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ES2380205T3 - Caja de empalmes para sistemas fotovoltaicos - Google Patents

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ES2380205T3
ES2380205T3 ES09791985T ES09791985T ES2380205T3 ES 2380205 T3 ES2380205 T3 ES 2380205T3 ES 09791985 T ES09791985 T ES 09791985T ES 09791985 T ES09791985 T ES 09791985T ES 2380205 T3 ES2380205 T3 ES 2380205T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
junction box
cover
base
connectors
housing
Prior art date
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Active
Application number
ES09791985T
Other languages
English (en)
Inventor
William J. Coyle
Vincent Giglio
Michael Jerome
Thomas A. Jerome
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heyco Inc
Original Assignee
Heyco Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heyco Inc filed Critical Heyco Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2380205T3 publication Critical patent/ES2380205T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/02—Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure
    • H05K7/026—Multiple connections subassemblies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
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    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H01R13/10—Sockets for co-operation with pins or blades
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

Una caja de empalmes eléctricos (10, 210) que comprende: un alojamiento (12, 212) que tiene una superficie exterior, una parte interior, una pluralidad de receptáculos (54, 254) posicionados dentro de dicha parte interior, incluyendo cada pluralidad de receptáculos (54, 254) un par de rebordes (64a) y una parte plana (58) embutida entre dicho par de rebordes (64a), una pluralidad de canales guía (66) extendiéndose cada uno desde dicha superficie exterior a dicha parte interior, incluyendo cada pluralidad de canales guía (66) un extremo exterior ubicado en dicha superficie exterior, un extremo interior ubicado dentro de dicha parte interior en comunicación con una de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) y medios de guía, ubicados entre dichos extremos interiores y exteriores, para guiar una de una pluralidad de tiras de lámina conductoras eléctricas (122, 322) desde una primera dirección a una segunda dirección diferente de dicha primera dirección, incluyendo dicho medio de guía una primera pared (56) que tiene una superficie convexa (60), y una segunda pared (62) separada de dicha primera pared y que tiene una superficie cóncava (64), teniendo dichos extremos interiores y exteriores de dicho canal guía (66) diferentes orientaciones, en la que la tira de lámina (122, 322) puede extenderse a través de dicho canal guía (66) en una forma no lineal; y una pluralidad de barras conductoras (106, 306), cada una de las cuales incluye una parte central (108, 308) y un par de brazos (110, 310) que se extienden lateralmente desde las mismas, en el que cada una de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) de dicho alojamiento (12, 212) tiene el tamaño y la forma adecuados para recibir una de dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306) de modo que dichos brazos (110, 310) de una de dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306) descansen sobre dichos rebordes (64a) de la correspondiente de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) y dicha parte central (108, 308) de dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306) se asiente sobre dicha parte plana (58) de la correspondiente de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254), en la que una de dicha pluralidad de tiras de lámina (122, 322) está dirigida entre dicha parte plana (58) de la correspondiente de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) y dicha parte central (108, 308) de la correspondiente de dicha pluralidad de barras receptoras (106, 306) cuando la tira de lámina (122, 322) es recibida por la correspondiente de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) y en el que cada una de la pluralidad de dichas tiras de lámina (122, 322) puede conectarse a la correspondiente de dicha pluralidad de barras receptoras (106, 306) .

Description

Caja de empalmes para sistemas fotovoltaicos
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a una caja de empalmes eléctricos y, más concretamente, a una caja de empalmes eléctricos para utilizar en conexión con sistemas fotovoltaicos.
Técnica anterior
Existe una creciente necesidad de fuentes de energía renovables, siendo la más importante la energía solar. Como resultado, el uso de sistemas fotovoltaicos ha aumentado exponencialmente en los últimos años. Una caja de empalmes eléctricos es una parte integral de un sistema fotovoltaico ya que proporciona conexiones eléctricas entre paneles solares individuales (esto es, módulos fotovoltaicos) de un conjunto solar y entre los paneles solares a otros componentes del sistema (ej. un inversor CC/AC, etc.). Por consiguiente, la fiabilidad de la caja de empalmes es crucial para mantener un sistema fotovoltaico fiable y eficiente. Sin embargo, las actuales cajas de empalmes conocidas de los documentos EP0999601, US 2008/0149385 y US 2007/0249189 tienen una construcción compleja y su instalación puede resultar laboriosa. Asimismo, las actuales cajas de empalmes no proporcionan conexiones eléctricas, y su duración es baja. Por lo tanto, se necesita una caja de empalmes que tenga una construcción sencilla y sea fácil de instalar mientras mantiene una conexión eléctrica fiable entre los componentes de un sistema fotovoltaico y sea lo suficientemente duradera como para resistir una amplia variedad de condiciones medioambientales.
