ES2213107T3 - Transportador aereo electrico con transferencia de energia sin contacto. - Google Patents
Transportador aereo electrico con transferencia de energia sin contacto.Info
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Abstract
Transportador aéreo eléctrico con transferencia de energía sin contacto de un conductor de alimentación, guiado a lo largo de un carril de rodadura, conectado a una fuente de corriente alterna de alta frecuencia, y conductor de retorno a través de un colector, formado como núcleo de ferrita en forma de U con arrollamientos, que comprende la conducción de alimentación, sobre la parte de control y de potencia de una unidad de transporte que se puede desplazar sobre el carril de rodadura, caracterizado porque el conductor de retorno (7) está formado directamente por el carril de rodadura (1) y sobre el colector (6), formado por el núcleo de ferrita, están previstos dos arrollamientos (N01; N02), separados entre sí, concebidos de forma diferente, para proporcionar tensiones de alimentación (U01; U02) diferentemente elevadas para la parte de potencia o la parte de control de la unidad de transporte.
Description
Transportador aéreo eléctrico con transferencia
de energía sin contacto.
La invención se refiere a un transportador aéreo
eléctrico con transferencia de energía sin contacto de un conductor
de alimentación, guiado a lo largo de un carril de rodadura,
conectado a una fuente de corriente alterna de alta frecuencia, y
conductor de retorno a través de un colector, formado como núcleo
de ferrita en forma de U con arrollamientos, que comprende la
conducción de alimentación, sobre la parte de control y de potencia
de una unidad de transporte que se puede desplazar sobre el carril
de rodadura.
La transferencia inductiva sin contacto de
potencia eléctrica a unidades de transporte dotadas con
consumidores de electricidad guiados sobre carriles es conocida
desde hace tiempo. Por ejemplo, la publicación DE 44 46 779 describe
una disposición para la transferencia inductiva de energía sin
contacto para unidades de transporte, accionadas eléctricamente,
que se mueven sobre una vía cerrada. En esta disposición el
conductor de alimentación, mantenido a distancia del carril de
rodadura, el cual es alimentado por una fuente alterna de mayor
frecuencia, es abarcado en cada caso por el colector, el cual está
montado en la unidad de transporte correspondiente y está conectado
con el motor de accionamiento y la parte de control. El colector
consta de un núcleo de ferrita en forma de U con arrollamiento
montado en sus ramas. La transferencia de la potencia eléctrica
desde el conductor de alimentación del primario hacia los
arrollamientos del secundario tiene lugar sobre la base del
principio del transformador, donde a los diferentes consumidores
situados en la unidad de transporte se les pone a disposición un
nivel de corriente que corresponde a la demanda de potencia. Sin
embargo, dado que la parte de control de la unidad de transporte
tiene bastante con un suministro de corriente (24 V) muy inferior
al que es necesario para la parte de potencia, es necesaria una
complejidad de conmutación notable para el suministro de corriente
continua de 24 V a partir de un nivel de corriente continua de 560
V suministrado por el colector. La complejidad para el conductor de
retorno del suministro de energía para el primario, que en la
publicación DE 44 46 779 está formado por las paredes laterales de
una carcasa que rodea casi por completo el colector, es asimismo
muy grande.
La invención se plantea, por lo tanto, el
problema de proponer un transportador aéreo eléctrico con
transferencia sin contacto de la energía eléctrica el cual, con
respecto a la transferencia desde el primario a los diferentes
consumidores de las unidades de transporte, se pueda fabricar con
escasa complejidad.
El problema se resuelve según la invención con un
transportador aéreo eléctrico con transferencia de energía sin
contacto formado de acuerdo con las características previstas en la
reivindicación 1.
La idea fundamental de la invención consiste en
que el carril de rodadura, realizado en aluminio, es utilizado para
las unidades de transporte directamente como conductor de retorno.
En la combinación de esta medida con la disposición de dos
arrollamientos separados sobre el núcleo de ferrita (colector) en
forma de U, para poder suministrar de forma independiente entre sí
corrientes continuas de valores y capacidad de corriente diferentes
para la parte de control y para la parte de potencia de la unidad
de transporte y simplificar con ello claramente la conmutación para
el suministro del nivel de corriente más bajo, se reduce
notablemente la complejidad total para el suministro de corriente
hacia los consumidores de las unidades de transporte.
