrigeracion los dos canales de refrigeracion 39 que entran lateralmente. Despues, los canales de refrigeracion 39 desembocan en la salida 33 comun para el fluido refrigerante. Los canales de refrigeracion en las placas de contacto 29 y dentro del soporte en I 25 se realizan preferentemente mediante taladros 40 correspondientes que en los puntos correspondientes se cierran mediante elementos de cierre 41. Entre el soporte en I 25 y las placas de contacto 29, para la estanqueizacion de los canales de refrigeracion 39 se disponen elementos de estanqueizacion 42 correspondientes, por ejemplo anillos toricos (vease la figura 8).
En la figura 8, el soporte en I 25 del transformador de alta corriente 12 esta representado de forma aislada de los demas componentes del transformador de alta corriente 12 o de la fuente de corriente 10. En los puntos de desembocadura de los canales de refrigeracion 39 estan dispuestos los elementos de estanqueizacion 42 mencionados anteriormente, por ejemplo en forma de anillos toricos. Las cavidades 25a en el soporte en I 25 estan realizadas exactamente para recibir el nucleo anular 15, por lo que se consigue una estructura muy compacta. Al mismo tiempo, el alma central del soporte en I 25 forma la superficie de contacto para la toma central de los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12. Las tomas centrales del devanado secundario 14 se conectan sin lmeas al alma central del soporte en I 25, por lo que se pueden suprimir a su vez las lmeas correspondientes. Mediante la union directa de los devanados secundarios 14 al soporte en I 25 se consigue tambien un considerable aumento de las superficies de conexion y por tanto se pueden evitar a su vez perdidas por transicion y perdidas por conduccion.
El soporte en I 25 forma la base del transformador de alta corriente 12, alrededor de la que estan dispuestos los devanados secundario 14 de tal forma que no se requieren lmeas de conexion. Las superficies exteriores del soporte en I 25 constituyen los dos primeros contactos 20, 21 de la fuente de corriente 10 que se unen directamente, es decir sin lmeas, a los brazos de pinza 5 del dispositivo de soldadura por resistencia 1. Una disposicion ahorrativa de espacio se consigue porque los nucleos anulares 15 no estan realizados de forma circular, sino de forma ovalada o plana. Preferentemente, se usan nucleos anulares 15 cerrados. Mediante esta realizacion, se puede realizar la conexion en serie / en paralelo de los devanados primarios 13 y devanados secundarios 14, mediante los que se
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consigue la relacion de transformacion necesaria del transformador de alta corriente 12 para la alta corriente continua que ha de ser proporcionada, con unos numeros de espiras reducidos de los devanados primarios 13 y devanados secundarios 14. Una estructura de este tipo resulta ventajosa especialmente si en cada lado del soporte en I 25 se disponen al menos tres devanados secundarios 14 conectados en paralelo.
La figura 9 muestra la imagen en seccion a traves del soporte en I 25 de la figura 8 a lo largo de la lmea de seccion IX-IX. Aqm se puede ver claramente el recorrido de los canales de refrigeracion 39 hacia la salida 33 comun para el fluido refrigerante.
La figura 10 muestra una placa de contacto 29 del transformador de alta corriente 12 o de la fuente de corriente 10 asf como la pletina 35 dispuesta por encima para el rectificador smcrono 16 y el circuito de excitacion 17 en una vista aumentada. Como ya se ha mencionado anteriormente, los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 en un lado se ponen en contacto directamente con los devanados secundarios 14 correspondientes del transformador de alta corriente 12 y en el otro lado se unen directamente a la placa de contacto 29. Para este fin, en la superficie interior de la placa de contacto 29 estan dispuestas cavidades 36, especialmente escotaduras en forma de almenas que se extienden al interior de aberturas 37 correspondientes de la pletina 35 contactando allf directamente, es decir sin lmea, los elementos de conmutacion 24 dispuestos encima de las aberturas 37. Por las escotaduras 36 se puede prescindir de lmeas de conexion entre los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 y las placas de contacto 29, por lo que por una parte se pueden reducir perdidas ohmicas y, por otra parte, se puede mejorar la transicion termica entre los elementos de conmutacion 24 y las placas de contacto 29. Finalmente, se reduce tambien el gasto de fabricacion, ya que no es necesario tender ni conectar lmeas de conexion, sino que los elementos de conmutacion 24 se conectan directamente, preferentemente por soldadura indirecta, a las escotaduras 36. Ademas, de esta manera se puede conseguir un facil posicionamiento de la pletina 35 y por tanto simplificar considerablemente la fabricacion.