Divulgación de la invención
La presente invención supera las desventajas y deficiencias de la técnica anterior tratadas anteriormente proporcionando una caja de empalmes para un sistema fotovoltaico que incluye un alojamiento que cuenta con una base y una cubierta unidas a esta de forma desmontable. Una pluralidad de canales guía se extiende desde una superficie exterior del alojamiento a una parte interior del mismo. Los canales guía tienen el tamaño y la forma para recibir una pluralidad de tiras de láminas conductoras de un conjunto de paneles solares. Cuando las tiras de láminas son introducidas en los canales guía, son guiadas y posicionadas adecuadamente dentro de los receptáculos correspondientes. Cada receptáculo tiene el tamaño y la forma adecuados para recibir una barra conductora. Cada tira de lámina está conectada a una barra conductora correspondiente mediante un conector de inserción baja. Cuando la cubierta está totalmente acoplada a la base, los bulones que se extienden desde la cubierta presionan los conectores, creando una tensión de resorte que, a su vez, aprieta y retiene la tira de lámina asociada. Como resultado, se obtiene una conexión física y eléctrica fiable entre las tiras de la lámina y las barras conductoras.
La caja de empalmes incluye además un disipador térmico que tiene una pluralidad de aletas que sobresalen hacia fuera desde el alojamiento. Por consiguiente, el calor se disipa hacia fuera del alojamiento.
Específicamente, la presente invención ha sido adaptada para ser utilizada en conexión con los sistemas fotovoltaicos. Sin embargo, la presente invención puede utilizarse en conexión con otros sistemas generadores de energía. Se advertirán más claramente otras características y ventajas al leer la siguiente descripción detallada de una realización ejemplar de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Se hace referencia a la siguiente descripción detallada de la realización ejemplar considerada en combinación con
los dibujos que acompañan, en los que:
La figura 1 es una vista superior en perspectiva de una caja de empalmes construida de acuerdo con una
realización ejemplar de la presente invención;
la figura 2 es una vista inferior en perspectiva de la caja de empalmes mostrada en la figura 1;
la figura 3 es una vista de despiece en perspectiva, mirada desde arriba, de la caja de empalmes mostrada en
la figura 1;
la figura 4 es una vista superior en perspectiva de la caja de empalmes mostrada en la figura 1 con una
cubierta empleada por la caja de empalmes retirada;
la figura 5 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de sección 5-5 y desde la
dirección de las flechas, de la caja de empalmes mostrada en la figura 1;
la figura 6 es una vista superior en perspectiva de una caja de empalmes construida de acuerdo con otra realización ejemplar de la presente invención; la figura 7 es una vista de despiece en perspectiva, mirada desde arriba, de la caja de empalmes mostrada en la figura 6; y la figura 8 es una vista superior de despiece de la caja de empalmes mostrada en la figura 6 con una cubierta empleada por la caja de empalmes retirada.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
En referencia a las figuras 1 y 2, una caja de empalmes eléctricos 10 incluye un alojamiento con forma rectangular 12 que tiene una base 14 y una cubierta 16 unidas de forma desmontable a la base 14. La base 14 y la cubierta 16 son componentes separados y diferentes, pero pueden formar una construcción unitaria. El alojamiento 12 está fabricado en un polímero termoplástico, como policarbonato. Sin embargo, el alojamiento 12 puede estar fabricado en cualquier otro material adecuado conocido en la técnica, especialmente materiales que posean propiedades aislantes de electricidad. Aunque el alojamiento 12 tenga forma rectangular, puede presentar otras formas y tamaños (ej. cuadrado, oblongo, circular, elíptico, etc.) para adaptarse a varias aplicaciones.
En referencia a las figuras 2 y 3, la base 14 incluye un suelo 18 que tiene una superficie interior 20 y una superficie exterior 22 opuesta a esta, y una pared 24que se extiende hacia fuera desde el suelo 18 y alrededor del perímetro del mismo. La pared 24 tiene una superficie interior 26 y una superficie exterior 28 opuesta a esta, e incluye paredes delanteras y traseras 30, 32, posicionadas de forma opuesta y paralela entre sí y un par de paredes laterales 34, 36 que se extienden entre las paredes delanteras y traseras 30, 32 y en paralelo entre sí. En referencia particular a la figura 3, una superficie superior 38 de la pared delantera 30 incluye un par de muescas con forma semicircular 40a, 40b que están separadas entre sí y se extienden desde la superficie exterior 28 a la superficie interior 26 de la pared delantera 30. La finalidad de las muescas 40a, 40b se explicará con más detalle a continuación.