El suministro, según la invención, de la energía
eléctrica hacia las unidades de transporte no está limitado,
obviamente, a transportadores aéreos eléctricos sino que puede
utilizarse, asimismo de forma ventajosa, también en otros
transportadores en los cuales una unidad de transporte pueda ser
desplazada sobre un carril de rodadura y sea alimentada con
corriente mediante transferencia inductiva sin contacto. De esta
manera se pueden aprovechar las conocidas ventajas de las
instalaciones de transporte con transferencia de energía sin
contacto, que radican en la alta seguridad de funcionamiento,
incluso en condiciones de funcionamiento difíciles, así como en la
ausencia de mantenimiento y desgaste, con una complejidad menor.
De las reivindicaciones subordinadas y de la
siguiente descripción, de una forma de realización proporcionada a
título de ejemplo, resultan otras características importantes de la
invención como, p. ej. con respecto al tipo de suministro de una
corriente constante de frecuencia media al primario, la disposición
y sujeción del conductor de alimentación en un marco de sujeción,
especialmente formado, que se puede montar en el carril de rodadura,
la conformación eléctrica del colector o la conformación de puntos
de ramificación del transportador aéreo eléctrico.
Un ejemplo de realización de la invención se
explica con mayor detalle sobre la base del dibujo. En el dibujo,
las figuras muestran:
la Fig. 1, una representación esquemática de una
disposición para la transferencia sin contacto de energía eléctrica
sobre una unidad de transporte, la cual se puede mover sobre el
carril de rodadura de un transportador aéreo eléctrico;
la Fig. 2, una vista en sección, representada
parcialmente en perspectiva, de un portador de conductor de
alimentación, que se puede enganchar al carril de rodadura de un
transportador aéreo eléctrico, con codificación mecánica para la
detección de la posición;
la Fig. 3, una disposición de conexión para la
alimentación de corriente en el primario de la disposición para la
transferencia de energía sin contacto;
la Fig. 4, un esquema de conexiones de un
rectificador de puente previsto según la Fig. 3;
la Fig. 5, un esquema de conexiones de la fuente
de corriente constante para la alimentación de energía según la Fig.
3;
la Fig. 6, un esquema de conexiones de un
colector previsto sobre el secundario;
la Fig. 7, una representación del suministro de
una conducción de alimentación móvil en la zona de una ramificación
del monocarril; y
la Fig. 8, una representación de un punto de
ramificación según la Fig. 7, si bien con un bloque de seguridad
preconectado.
La disposición para la transferencia de energía
sin contacto según la Fig. 1 comprende un carril de rodadura 1
realizado en aluminio para la guía de una unidad de transporte (no
representada) dotada con una parte de control y una parte de
potencia para soportar y transportar cargas. En el carril de
rodadura 1 está montado un portador de conductor de alimentación 2
realizado en un material no conductor, preferentemente plástico,
que en su extremo libre, que se encuentra a distancia del carril de
rodadura 1, presenta una acanaladura de sujeción 3 (ver Fig. 2)
para acoger un conductor de alimentación 4 formado como cordón de
alta frecuencia. El portador de conductor de alimentación 2 está
dotado además - como muestra la Fig. 2 - con una codificación 5
mecánica para garantizar, con el escáner (no representado) montado
en la unidad de transporte, una detección de la posición absoluta
de la unidad de transporte. El portador de conductor de
alimentación 2 consta, en zonas curvadas del carril de rodadura 1,
de segmentos (no representados) cortos los cuales, como los
portadores de conductor de alimentación 2 lineales, se pueden
enganchar en soportes compactos 1a conectados con el carril de
rodadura 1. El portador de conductor de alimentación 2 sobresale al
interior de un colector 6 estructurado a modo de núcleo de ferrita
6.1 en forma de U, sobre cuyas dos ramas están dispuestos en cada
caso un arrollamiento N_{01} o N_{02}. Los arrollamientos
N_{01} y N_{02} están conectados con una electrónica de usuario
AE1 o AE2, las cuales proporcionan dos tensiones de alimentación
U_{01} y U_{02} separadas, para alimentar la unidad de
transporte con corriente continua (I_{01}; I_{02}). Los
arrollamientos N_{01} y N_{02} están concebidos de manera
diferente de tal manera que la tensión U_{01} y U_{02} se
proporciona con valores y capacidades de corriente diferentes, es
decir, por un lado, para la parte de potencia y, por el otro, para
la parte de control de la unidad de transporte correspondiente. Con
ello la complejidad de conexión para la electrónica de potencia es
muy pequeña. La baja tensión se puede utilizar también para el
suministro del pequeños consumidores. Los conductores de
alimentación 4 se encuentran en el núcleo de ferrita (colector 6)
en forma de U al menos a una profundidad del 40% de su profundidad
total, con el fin de garantizar la formación del flujo magnético en
el núcleo de ferrita y proporcionar números de
amperios-vuelta (N_{01} \cdot I_{01}, N_{02}
\cdot I_{02}) magnéticos suficientes.