Por la disposicion del circuito de excitacion 17 y del rectificador smcrono 16 sobre la pletina 35 que se dispone en el lado interior de la placa de contacto 29, se consigue la puesta en contacto directa, es decir sin lmeas, de las conexiones de los devanados secundarios 14 a los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 asf como una puesta en contacto directa, es decir sin lmeas, de las salidas del rectificador smcrono 16 a la placa de contacto 29. Preferentemente, el transformador de alta corriente 12 o la fuente de corriente 10 para proporcionar la corriente continua estan estructurados de forma simetrica, estando dispuesta, a ambos lados de los devanados secundarios 14 dispuestos de forma simetrica, respectivamente una pletina 35 con una parte del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17 respectivamente por debajo de una placa de contacto 29.
En el rectificador smcrono 16 segun la figura 10 estan dispuestos en una fila respectivamente diez elementos de conmutacion 24. Para garantizar que todos los elementos de conmutacion 24 conectados en paralelo sean excitados sustancialmente al mismo tiempo y que tengan poca repercusion las perdidas por retardo, se realiza una excitacion simetrica de los elementos de conmutacion 25 desde ambos lados, es decir que a traves de controladores de puerto dispuestos bilateralmente se excitan preferentemente respectivamente cinco elementos de conmutacion 24 desde la derecha y la izquierda. Tambien se pueden disponer otras variantes de excitacion como por ejemplo un controlador de puerto que discurre adicionalmente de forma central, por lo que se reducen a la tercera parte las longitudes de conduccion y sus inductividades. Mediante una excitacion paralela de este tipo de los puertos de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 se garantizan unos cortos trayectos de excitacion y por tanto unos tiempos de conmutacion aproximadamente sincronicos de los elementos de conmutacion 24, ya que no se producen o apenas se producen perdidas por retardo.
Durante el montaje de la pletina 35 sobre la placa de contacto 29, las escotaduras 36 pasan por las aberturas 37 en la pletina 35, por lo que al mismo tiempo el lado posterior de la pletina 35 se puede unir o soldar de forma segura a la placa de contacto 29 y, adicionalmente, los elementos de conmutacion 24 dispuestos en el lado opuesto igualmente se pueden unir o soldar a la placa de contacto 29. De esta manera, se puede suprimir el gasto de cableado habitualmente alto. Ademas, de esta manera es posible un facil posicionamiento de la pletina 35 sobre la placa de contacto 29 y esta ya no puede resbalar durante la soldadura. Si sobre la pletina 35 estan dispuestos el rectificador smcrono 16, el circuito de excitacion 17 y el circuito de alimentacion 48, se puede conseguir una estructura autonoma durante la integracion de la pletina 35 en el transformador de alta corriente 12. Resulta ventajoso ademas si el circuito de excitacion 17 esta dispuesto a ambos lados de los elementos de conmutacion 24 dispuestos paralelamente y en serie, ya que de esta manera se consigue una reduccion de los trayectos de conduccion hacia los distintos elementos de conmutacion 24. De esta manera, se puede garantizar que dentro de un intervalo de tiempo muy corto estan encendidos todos los elementos de conmutacion 24 conectados en paralelo. Por la disposicion bilateral del circuito de excitacion 17 se consigue reducir a la mitad la longitud de conduccion y, por consiguiente, una reduccion de las inductividades de conduccion y, por tanto, una reduccion notable de los tiempos de conmutacion 24. A un lado de la pletina 35 esta prevista preferentemente por toda la superficie una superficie soldable para la union por soldadura indirecta a la placa de contacto 29, con lo que se consigue una union
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segura a la placa de contacto 29. De esta manera, tambien se consigue reducir notablemente las resistencias por transicion, ya que una union de la pletina 35 por toda la superficie presente una menor resistencia por transicion. En lugar de la union preferentemente directa por soldadura indirecta tambien se pueden prever alambres de union cortas, los llamados alambres de conexion electrica.
El circuito de alimentacion 48 preferentemente esta realizado para la formacion de corrientes de conmutacion correspondientemente altas, por ejemplo entre 800A y 1500A, especialmente de 1000A, y para la alimentacion de los componentes con la tension de alimentacion correspondiente. A causa de la corriente de conmutacion muy alta se consigue un tiempo de conmutacion muy reducido, especialmente del orden de nseg. De esta manera, se puede garantizar que los elementos de conmutacion 24 se conmuten siempre durante el pasaje por cero o inmediatamente antes del pasaje por cero con una reducida corriente de salida, de manera que no se producen o apenas se producen perdidas por conmutacion. Si esta previsto un circuito de comunicacion de datos para la transmision inalambrica de datos, preferentemente de forma inductiva, magnetica o por Bluetooth, se pueden transmitir datos de forma inalambrica y a la pletina 35 (no esta representado). De esta manera, se puede realizar una adaptacion de los momentos de conmutacion en diferentes campos de uso del transformador de alta corriente 12. Igualmente, de una memoria (no representada) dispuesta en la pletina 35 se pueden leer datos para el siguiente procesamiento o el control o para una supervision de calidad.