En referencia a las figuras 1 y 3, la superficie exterior 28 de la pared delantera 30 incluye un par de lengüetas de bloqueo 42 que se extienden hacia fuera de las mismas, mientras que las superficies exteriores 28 de las paredes laterales 34, 36 incluyen una lengüeta de bloqueo 44 (la lengüeta de bloqueo en la pared lateral 34 no se muestra en las figuras). Las funciones de las lengüetas de bloqueo 42 y las lengüetas de bloqueo 44 se explicarán con más detalle a continuación. Cada una de las paredes laterales 34, 36 incluye una parte inclinada 46 cuya finalidad se explicará a continuación. Un entrante alargado con forma rectangular 48 se forma en la pared trasera 32 y se extiende desde la superficie interior 26 a la superficie exterior 28 del mismo. El entrante 48 está flanqueado por un par de postes de forma rectangular 50a, 50b que se extienden hacia arriba desde el suelo 18 y están posicionados de forma adyacente a la pared trasera 32. Cada uno de los postes 50a, 50b incluye una abertura con forma rectangular 50c, 50d, respectivamente. Las finalidades y funciones del entrante 48 y los postes 50a, 50b se describirán más adelante.
En referencia a las figuras 3 y 5, la base 14 incluye un bloque de terminal integral 52 que tiene una pluralidad de receptáculos con forma rectangular 54 alineados linealmente y separados entre sí. Aunque la caja de empalmes 10 tiene los cuatro receptáculos 54, puede incluir más o menos de cuatro. En referencia particular a la figura 5, cada receptáculo 54 incluye una primera pared 56 que pasa de una parte plana 58, que está posicionada próxima a la superficie interior 20 del suelo 18, a una parte convexa 60 que se extiende hasta la superficie exterior 22 del suelo 18 (véase la figura 5). Cada uno de los receptáculos 54 incluye asimismo una segunda pared 62 que tiene una superficie cóncava 64 y que está separada de la primera pared 56. En referencia a la figura 3, cada uno de los receptáculos 54 incluye un par de rebordes 64a, que junto con la primera y la segunda pared 56, 62 forman un canal guía 66. El canal guía 66 termina en una abertura correspondiente con forma rectangular 68 en la superficie exterior 22 del suelo 18 (no mostrado en las figuras 3 y 5, pero se observa en la figura 2). Cada uno de los rebordes posicionados en la zona más interna 64a (esto es, aquellos que no son adyacentes a las paredes laterales 34, 36) incluye un división 70 de forma rectangular que se extiende en sentido ascendente desde este. La finalidad y función de las divisiones 70 se describirá a continuación.
En referencia brevemente a la figura 2, la superficie exterior del suelo 18 incluye una ranura con forma rectangular 72 formada alrededor del perímetro del mismo. La finalidad y función de la ranura 72 se explicará a continuación. Alternativamente, no es necesario incluir la ranura 72.
En referencia de nuevo a las figuras 3 y 5, la cubierta 16 incluye una superficie exterior 76 y una superficie interior 78 opuesta a esta, y una pared 80 que se extiende hacia fuera desde la superficie interior 78 y alrededor del
perímetro del mismo. La pared 80 incluye paredes delanteras y traseras 82, 84, posicionadas de forma opuesta y paralela entre sí y un par de paredes laterales 86, 88 que se extienden entre las paredes delanteras y traseras 82, 84 y en paralelo entre sí. La cubierta 16 tiene un tamaño y una forma adecuados para acoplarse a la base 14. En este sentido, la cubierta 16 incluye un par de miembros de pestillo 90a, 90b que se extienden desde la pared delantera 82, un par de miembros de pestillo 92a, 92b que se extienden desde las respectivas paredes laterales 86, 88 y un par de miembros de gancho 94a, 94b que se extienden desde una pared trasera 84 y están separados entre sí. Los miembros de gancho 94a, 94b están insertados en las aberturas 50c, 50d, respectivamente, y se acoplan de forma articulada a los postes 50a, 50b de la base 14 (no mostrados en las figuras). La pared delantera 82 incluye un par de muescas separadas con forma semicircular 96a, 96b. Cuando la cubierta 16 y la base 14 están completamente acopladas entre sí, los miembros de pestillo 90a, 90b se traban con las lengüetas de bloqueo 42 respectivamente, mientras que los miembros de pestillo 92a, 92b se traban con las lengüetas de bloqueo 44, respectivamente. Asimismo, cuando la cubierta 16 y la base 14 están totalmente acopladas entre sí, las muescas 40a, 96a colaboran para formar una abertura con forma circular 98a, mientras que las muescas 40b, 96b colaboran para formar una abertura de forma circular 98b (no mostrada en las figuras 3 y 5, pero se observa en las figuras 1 y 2). La finalidad y función de las aberturas 98a, 98b se explicarán a continuación. Puede introducirse una junta entre la cubierta 16 y la base 14 para formar un sello entre ambas (no mostrado en las figuras) ante las condiciones ambientales externas, como las condiciones meteorológicas y las partículas extrañas.