La alimentación de corriente en el primario, que
consta del conductor de alimentación 4 y de un conductor de retorno
7, de la disposición para la transferencia sin contacto de energía
tiene lugar según la Fig. 3, desde una red de baja tensión
trifásica, a través de un rectificador de puente 8 de
6-impulsos, que proporciona una tensión de circuito
intermedio U_{z}. En la Fig. 4 se reproduce un esquema de
conexiones del rectificador de puente 8. Para la alimentación de
una corriente de frecuencia media constante se ha postconectado al
rectificador de puente 8, como fuente de corriente constante 9 (la
cual está representada en la Fig. 5 en un esquema), un ondulador PWM
10, que funciona sobre dos circuitos L/C 11 y un transformador de
salida 12. El ondulador PWM 10 determina la frecuencia de salida de
la corriente constante, mientras que los dos circuitos L/C 11 son
responsables de la calidad de la forma sinusoidal de la corriente
constante y de la limitación del espectro de interferencia a lo
largo del conductor de alimentación.
En el esquema según la Fig. 3 están representados
dos colectores 6, que se pueden mover a lo largo del conductor de
alimentación, dotados cada uno de ellos con un consumidor (no
representado), los cuales pueden pedir potencias diferentes. En la
Fig. 6 está representado un esquema de conexiones de un colector 6,
que se puede desplazar en el conductor de alimentación 4, con la
electrónica de usuario AE1 y AE2 indicada en la Fig. 1 para en cada
caso tensiones U_{01} y U_{02} con un valor diferente. En la
electrónica de usuario AE2 está designado con el signo de
referencia 13 un regulador (R_{s}) para la calidad del circuito
oscilante. A causa de la alimentación de corriente constante no se
producen, al mismo tiempo, efectos de retorno sobre colectores 6 en
cada caso contiguos. Para la compensación de las componentes de la
corriente y con ello para la elevación del efecto útil de la
instalación están dispuestos módulos de compensación 22, a lo largo
de la vía de transporte formada por el conductor de retorno 7 y el
conductor de alimentación 4, los cuales, en la Fig. 3, están
reproducidos mediante un condensador.
Mientras que el conductor de alimentación 4 es un
cordón de hilo fino que, en puntos mecánicamente críticos presenta
un aislamiento reforzado, se utiliza el carril de rodadura 1 como
conductor de retorno 7. Los elementos de carril de rodadura 1 que
sirven de conductor de retorno 7 están conectados con baja
impedancia para la así y todo necesaria conexión equipotencial,
mientras que en todos los puntos de dilatación están previstas
bandas de conexión a tierra flexibles (no representadas). El
conductor de alimentación 4 se puede utilizar también, con la ayuda
de técnicas especiales de modulación y demodulación, como canal de
comunicación para la programación y el control remoto de las
unidades de transporte.
La comunicación con la unidad de control (no
representada) conectada con la unidad de transporte tiene lugar
aquí, sin embargo, de manera conocida a través de los módulos
infrarrojos a través de los módulos radio integrados en la unidad
de control.
Cada unidad de control posee de manera estándar
un módulo infrarrojo Onbord, el cual es utilizado para la
programación y el control remoto del mecanismo de rodadura de la
unidad de transporte. Además estos módulos infrarrojos móviles
pueden comunicarse, en puntos escogidos del recorrido de la vía,
con estaciones de lectura-rotulación especiales, las
cuales son gestionadas de nuevo por el control de la instalación
superior. En estos puntos se pueden intercambiar informaciones de
estado y de mando y se pueden guardar en la unidad de control en
una memoria de datos segura contra apagones. Estos módulos IR se
pueden utilizar también, según la demanda, para funciones de
arranque/parada o similares.