Para crear una proteccion de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 contra sobretensiones, resulta ventajoso encender los elementos de conmutacion 24 cuando no se necesitan. Por lo tanto, en el caso de la aplicacion en un dispositivo de soldadura por resistencia 1, en las pausas de soldadura se activa el rectificador smcrono 16 activo para evitar la destruccion de los elementos de conmutacion 24. Se supervisa si una corriente primaria o una corriente secundaria fluye por el transformador de alta corriente 12, y en caso de ausencia de flujo de corriente mientras la pinza de soldadura 4 se posiciona correspondientemente para un nuevo punto de soldadura, el circuito de excitacion 17 excita todos los elementos de conmutacion 24 mediante la excitacion correspondiente de los puertos. Si despues del posicionamiento de la pinza de soldadura 4 se activa la fuente de corriente 10, es decir, si se inicia un procedimiento de soldadura manual o automatico, en el devanado primario 13 del transformador de alta corriente 12 se aplica una tension alterna que a su vez es detectada por el circuito de excitacion 17 a causa de un flujo de corriente, y por tanto se desactiva el modo de proteccion de los elementos de conmutacion 24. Evidentemente, la activacion y la desactivacion de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 tambien puede realizarse a traves de senales de control que se envfan al circuito de excitacion 17 por radioenlace o de forma inductiva o magnetica. En los elementos de conmutacion 24 encendidos no pueden causar danos posibles sobretensiones. Tambien se puede prever cierta proteccion minima de los elementos de conmutacion 24 con la ayuda de diodos Zener.
La figura 11 muestra una imagen en seccion a traves de la placa de contacto 29 segun la figura 10 a lo largo de la lmea de seccion XI-XI. En esta se puede ver claramente el recorrido de los canales de refrigeracion 39. Las aberturas en los taladros 40 que resultan al realizar estos para la formacion de los canales de refrigeracion 39 se estanqueizan por los elementos de cierre 41 correspondientes. Los elementos de cierre 41 pueden realizarse mediante tornillos correspondientes que se enroscan en roscas correspondientes en los taladros 40.
La figura 12 muestra un nucleo anular 15 con dos devanados secundarios 14, dispuestos sobre este, del transformador de alta corriente 12 junto al transformador de corriente 18 dispuesto encima de este, que se represento en una representacion de despiece. El transformador de corriente 18 se protege contra campos magneticos extranos con la carcasa 34 que apantalla y un apantallamiento 43, de manera que la corriente secundaria por el devanado secundario 14 puede ser medida con la mayor precision posible y ser suministrada al circuito de excitacion 17 para el control de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16. Para apantallar campos magneticos, resultan especialmente adecuadas las ferritas como materiales. El transformador de corriente 18 se posiciona o fija a traves de una zona parcial de uno o ambos devanados secundarios 14 dispuestos. De la manera conocida por el estado de la tecnica, el transformador de corriente 18 se forma a partir de un nucleo magnetico con un devanado dispuesto encima de este, conectandose las conexiones del devanado al circuito de excitacion 17. Ademas, entre el nucleo anular 15 y el devanado secundario 14 estan dispuestos el apantallamiento 43 y una chapa de nucleo para el transformador de corriente 18, colocandose el nucleo del transformador de corriente 18 sobre dicha chapa de nucleo.
Con esta estructura del transformador de alta corriente 12, dos devanados secundarios 14 estructurados de esta manera estan dispuestos a ambos lados del soporte en I 25, de tal forma que el circuito de excitacion 17 mide el flujo de corriente por uno de los devanados secundarios 14 conectados en paralelo y posicionados a ambos lados. Cuando el circuito de excitacion 17 esta conectado a estos transformadores de corriente 18, es posible un control o una regulacion exactos, ya que a traves de los transformadores de corriente 18 se pueden detectar los estados en el transformador de alta corriente 12.
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A causa de la conexion en paralelo descrita anteriormente de los devanados secundarios 14, en cada devanado secundario 14 fluye la misma corriente. Por lo tanto, se ha de tomar la corriente de solo un devanado secundario 14 para poder deducir el flujo de corriente total. En el caso de una conexion en paralelo de diez devanados secundarios 14, solo la decima parte del flujo de corriente total es medida por los transformadores de corriente 18, por lo que estos pueden dimensionarse de forma notablemente mas pequena. De esta manera, se consigue a su vez una reduccion del tamano de construccion del transformador de corriente 12 o de la fuente de corriente 10. Resulta ventajoso si los transformadores de corriente 18 estan dispuestos con una orientacion de sustancialmente 90° con respecto a la direccion de la corriente continua, especialmente de la corriente de soldadura, ya que de esta manera se pueden reducir perturbaciones por el campo magnetico provocado por la corriente continua y, por consiguiente, errores de medicion. Por lo tanto, se puede realizar una medicion muy exacta.