En referencia a las figuras 1 y 3, se forma un conducto de ventilación 100 dentro de la cubierta 16, que se extiende desde la superficie exterior 76 a la superficie interior 78 de la misma. Un filtro 102 cubre el conducto de ventilación 100 en la superficie interior 78 de la cubierta 16. El filtro 102 puede estar hecho de material GOR-TEX® pero puede estar hecho de otros materiales adecuados conocidos en la técnica. La finalidad y función del conducto de ventilación 100 y el filtro 102 se describirán más adelante.
En referencia a la figura 5, una pluralidad de bulones 104 se extiende hacia fuera desde la superficie interior 78 de la cubierta 16. Los bulones 104 están dispuestos linealmente y separados unos de otros. La finalidad y función de los bulones 104 se explicarán a continuación.
En referencia a las figuras 3 y 4, la caja de empalmes 10 incluye una pluralidad de barras conductoras 106, teniendo cada una parte central 108 y un par de brazos 110 que se extienden lateralmente desde ellas. Las barras conductoras 106 están fabricadas en latón estañado, pero pueden estar hechas de otros materiales adecuados conocidos en la técnica. Cada barra conductora 106 está posicionada dentro de uno de los receptáculos 54 correspondientes de modo que los brazos 110 descansan sobre los rebordes 64a adyacentes a la parte plana 58, respectivamente, mientras que la parte central 108 de la misma se asienta sobre la parte plana 58. Cada una de las divisiones 70 separa físicamente uno de los brazos 110 de una de las barras conductoras 106 de uno de los brazos 110 de otra barra conductora posicionada de manera adyacente 106.
En referencia a las figuras 3 y 5, la caja de empalmes 10 incluye un disipador térmico 112 que tiene una parte de montaje 114 y una pluralidad de aletas 116 que se extienden desde ella y separadas entre sí. La parte de montaje 114 del disipador térmico 112 está posicionada dentro del entrante 48 de la base 14, y está fijada en su sitio por la cubierta 16 cuando está completamente acoplada a la base 14. En dicha posición, las aletas 116 del disipador térmico 112 se extienden hacia fuera y externamente desde la base 14. El disipador térmico 112 está fabricado en aluminio anodizado, pero puede estar hecho de otros materiales conductores térmicos conocidos en la técnica, como por ejemplo, el cobre.
En referencia a la figura 3, una pluralidad de diodos 118 están montados linealmente en la parte de montaje 114 del disipador térmico 112. Los diodos 118 pueden estar montados en el disipador térmico mediante cualquier medio suficiente conocido en la técnica, como por ejemplo, remaches o adhesivos. Cada uno de los diodos 118 incluye un par de cables 120. Como se muestra en la figura 4, uno de los pares de cables 120 de uno de los diodos 118 está unido (por ejemplo, fijado por presión, soldado) a uno de los brazos 110 de una de las barras conductoras 106, mientras que el otro par de cables 120 del diodo 118 está unido a uno de los brazos 110 de otra barra conductora adyacente 106. Como resultado, cada una de las barras conductoras 106 está conectada eléctricamente a otra. Los diodos 118 son diodos del paquete T0220 fabricados por Diotec Semiconductor AG de Alemania, número de modelo SBT1840. Sin embargo, los diodos 118 pueden estar realizados por otros fabricantes y/o consistir en cualquier tipo de diodo adecuado o componente equivalente.
En referencia a las figuras 3 y 5, caja de empalmes 10 está adaptada para recibir una o más tiras de lámina flexibles 122 de un conjunto de paneles solares (no mostrado en las figuras). Las tiras de lámina 122 conducen la energía del conjunto de panel solar y sobresalen normalmente del sustrato del panel solar (no mostrado en las figuras). Por consiguiente, las tiras 122 están hechas de un material conductor flexible, como cobre niquelado, pero
podrían estar hechas de otros materiales conductores. Un extremo libre 124 de la tira de lámina 122 se introduce en una de las aberturas 68 en la superficie exterior 22 del suelo 18, se desliza a través y es guiado dentro del canal de guía 66, y sale del receptáculo 54 entre la parte central 108 de la barra conductora 106 y la parte plana 58 del receptáculo 54. El canal guía 66 tiene el tamaño y la forma para permitir que la tira de lámina 122 sea guiada fácilmente a su posición (esto es, entre la parte central 108 de la barra conductora 106 y la parte plana 58 del receptáculo 54). El extremo libre 124 de la tira de lámina 122 está doblado preferiblemente de forma que envuelva la parte central 108 de la barra conductora 106 y entre los brazos 110 de la misma, aumentando de este modo el área de contacto. Cada una de las tiras de lámina restantes 122 está conectada a una de las restantes barras conductoras 106 de forma idéntica a como se ha descrito anteriormente (véase también la figura 2).