De manera similar a la técnica IR, se pueden
utilizar también módulos radio, los cuales se pueden integrar como
parte integrante óptima de la unidad de control, si bien permiten
una comunicación permanente con el control de la instalación. A
causa de los alcances limitados en el entorno industrial hostil se
instala en este caso una interconexión de estaciones emisoras fijas
en la que cada estación representa una célula. Estas células
individuales se solapan de tal manera que todas las unidades de
transporte que se encuentran en el recorrido de la vía se pueden
alcanzar con seguridad. Esta interconexión de estaciones emisoras
es controlada y vigilada de tal manera que los dispositivos de
avance, al abandonar una célula, pueden ser dados de baja sin
pérdida de datos y vueltos a dar de alta en la siguiente célula.
Con esta técnica se pueden realizar también estimaciones de
contingentes aproximadas. En combinación con la detección de la
posición se obtiene una imagen transparente de la instalación
acerca de todos los carros y se pueden, dependiendo del ancho de
banda de comunicación, poner en marcha en la instalación procesos
de control superiores.
En la unidad de control se encuentra disponible
un escáner (no representado) el cual, con la ayuda de la
codificación 5 mecánica, realiza una detección de la posición
absoluta a lo largo de la trayectoria de desplazamiento. Además
está información es utilizada también para la regulación interna
del motor. Los saltos u otras discontinuidades en el desarrollo del
código absoluto se pueden guardar con seguridad de tensión nula en
la unidad de control, y se puede ser más tolerante a los errores en
la colocación del carril de código absoluto 5. Esta función es útil
en especial cuando el escáner explora los portadores de conductores
de alimentación 2, los cuales están dotados con una codificación 5
mecánica.
La unidad de control está estructurada de tal
manera que puede controlar directamente un motor con engranaje
reductor estándar con una rueda, montada en el lado del
accionamiento, que se hace cargo de las propiedades de accionar y
portar, y freno electromecánico o una unidad de motor lineal con
dispositivo de frenado electromecánico como freno de parada
puro.
En las zonas de ramificación del transportador
aéreo eléctrico, como agujas, cruces, estaciones de elevación,
descenso y desplazamiento están previstos, como muestra la Fig. 7,
conductores de alimentación 14 móviles montados en una estación
móvil 18, los cuales pueden ser alimentados con corriente de alta
frecuencia por un módulo de alimentación 15, instalado de manera
fija en las proximidades del monocarril, el cual está conectado a
través de un cable de alimentación 16 y un módulo de alimentación 17
móvil con el conductor de alimentación 14 móvil.
Como muestra la Fig. 8 están formados, antes de y
en las ramificaciones, segmentos de PARADA DE EMERGENCIA y bloques
de seguridad 19, los cuales están conectados a módulos de
suministro 20 instalados de manera fija en las proximidades del
monocarril para crear, con una complejidad de conmutación
convencional, segmentos de desconexión parciales. El módulo de
suministro 20 está estructurado de tal manera que puede ser
conectado, mediante un cable de alimentación 21, a un módulo de
alimentación 17.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1 \+ carril de rodadura (conductor de retorno)\cr 1a \+ soporte
compacto\cr 2 \+ portador de conductor de alimentación\cr 3 \+
acanaladura de sujeción\cr 4 \+ conductor de alimentación\cr 5 \+
codificación mecánica (codificación de\cr \+ ranuras)\cr 6 \+
colector (SAE1, SAE2)\cr 6.1 \+ núcleo de ferrita\cr 7 \+
conductor de retorno\cr 8 \+ rectificador de puente de
6-impulsos (GR)\cr 9 \+ fuente de corriente
constante\cr 10 \+ ondulador PWM\cr 11 \+ circuito L/C\cr 12 \+
transformador de salida\cr 13 \+ regulador (RS)\cr 14 \+ conductor
de alimentación móvil\cr 15 \+ módulo de alimentación
estacionario\cr \+ (VME)\cr 16, 21 \+ cable de alimentación\cr 17
\+ módulo de alimentación móvil (VME)\cr 18 \+ sección móvil\cr 19
\+ bloque de seguridad\cr 20 \+ módulo de suministro (VMS)\cr 22
\+ módulos de compensación\cr AE1 \+ electrónica de usuario\cr AE2
\+ electrónica de usuario\cr N _{01} , N _{02} \+ arrollamientos
de 6\cr U _{01} , U _{02} \+ tensión de alimentación para la
unidad de\cr \+ transporte\cr U _{z} \+ tensión de circuito
intermedio\cr I _{1} \+ corriente de frecuencia
media\cr}
Claims (11)
1. Transportador aéreo eléctrico con
transferencia de energía sin contacto de un conductor de
alimentación, guiado a lo largo de un carril de rodadura, conectado
a una fuente de corriente alterna de alta frecuencia, y conductor
de retorno a través de un colector, formado como núcleo de ferrita
en forma de U con arrollamientos, que comprende la conducción de
alimentación, sobre la parte de control y de potencia de una unidad
de transporte que se puede desplazar sobre el carril de rodadura,
caracterizado porque el conductor de retorno (7) está
formado directamente por el carril de rodadura (1) y sobre el
colector (6), formado por el núcleo de ferrita, están previstos dos
arrollamientos (N_{01}; N_{02}), separados entre sí, concebidos
de forma diferente, para proporcionar tensiones de alimentación
(U_{01}; U_{02}) diferentemente elevadas para la parte de
potencia o la parte de control de la unidad de transporte.