Como se puede ver en la representacion de despiece segun la figura 13, los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12 preferentemente estan formados por dos chapas 44, 45 aisladas entre sf por una capa aislante 46, por ejemplo una capa de papel, con una extension diametralmente opuesta sustancialmente en forma de S alrededor de la seccion transversal de un nucleo anular 15 y por el nucleo anular 15, que se disponen una dentro de otra. Por lo tanto, en un nucleo anular 15 estan dispuestos dos devanados secundarios 14 o las piezas del devanado secundario 14 con toma central. Las superficies exteriores 47 de las chapas 44, 45 de los devanados secundarios 14 forman al mismo tiempo las superficies de contacto para la puesta en contacto con los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 y el soporte en I 25 que sirve de punto central de la rectificacion. Por lo tanto, no se requieren lmeas para la conexion de los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12 a los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16. Los devanados secundarios 14, especialmente las chapas 44, 45 que forman los devanados secundarios 14 se conectan directamente, es decir sin lmeas, a los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 y al alma central del soporte en I 25 o del punto central de la rectificacion. De esta manera, se consigue una estructura muy ahorrativa de espacio y compacta con un peso reducido y perdidas reducidas. Al mismo tiempo, para la conexion del devanado secundario 14 al alma central del soporte en I 25 y a los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 estan disponibles superficies 47 relativamente grandes para una puesta en contacto, para garantizar con las menores perdidas posibles el alto flujo de corriente. Mediante esta disposicion queda realizado en el lado secundario un rectificador smcrono, formando el soporte en I 25 con el extremo conectado de los devanados secundarios 14 el punto central.
El nucleo anular 15 puede formarse a partir de ferritas, materiales amorfos o materiales nanocristalinos. Cuanto mejores sean los materiales empleados en cuanto a las caractensticas magneticas, mas pequeno puede realizarse el nucleo anular 15. Sin embargo, por ello tambien aumenta el precio del nucleo anular 15. Lo esencial en la realizacion de las chapas 44, 45 es que estas se plieguen o se doblen de tal forma que pasen al menos una vez por el nucleo anular 15. Las dos chapas 44, 45 o devanados secundarios 14 dispuestos sobre un nucleo anular 15 se realizan de forma diametralmente opuesta y se afslan entre sf.
La figura 14 muestra un diagrama de bloques de un circuito de alimentacion 48, especialmente de una fuente de alimentacion, para la alimentacion del rectificador smcrono 16 y del circuito de excitacion 17 con energfa electrica. El circuito de alimentacion 48 se conecta al lado secundario o a las conexiones del devanado secundario 14 del transformador de alta corriente 12 y contiene un rectificador de valor cresta 49, un elevador de tension 50, un regulador longitudinal 51 y un divisor de tension 52. El elevador de tension 50 o reforzador garantiza que la alimentacion de los componentes de la fuente de corriente 10 este disponible lo mas rapidamente posible. Al mismo tiempo, lo mas rapidamente posible se genera la tension de alimentacion interna del rectificador smcrono 16 activo. Mediante el uso del elevador de tension 50, en la fase inicial de la activacion de asegura que en un momento lo mas temprano posible se genera en primer lugar la amplitud requerida de la tension de alimentacion, para garantizar en un momento lo mas temprano posible un funcionamiento seguro del rectificador smcrono 16 integrado en el transformador de alta corriente 12.
La figura 15 muestra el transcurso de la tension de alimentacion V del circuito de alimentacion 48 segun la figura 14. La rampa del incremento de tension AV/At se elige suficientemente empinada, de manera que queda garantizado que la tension VCC necesaria esta presente con un retardo Td maximo en el rectificador smcrono 16 y el circuito de excitacion 17. Por ejemplo, el retardo Td debena ser < 200|is. Mediante la concepcion correspondiente de los circuitos del rectificador de valor cresta 49 y del elevador de tension 50 y unas capacidades correspondientemente bajas, se puede conseguir una velocidad de subida suficiente de la tension. Por lo tanto, se puede decir que en primer lugar se garantiza la intensidad minima de la tension de alimentacion con una subida empinada y, solo a continuacion, se establece la alimentacion correcta.