En referencia a las figuras 3 a 5, una vez que las tiras de lámina 122 están en posición, los conectores hembra de inserción baja 126 sujetan las tiras de lámina 122 a las barras conductoras 106 para garantizar una conexión física y eléctrica fiable entre ellas. Los conectores 126 se conectan y desconectan de forma rápida y fácil a las barras conductoras 106. Los conectores 126 consisten en conectores hembra de cordón fabricados por Heyco Products, Inc. de Toms River, Nueva Jersey, número de pieza 1155/7279. Los conectores 126 están fabricados en latón estañado, pero pueden estar hechos de otros materiales conductores eléctricos conocidos en la técnica. Como se muestra en las figuras, un cable eléctrico 128a está conectado a uno de los conectores 126 mientras que un cable eléctrico 128b está conectado a otro de los conectores 126. Las aberturas 98a, 98b proporcionan vías de entrada para los cables eléctricos 128a, 128b, respectivamente, al interior del alojamiento 12. Los conectores restantes 126 se utilizan para mantener la conexión física y eléctrica entre la tira de lámina asociada 122 y la barra conductora
106. Aunque los cables 128a, 128b están posicionados como se muestra, pueden estar unidos a cualquiera de los conectores 126, como se desee. También ha de tenerse en cuenta que las partes inclinadas 46 de las paredes laterales 34, 36 de la base 14 proporcionan una mejor maniobrabilidad por parte del usuario para conectar y desconectar los conectores 126.
Los cables eléctricos 128a, 128b sirven como las conexiones positivas y negativas, respectivamente, hacia y desde la caja de empalmes 10. En este sentido, los extremos libres 130a, 130b de los cables 128a, 128b pueden incluir conectores machos o hembras para la conexión física y eléctrica a, por ejemplo, un inversor de potencia CC/CA, cajas de empalme adicionales 10, o cables de extensión (no mostradas en las figuras). Por ejemplo, el cable eléctrico positivo 128a de la primera caja de empalmes 10 puede estar acoplado al cable eléctrico negativo 128b de la segunda caja de empalmes 10, mientras que el cable eléctrico negativo 128a de la primera caja de empalmes 10 podría estar acoplado al cable eléctrico positivo 128a de una tercera caja de empalmes 10 (no mostrada en las figuras). Por consiguiente, la caja de empalmes 10 puede utilizarse para conectar eléctricamente un conjunto de paneles solares en serie o en paralelo.
En referencia a la figura 5, una vez que los conectores 126 están en su sitio, la cubierta 16 se une a la base 14. Cuando la cubierta 16 está totalmente unida a la base 14, cada uno de los bulones 104 es forzado contra uno de los conectores correspondientes 126, comprimiéndolo aún más y creando una tensión de resorte en él que, a su vez, aprieta y retiene la tira de lámina asociada 122. Como resultado, se obtiene una conexión física y eléctrica fiable entre las tiras de la lámina 122 y las barras conductoras 106.
La caja de empalmes 10 está unida normalmente a la parte inferior plana de un panel solar, pero puede estar unida a otras superficies adecuadas (no mostradas en las figuras). En referencia a la figura 2, la ranura 72 de la base 14 tiene el tamaño y la forma adecuadas para recibir sellante/adhesivo, como silicona o epoxi, de modo que la caja de empalmes 10 pueda estar unida a la parte inferior del panel solar (no mostrado en las figuras). Para un panel solar montado sobre un tejado, el perfil de la caja de empalmes 10 puede ser lo suficientemente fino para estar montado entre la parte inferior del panel solar y un tejado (no mostrado en las figuras).
Cuando la caja de empalmes 10 está totalmente montada y conectada al sistema fotovoltaico, la corriente generada por el panel solar se transfiere a la caja de empalmes 10 a través de las tiras de lámina 122 y fluye a través de las barras conductoras 106 y diodos 118. Como se ha indicado anteriormente, los cables eléctricos 128a, 128b sirven como conexiones positivas y negativas y, a su vez, puede estar conectados eléctricamente a un inversor de potencia CC/CA o a cajas de empalme adicionales 10 (no mostradas en las figuras).
Determinadas características de la caja de empalmes 10 descritas en la presente memoria permiten que funcione de forma eficiente, a la vez que la protege de condiciones medioambientales rigurosas. Por ejemplo, el disipador térmico 112 disipa calor del interior del alojamiento 12, especialmente el calor generado por los diodos 118, a la atmósfera externa a través de las aletas 116. Dado que la disipación se produce fuera del alojamiento 12, la temperatura del interior del alojamiento 12 se mantiene a niveles relativamente bajos, y por lo tanto, los componentes internos de la caja de empalmes 10 están protegidos del daño provocado por el calor extremo.
Asimismo, el conducto de ventilación 100 y el filtro 102 permite que la presión y el aire cargado de humedad pasen hacia fuera desde el interior del alojamiento 12 a la atmósfera, mientras que solo permite que el aire pase de la atmósfera al interior. Como resultado, se mantiene el equilibro de presión dentro del alojamiento 12, protegiendo de este modo la caja de empalmes 10 del daño provocado por los niveles de presión peligrosos. El filtro 102 también impide que las partículas extrañas entren en el alojamiento 12.