2. Transportador aéreo eléctrico según la
reivindicación 1, caracterizado porque el conductor de
alimentación (4), que consta de cordones de alta potencia, está
sujeto en un portador de conductor de alimentación (2), sujeto
aislado en el carril de rodadura (1), realizado en segmentos
individuales lineales y cortos en forma de placas.
3. Transportador aéreo eléctrico según la
reivindicación 2, caracterizado porque los segmentos del
portador de conductor de alimentación (2) se pueden enganchar en un
soporte compacto (1a) sujeto al carril de rodadura (1) y,
frontalmente, chocan entre sí o se pueden enchufar entre sí.
4. Transportador aéreo eléctrico según las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque en el extremo
libre del portador de conductor de alimentación (2) alejado del
carril de rodadura (1) está formada una acanaladura de sujeción (3)
para acoger el conductor de alimentación (4).
5. Transportador aéreo eléctrico según una de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque en el portador
de conductor de alimentación (2) en forma de placas está prevista
una codificación (5) mecánica en forma de una codificación de
ranuras para la detección de la posición de las unidades de
transporte con un escáner dispuesto en éstas.
6. Transportador aéreo eléctrico según la
reivindicación 1, caracterizado porque el conductor de
alimentación y de retorno (4, 7) están conectados a una red de baja
tensión trifásica, a través de un rectificador de puente de
6-impulsos (8) para proporcionar una tensión de
circuito intermedio (V_{z}) y una fuente de corriente constante
(9) con ondulador PWM (10), que trabaja sobre dos circuitos L/C
(11) y un transformador de salida (12), con el fin de suministrar
en el conductor de alimentación (4) una corriente constante de una
frecuencia más alta determinada.
7. Transportador aéreo eléctrico según la
reivindicación 6, caracterizado porque la corriente
constante suministrada en el primario presenta una frecuencia media
\leq 20 kHz.
8. Transportador aéreo eléctrico según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la programación
y control remoto de las unidades de transporte tienen lugar a
través de módulos infrarrojos o radio integrados en su parte de
control.
9. Transportador aéreo eléctrico según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el conductor de
alimentación (4) se puede utilizar, usando determinadas técnicas de
circuito de modulación y de demodulación, como canal de
comunicación para la programación y el control remoto de unidades de
transporte.
10. Transportador aéreo eléctrico según una de
las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en sus
zonas de ramificación está previsto en cada caso un conductor de
alimentación (14) móvil, dispuesto en una sección móvil (18), con
un módulo de alimentación (17) móvil, el cual es alimentado, a
través de un cable de alimentación (16), por un módulo de
alimentación (15) instalado de forma fija.
11. Transportador aéreo eléctrico según una de
las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque antes de o
en las ramificaciones están dispuestos segmentos de PARADA DE
EMERGENCIA y bloques de seguridad (19), los cuales están conectados
a módulos de suministro (20) instalados de forma fija en las
proximidades del monocarril, en el que el módulo de suministro (20)
afectado se puede conectar, mediante un cable de alimentación (21),
a un módulo de alimentación (17) móvil.
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