La figura 16 muestra transcursos de la corriente Is del lado secundario del transformador de alta corriente 12 y de las senales de control G1 y G2 para los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 para ilustrar la excitacion sin perdidas. A traves de la medicion de las corrientes Is del lado secundario de un devanado secundario
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14 con la ayuda de transformadores de corriente 18 correspondientes, el circuito de excitacion 17 obtiene la informacion de cuando han de conmutarse los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16. Para reducir las perdidas en estado de conduccion y las perdidas por conmutacion, los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 se conmutan a ser posible en el pasaje por cero de las corrientes del lado secundario por los devanados secundarios 14 del transformador de alta corriente 12. Dado que desde el registro del pasaje por cero de la corriente Is del lado secundario por los transformadores de corriente 18 hasta la activacion de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 se producen ciertos retrasos tpre, segun la invencion el circuito de excitacion 17 esta realizado para excitar los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 en un momento preajustado antes de alcanzar el pasaje por cero de la corriente en el devanado secundario 14. Por lo tanto, el circuito de excitacion 17 provoca la conmutacion de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 en momentos en los que las corrientes Is en el devanado secundario 14 del transformador de alta corriente 12, medidas por los transformadores de corriente 18, quedan por debajo o por encima de un umbral de conexion Ise y un umbral de desconexion Isa determinados. Mediante esta medida se puede conseguir que los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 se conmuten sustancialmente durante el pasaje por cero de las corrientes Is por el devanado secundario 14 del transformador de alta corriente 12, por lo que se consigue minimizar las perdidas en estado de conduccion y las perdidas por conmutacion de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16. El momento de conexion y de desconexion de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 por lo tanto no se determina con el pasaje por cero de la corriente en el lado secundario, sino con el alcance del umbral de conexion Ise y del umbral de desconexion Isa definidos. El umbral de conexion Ise y el umbral de desconexion Isa se definen conforme a los retardos de conmutacion esperados. Eventualmente, el umbral de conexion Ise y el umbral de desconexion Isa pueden estar realizados de forma ajustable para poder reducir aun mas las perdidas. En un transformador de alta corriente 12 de 20 kA, por ejemplo, el momento de conmutacion se puede fijar 100nseg antes del pasaje por cero, de tal forma que los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 se tienen que conmutar dentro de este penodo de tiempo.
Un transformador de alta corriente habitual del estado de la tecnica para un dispositivo de soldadura por resistencia para proporcionar una corriente de soldadura de por ejemplo 20 kA presenta unas perdidas de aprox. 40 a 50 kW. En total, para proporcionar una corriente de soldadura de 20 kA segun el estado de la tecnica se necesita una potencia de conexion de hasta 150 kW, ascendiendo las perdidas en total a aprox. 135 kW, lo que resulta en un grado de eficacia de aprox. 10 %. En cambio, un transformador de alta corriente 12 del presente tipo tiene habitualmente solo unas perdidas de 5 a 6 kW. Las perdidas por conduccion se pueden reducir de los 30 kW habituales a 20 kW. Por lo tanto, en un dispositivo de soldadura por resistencia 1 segun la invencion para generar una corriente de soldadura de 20 kA, la potencia de conexion se puede reducir a 75 kW, ya que el total de perdidas es ya de tan solo aprox. 60 kW. Por lo tanto, el grado de eficacia resultante de aprox. 20 % es aproximadamente dos veces mas alto que en el estado de la tecnica. Esta comparacion muestra muy claramente que el potencial de ahorro posible, especialmente en trenes de fabricacion en la industria automovilfstica con una multiplicidad de dispositivos de soldadura por resistencia.
Basicamente, la fuente de corriente 10 o el transformador de alta corriente 12 descritos estan realizados en forma de cubo o de paralelepfpedo, estando formadas dos superficies laterales por un soporte en I 25, estando dispuestas en dichas superficies laterales placas de contacto 29 aislantes electricamente para formar la tercera y la cuarta superficie lateral. En el lado frontal, para las cuatro superficies laterales se dispone respectivamente una placa de recubrimiento 31 aislada electricamente con respecto al soporte en I 25, para formar la quinta y la sexta superficie lateral del cubo o del paralelepfpedo. Dentro del cubo, especialmente las superficies laterales, el rectificador smcrono 16 y el circuito de excitacion 17 estan dispuestos sobre al menos una pletina 35 o placa de circuitos impresos. Por lo tanto, el cubo presenta solo conexiones 26 para los devanados primarios 13 del transformador de alta corriente 12 y las superficies laterales como superficies de contacto para tomar la corriente continua o la tension continua. Adicionalmente, estan previstas ademas conexiones de refrigeracion, especialmente las entradas 32 y la salida 33 para un fluido refrigerante. Preferentemente, no estan previstas lmeas de control para el rectificador smcrono 16 integrado en el cubo y el circuito de excitacion 17, ya que este sistema trabaja de forma autonoma y por tanto no se necesitan conexiones a la unidad de potencia 19 o a un dispositivo de control de la instalacion. Con esta estructura, preferentemente no se necesita ningun tipo de lmeas de control, sino que la fuente de corriente 10 ya solo esta conectada a una unidad de potencia 19 en el lado primario, por lo que en el lado secundario esta disponible la corriente continua dimensionada correspondientemente, por ejemplo de 15 kA a 40 kA. Por lo tanto, el usuario no tiene que realizar ningun tipo de ajustes, sino unicamente conectar la fuente de corriente 10. La reunion de los componentes en principio autonomos, independientes, formando una unidad comun de este tipo hace que se puedan reducir notablemente el tamano de construccion y por tanto el peso de la fuente de corriente 10. Al mismo tiempo, la unidad tambien se puede emplear como elemento de soporte directamente en una aplicacion, especialmente en una pinza de soldadura 4. Tambien se aumenta notablemente la facilidad de uso.