Los diodos 118 tienen características de derivación, de modo que conducirán electricidad si un panel solar asociado pasa a tener polarización inversa. Por ejemplo, si falla un panel solar en una cadena de serie, debido a sombra, celdas rotas u otros factores, puede producir tanta resistencia que los otros paneles en esa cadena se corten. Asimismo, los paneles no afectados puede proporcionar corriente a través del panel afectado, generando grandes pérdidas de potencia y creando posiblemente puntos calientes y avería de las células solares. Por lo tanto, los diodos 118 crean una vía alrededor del panel solar deshabilitado y lo protege de la destrucción térmica mientras los otros paneles están expuestos a plena luz.
En caso de que la caja de empalmes 10 requiera una reparación o mantenimiento, la cubierta 16 se abre o retira bajando los miembros de pestillo 90a, 90b y los miembros de pestillo 92a, 92b de sus posiciones no bloqueadas (esto, es liberadas), lo que permite que la cubierta 16 gire mediante los miembros de gancho 94a, 94b en los postes 50a, 50b. Los miembros de pestillo 90a, 90b y los miembros de pestillo 92a, 92b están configurados preferiblemente para ser liberados con una herramienta apropiada, con el fin de evitar la manipulación de la caja de empalmes 10. Cuando la cubierta 16 se abre o retira, se libera la tensión de resorte en los conectores 126 por los resortes, y los conectores 126 pueden desconectarse fácil y rápidamente. Dado que los conectores 126 poseen características de conexión y desconexión fácil y rápida, se minimiza cualquier daño potencial a los paneles solares por parte del usuario.
Una realización alternativa de una caja de empalmes construida de acuerdo con la presente invención se ilustra en las figuras 6 a 8. Para facilitar la consideración y la discusión, todos los elementos, estén o no ilustrados en las figuras 6 a 8, que se corresponden con los elementos descritos anteriormente con respecto a las figuras 1 a 5, han sido designados con números de referencia correspondientes aumentados en doscientos (200). Los nuevos elementos ilustrados en las figuras 6 a 8 que no tienen homólogos en las figuras 1 a 5 están designados por números de referencia impares. La realización representada por las figuras 6 a 8 está construida y opera de la misma forma que la caja de empalmes 10 mostrada en las figuras 1 a 5, excepto como se describe a continuación.
Con referencia a las figuras 6 a 8, una caja de empalmes eléctricos 210 incluye un alojamiento con forma rectangular 212 que tiene una base 214y una cubierta 216 unidas de forma desmontable a la base 214. La base 214 y la cubierta 216 son componentes separados y diferentes, pero pueden tener una construcción unitaria. Una junta 217 está posicionada entre la cubierta 216 y la base 214 para formar un sello entre ambas (véase la figura 7) ante las condiciones medioambientales externas, como las condiciones meteorológicas y las partículas extrañas.
En referencia a las figuras 6 y 8, una pared delantera 230 de la base 214 incluye un par de receptáculos de bloqueo 243a, 243b que se extienden hacia fuera de la superficie exterior, mientras que las superficies exteriores 228 de las paredes laterales 234, 236 incluyen lengüetas de bloqueo 245 en ellas (la lengüeta de bloqueo en la pared lateral 234 no se muestra completamente en las figuras). La cubierta 216 incluye un par de miembros de pestillo 291 a, 291 b que se extienden desde una pared delantera 282 de la misma. Un par de alas laterales 293a, 293b con miembros de pestillo asociados 295a, 295b que se extienden desde las respectivas paredes laterales 286 de la cubierta 216. Cuando la cubierta 216 y la base 214 están completamente acopladas entre sí, los miembros de pestillo 291a, 291b de la cubierta 216 se traban con los receptáculos de bloqueo 243a, 243b de la base 214, respectivamente, mientras que los miembros de pestillo 295a, 295b de la cubierta 216 se traban con las lengüetas de bloqueo 245 de la base 214. Las alas laterales 293a, 293b de la cubierta 216 aumentan el frotamiento y el espacio a efectos de aislamiento.
En referencia a la figura 7, se forma un conducto de ventilación 300 dentro de la cubierta 216, que se extiende desde la superficie exterior 276 a una superficie interior de la misma. Un filtro 302 cubre el conducto de ventilación 300 en la superficie interior de la cubierta 216. El filtro 302 puede estar hecho de material GOR-TEX® pero puede estar hecho de otros materiales adecuados conocidos en la técnica.