En la estructura segun la invencion es esencial ademas el hecho de que los elementos de conmutacion 24 se conectan sin lmeas a los componentes correspondientes, es decir que las conexiones de fuente, que conducen la
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corriente de soldadura, de los elementos de conmutacion 24 formados por transistores de efecto de campo estan unidos o soldados directamente a las escotaduras 36 de la placa de contacto 29, estando dispuestas o soldadas tambien las conexione de puerto de los elementos de conmutacion 24 directamente sobre la pletina 35 y el circuito de excitacion 17 (controlador de puerto) dispuesto sobre este. De esta manera, se pueden reducir las inductividades de lmeas por la supresion total de las lmeas, de manera que se pueden conseguir altas velocidades de conmutacion y unas reducidas perdidas en estado de conduccion.
En el ejemplo de realizacion representado y descrito, el transformador de alta corriente 12 se dimensiono para una corriente de 20 kA con una tension de salida entre 5V y 10V. El soporte en I 25 presenta una altura de construccion de 15 cm, de manera que a ambos lados se pueden disponer respectivamente cinco devanados secundarios 14 con los nucleos anulares 15. Para alcanzar una relacion de transformacion correspondiente de 100, en el ejemplo de realizacion representado se necesitan diez devanados primarios 13.
Si ahora se desea dimensionar el transformador de alta corriente 12 para una corriente mas alta, por ejemplo de 30 kA, se puede aumentar facilmente el numero de los devanados secundarios 14. Por ejemplo, bilateralmente en las cavidades 25a del soporte en I 25 pueden disponerse respectivamente siete devanados secundarios 14, para lo que la altura del soporte en I 25 se aumenta de manera correspondiente, por ejemplo se realiza tan solo 5 cm mas alto o se emplea un cuerpo base correspondientemente mas grande. Por lo tanto, el soporte en I 25 del transformador de alta corriente 12 se complementa bilateralmente tan solo con dos devanados secundarios 14 para poder proporcionar una corriente mas alta. Por el aumento se aumentan tambien las superficies de refrigeracion de contacto. Ademas, se disponen paralelamente un numero correspondientemente mayor de elementos de conmutacion 24. El devanado primario 13 se puede reducir a un menor numero de espiras, por ejemplo siete espiras, de manera que se consigue una multiplicacion de por ejemplo 98. Perdidas mayores del devanado primario se compensan mediante la corriente primaria mas alta a causa del posible aumento de la seccion transversal y la reduccion de la longitud de conduccion.
Un aumento de la corriente de soldadura secundaria de 20 kA a 30 kA tiene como consecuencia por tanto tan solo un alargamiento del cubo, es decir, del transformador de alta corriente 12 en por ejemplo 5 cm.
Dado que el transformador de alta corriente 12 preferentemente trabaja de forma autonoma y no presenta lmeas de control, para posibles mensajes de error debe ser posible una comunicacion hacia fuera con componentes externos, especialmente con un dispositivo de control. Para ello, se puede usar el circuito secundario, compuesto por los devanados secundarios 14 y el rectificador smcrono 16 y el circuito de excitacion 17. En determinados estados, especialmente en el regimen en vacm del transformador de alta corriente 12, este se puede cortocircuitar de forma intencionada con la ayuda del rectificador smcrono 16, de manera que una unidad de vigilancia externa o un dispositivo de control detecten un flujo de corriente en vacm en las lmeas primarias y, por tanto, a causa de la corriente puede producirse una comunicacion o un mensaje de error.