En referencia a las figuras 7 y 8, la base 212 incluye una pluralidad de paredes 271 que se extienden en sentido ascendente desde un suelo 218 de las mismas. Cada una de las paredes 271 está yuxtapuesta a un bloque de terminal 252 y está posicionada de manera desviada entre un par de receptáculos adyacentes 254. Una pluralidad de barras conductoras 306, teniendo cada una una parte central 308 y un par de brazos 310 que se extienden lateralmente desde estas, están posicionadas dentro de los receptáculos. Cada uno de los brazos 310 de las barras
conductoras 306 incluye una lengüeta de lanza 311 para retenerla dentro de su receptáculo correspondiente 254.
En referencia todavía a las figuras 7 y 8, la caja de empalmes 210 incluye un disipador térmico 312 que tiene una parte de montaje 314 y una pluralidad de aletas 316 que se extienden desde ella y separadas entre sí. Un aislante conductor térmico 317 (como se muestra en la figura 7) se inserta en la parte de montaje 314 del disipador térmico 312, mientras que una pluralidad de diodos 318 están montados linealmente con respecto a la parte de montaje 314 del disipador térmico 312 mediante un aislante 317. El aislante 317 está hecho de un material aislante conductor térmico con base de silicona, como el material aislante Sil-Pad® 900S fabricado por The Bergquist Company. Alternativamente, el aislante 317 puede estar hecho de otros materiales conductores térmicos adecuados conocidos en la técnica.
En referencia todavía a las figuras 7 y 8, una brida de diodo 319 está fijada a la parte de montaje 314 del disipador térmico 312 y cubre los diodos 318. La brida de diodo 319 mantiene la posición de los diodos 318 y propaga el calor generado por los diodos 318 de forma más eficiente durante el uso de la caja de empalmes 210. La brida de diodo 319 está realizada en un plástico moldeado por inyección como sulfuro de polifenileno (PPS) FORTRON® 6850 L6, suministrado por Ticona/Celanese Corporation. Alternativamente, la brida de diodo 319 puede estar hecha de otros plásticos adecuados u otros materiales conocidos en la técnica.
En referencia a las figuras 7 y 8, la caja de empalmes 210 está adaptada para recibir una o más tiras de lámina flexibles 322 de un conjunto de paneles solares (no mostrado en las figuras). Las tiras de lámina 322 están insertadas dentro y conectadas a la caja de empalmes 210 de la misma manera que se ha descrito anteriormente con respecto a la caja de empalmes 10. Una vez que las tiras de lámina 322 están en posición, los conectores hembra de inserción baja 326 sujetan las tiras de lámina 322 a las barras conductoras 306 para garantizar una conexión física y eléctrica fiable entre ellas. Cada uno de los conectores 326 puede incluir nervaduras de fuerza para una mejor retención de la conexión (no mostrada en las figuras). Los conectores 326 se conectan y desconectan de forma rápida y fácil a las barras conductoras 306. Como se muestra en las figuras 6 y 8, un cable eléctrico 328a está conectado a uno de los conectores 326 mientras que un cable eléctrico 328b está conectado a otro de los conectores 326. Los conectores restantes 326 se utilizan para mantener la conexión física y eléctrica entre la tira de lámina asociada 322 y la barra conductora 306. Las paredes 271 separan y aíslan los conectores 326 entre sí. Una vez que los conectores 326 están en su sitio, la cubierta 216 se une a la base 214. Cuando la cubierta 216 está totalmente acoplada a la base 214, los bulones que se extienden desde el interior de la superficie de la cubierta 216 (no mostrados en las figuras 6 a 8) son forzados contra uno de los conectores correspondientes 326, comprimiéndolo aún más y creando una tensión de resorte en él que, a su vez, aprieta y retiene la tira de lámina asociada 322. Como resultado, se obtiene una conexión física y eléctrica fiable entre las tiras de la lámina 322 y las barras conductoras 306.
En caso de que la caja de empalmes 10 requiera una reparación o mantenimiento, la cubierta 16 se abre o retira bajando los miembros de pestillo 295a, 295b y los miembros de pestillo 291a, 291b de sus posiciones no bloqueadas (esto, es liberadas). Los miembros de pestillo 291a, 291b y los miembros de pestillo 295a, 295b están configurados preferiblemente para ser liberados con una herramienta apropiada, con el fin de evitar la manipulación de la caja de empalmes 210. Cuando la cubierta 216 se abre o retira, se libera la tensión de resorte en los conectores 226 por los bulones (no mostrados), y los conectores 226 pueden desconectarse fácil y rápidamente. Se advertirá que las cajas de empalme 10, 210 descritas en la presente memoria son solamente ejemplos y que un experto en la técnica puede realizar muchas variaciones y modificaciones sin abandonar el alcance de las realizaciones descritas en esta memoria. Por ejemplo, cada una de las cajas de empalme 10, 210 puede incluir más
o menos de los cuatro receptáculos 54, 254, respectivamente, como se muestra en las figuras, con el fin de alojar más o menos de las cuatro tiras de lámina 122, 322. Asimismo, el tamaño y la forma de los receptáculos 54, 254 pueden variar para alojar las tiras de lámina que tienen tamaños y formas diferentes de los de las tiras de lámina 122, 322. Asimismo, como se indica anteriormente, cada uno de los alojamientos 12, 212 puede consistir de diferentes formas y tamaños con el fin de satisfacer las necesidades de aplicaciones personalizadas.