Por ejemplo, mediante la integracion de un sensor de temperatura en el transformador de alta corriente 12, especialmente en el rectificador smcrono 16, se puede detectar y evaluar la temperatura. Si la temperatura sube por ejemplo por encima de un valor umbral definido, el circuito de excitacion 17 cortocircuita el rectificador smcrono 16 de manera definida en el regimen en vacm, es decir, en las pausas de soldadura. Dado que el dispositivo de control externo conoce el estado en vacm, durante el que no se esta realizando ninguna soldadura, este se detecta o se reconoce por el flujo de corriente mas elevado en las lmeas primarias del transformador de alta corriente 12. Ahora, el dispositivo de control externo puede comprobar si el circuito de refrigeracion esta activado o si este presenta errores o si se aumenta la potencia de refrigeracion, de manera que se produce una mejor refrigeracion.
Evidentemente, a traves de patrones de conmutacion o de impulso correspondientes, es decir, la apertura y el cierre definidos de los elementos de conmutacion 24 del rectificador smcrono 16 en regimen en vacm, se pueden comunicar al exterior diferentes mensajes de error. Por ejemplo, se pueden enviar al exterior diferentes valores de temperatura, tensiones secundarias, corrientes, mensajes de error etc.
Pero tambien es posible que una comunicacion de este tipo se realice durante una soldadura, aunque una deteccion de este tipo resulta claramente mas difmil. Para ello, por ejemplo, se pueden modular senales correspondientes en la corriente del lado primario, especialmente por los devanados primarios 13.
Claims (17)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. - Fuente de corriente (10) para proporcionar una corriente continua, con un transformador de alta corriente (12) con al menos un devanado primario (13) y al menos un devanado secundario (14) con toma central, con un rectificador smcrono (16) conectado al al menos un devanado secundario (14) del transformador de alta corriente (12) con elementos de conmutacion (24) y con un circuito (17) para excitar los elementos de conmutacion (24) del rectificador smcrono (16) y con un circuito de alimentacion (48) para alimentar el rectificador smcrono (16) y el circuito de excitacion (17), caracterizada porque el rectificador smcrono (16) y el circuito de excitacion (17) y su circuito de alimentacion (48) estan integrados en el transformador de alta corriente (12), porque en el transformador de alta corriente (12), para formar una puesta en contacto por multiples puntos, estan dispuestos al menos cuatro contactos (20, 21, 22, 23) para proporcionar la corriente continua, por lo que la corriente continua se reduce al menos a la mitad y de esta manera se reducen las perdidas por transicion.
- 2. - Fuente de corriente (10) segun la reivindicacion 1, caracterizada porque dos primeros contactos (20, 21) de una polaridad y dos contactos (22, 23) adicionales de una polaridad contraria estan dispuestos respectivamente de forma opuesta, estando dispuestos los dos contactos (22, 23) adicionales con un desplazamiento entre sf sustancialmente de 90° con respecto a los dos primeros contactos (20, 21).
- 3. - Fuente de corriente (10) segun la reivindicacion 2, caracterizada porque los elementos de conmutacion (24) del rectificador smcrono (16) estan conectados sin lmeas al al menos un devanado secundario (14) del transformador de alta corriente (12).
- 4. - Fuente de corriente (10) segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el transformador de alta corriente (12) presenta varios, preferentemente al menos 10, devanados primarios (13) conectados en serie y varios, preferentemente al menos 10, devanados secundarios (14) conectados en paralelo con toma central.
- 5. - Fuente de corriente (10) segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el transformador de alta corriente (12) presenta un soporte en I (25) de un material electroconductor, en cuyas cavidades (25a) esta dispuesto en cada caso al menos un nucleo anular (15), estando puesta en contacto en cada caso una conexion de cada devanado secundario (13) directamente con una superficie interior del soporte en I (25), y porque las superficies exteriores (28) del soporte en I (25) forman los dos primeros contactos (20, 21), y la toma central del al menos un devanado secundario (14) del transformador de alta corriente (12) esta conectada sin lmeas al soporte en I (25).
- 6. - Fuente de corriente (10) segun la reivindicacion 5, caracterizada porque el al menos un devanado primario (13) del transformador de alta corriente (12) esta dispuesto de tal forma que se extiende por el al menos un nucleo anular (15).
- 7. - Fuente de corriente (10) segun las reivindicaciones 5 o 6, caracterizada porque encima de las cavidades (25a) del soporte en I (25) esta dispuesta en cada caso una placa de contacto (29) de un material electroconductor, que a traves del rectificador smcrono (16) y del circuito de excitacion (17) esta conectada respectivamente a las otras conexiones de cada devanado secundario (14), formando las superficies exteriores de las placas de contacto (29) los dos contactos (22, 23) adicionales de la fuente de corriente (10).
- 8. - Fuente de corriente (10) segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque cada devanado secundario (14) con toma central esta formado por dos chapas (44, 45) aisladas entre sf de un material electroconductor que se extienden de forma diametralmente opuesta, sustancialmente en forma de S, alrededor de la seccion transversal del nucleo anular (15) y por el nucleo anular (15), formando las superficies exteriores (47) de las chapas (44, 45) los contactos para la union a los elementos de conmutacion (24) del rectificador smcrono (16) o a los electrodos (7).
- 9. - Fuente de corriente (10) segun las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada porque el soporte en I (25) y las placas de contacto (29) del transformador de alta corriente (12) forman preferentemente una unidad en forma de cubo o de paralelepfpedo, estando dispuestas en los lados frontales del soporte en I (25) placas de recubrimiento (31), y las placas de recubrimiento (31) estan formadas por un material electroconductor y se pueden atornillar a las placas de contacto (29), de tal forma que las placas de contacto (29) quedan unidas electricamente.
- 10. - Fuente de corriente (10) segun una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizada porque el soporte en I (25) y/o las placas de contacto (29) y/o las placas de recubrimiento (31) y/o las chapas (44, 45) para formar el devanado secundario (14) del transformador de alta corriente (12) estan hechas de cobre o de una aleacion de cobre, preferentemente con un recubrimiento de plata.510152025303540
- 11. - Fuente de corriente (10) segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque en las conexiones de un devanado secundario (14) esta dispuesto en cada caso un transformador de corriente (18) para la medicion de la corriente por dicho devanado secundario (14), estando conectados dichos transformadores de corriente (18) al circuito de excitacion (17).
- 12. - Fuente de corriente (10) segun la reivindicacion 11, caracterizada porque los transformadores de corriente (18) estan dispuestos sustancialmente con una orientacion de 90° con respecto a la direccion de la corriente continua.
- 13. - Fuente de corriente (10) segun las reivindicaciones 11 o 12, caracterizada porque el circuito de excitacion (17) esta realizado para la activacion de los elementos de conmutacion (24) del rectificador smcrono (16) en un momento preajustado antes de alcanzar el pasaje por cero de la corriente en el devanado secundario (14).
- 14. - Fuente de corriente (10) segun una de las reivindicaciones 5 a 12, caracterizada porque en el soporte en I (25) y en las placas de contacto (29) estan dispuestos canales (39) para llevar un fluido refrigerante, estando dispuestas en una superficie exterior (28) del soporte en I (25) dos entradas (33) para suministrar el fluido refrigerante y una salida (33) para evacuar el fluido refrigerante, estando dispuestos los canales de refrigeracion (39) extendiendose de cada entrada (32) hacia las placas de contacto (29) y a traves del soporte en I (25) hacia la salida (33).
- 15. - Fuente de corriente (10) segun una de las reivindicaciones 7 a 14, caracterizada porque el circuito de excitacion (17) y el rectificador smcrono (16) estan dispuestos sobre al menos una pletina (35), estando dispuesta dicha pletina (35) en la superficie interior de al menos una placa de contacto (29), y cada pletina (35) del rectificador smcrono (16) y del circuito de excitacion (17) presenta aberturas (37), encima de las que estan dispuestos los elementos de conmutacion (24), y porque las superficies interiores de las placas de contacto (29) presentan en los puntos de las aberturas (37) en la pletina (35) del rectificador smcrono (16) escotaduras (36), especialmente escotaduras en forma de almenas, de tal manera que los elementos de conmutacion (24) se pueden poner en contacto sin lmeas a traves de las escotaduras (36) de la superficie interior de las placas de contacto (29), que pasan por las aberturas (37) de la pletina (35).
- 16. - Procedimiento para la refrigeracion de una fuente de corriente (10) para proporcionar una corriente continua, con un transformador de alta corriente (12) con al menos un devanado primario (13) y al menos un devanado secundario (14) con toma central, con un rectificador smcrono (16) conectado al al menos un devanado secundario (14) del transformador de alta corriente (12) con elementos de conmutacion (24) y con un circuito (17) para la excitacion de los elementos de conmutacion (24) del rectificador smcrono (16), con la ayuda de un fluido refrigerante, caracterizado porque el fluido refrigerante se lleva dentro de una placa de contacto y de un soporte en I del transformador de alta corriente, de tal forma que se refrigeran en primer lugar el al menos un circuito de excitacion (17) y el rectificador smcrono (16) y despues el al menos un devanado secundario (14) del transformador de alta corriente (12).
- 17. - Procedimiento de refrigeracion segun la reivindicacion 16, caracterizado porque el fluido refrigerante se lleva en un circuito cerrado en sf mismo.
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