Además, aunque la caja de empalmes 10 incluye los dos miembros de pestillo 90a, 90b, los dos miembros de pestillo 92a, 92b, y las dos lengüetas 44, puede incluir más o menos que dos. Además, los miembros de pestillo 90a, 90b y los miembros de pestillo 92a, 92b pueden consistir en diferentes diseños que son conocidos en la técnica. Alternativamente, los miembros de pestillo 90a, 90b y los miembros de pestillo 92a, 92b tienen que estar incluidos y la base 14 y la cubierta 16 pueden estar unidas entre sí por otros medios conocidos en la técnica (por ejemplo, tornillos y otros fijadores, adhesivos, etc.). De forma similar, aunque la caja de empalmes 210 incluye los miembros de pestillo 291a, 291b, los miembros de pestillo 295a, 295b, las dos lengüetas 245, y los dos receptáculos de bloqueo 243a, 243b puede incluir más o menos que dos. Además, los miembros de pestillo 291a, 291b y los miembros de pestillo 295a, 295b pueden consistir en diferentes diseños que son conocidos en la técnica.
Alternativamente, los miembros de pestillo 291a, 291b y los miembros de pestillo 295a, 295b tienen que estar incluidos y la base 214 y la cubierta 216 pueden estar unidas entre sí por otros medios conocidos en la técnica (por ejemplo, tornillos y otros fijadores, adhesivos, etc.).
5 Asimismo, con respecto a la caja de empalmes 10, los miembros de gancho 94a, 94b de la cubierta 16 y los postes 50a, 50b de la base 14 pueden ser sustituidos o complementados por otros medios para girar la cubierta 16 con relación a la base 14, como por ejemplo, una o más bisagras flexibles (no mostrada en las figuras). De forma similar, la caja de empalmes 210 puede tener medios similares para girar la cubierta 216 con relación a la base 214 (no mostrado en las figuras). Por último, cada conjunto de diodos 118, 318 puede ser sustituido por un único diodo
10 u otros componentes eléctricos adecuados conocidos en la técnica. Por consiguiente, todas estas variaciones y modificaciones están concebidas para ser incluidas en el alcance de la invención, definida en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Una caja de empalmes eléctricos (10, 210) que comprende: un alojamiento (12, 212) que tiene una superficie exterior, una parte interior, una pluralidad de receptáculos (54, 254) posicionados dentro de dicha parte interior, incluyendo cada pluralidad de receptáculos (54, 254) un par de rebordes (64a) y una parte plana (58) embutida entre dicho par de rebordes (64a), una pluralidad de canales guía (66) extendiéndose cada uno desde dicha superficie exterior a dicha parte interior, incluyendo cada pluralidad de canales guía (66) un extremo exterior ubicado en dicha superficie exterior, un extremo interior ubicado dentro de dicha parte interior en comunicación con una de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) y medios de guía, ubicados entre dichos extremos interiores y exteriores, para guiar una de una pluralidad de tiras de lámina conductoras eléctricas (122, 322) desde una primera dirección a una segunda dirección diferente de dicha primera dirección, incluyendo dicho medio de guía una primera pared (56) que tiene una superficie convexa (60), y una segunda pared (62) separada de dicha primera pared y que tiene una superficie cóncava (64), teniendo dichos extremos interiores y exteriores de dicho canal guía (66) diferentes orientaciones, en la que la tira de lámina (122, 322) puede extenderse a través de dicho canal guía(66) en una forma no lineal; y una pluralidad de barras conductoras (106, 306), cada una de las cuales incluye una parte central (108, 308) y un par de brazos (110, 310) que se extienden lateralmente desde las mismas, en el que cada una de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) de dicho alojamiento (12, 212) tiene el tamaño y la forma adecuados para recibir una de dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306) de modo que dichos brazos (110, 310) de una de dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306) descansen sobre dichos rebordes (64a) de la correspondiente de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) y dicha parte central (108, 308) de dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306) se asiente sobre dicha parte plana (58) de la correspondiente de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254), en la que una de dicha pluralidad de tiras de lámina (122, 322) está dirigida entre dicha parte plana (58) de la correspondiente de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) y dicha parte central (108, 308) de la correspondiente de dicha pluralidad de barras receptoras (106, 306) cuando la tira de lámina (122, 322) es recibida por la correspondiente de dicha pluralidad de receptáculos (54, 254) y en el que cada una de la pluralidad de dichas tiras de lámina (122, 322) puede conectarse a la correspondiente de dicha pluralidad de barras receptoras (106, 306).
  2. 2.
    La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 1, en la que dichas primera y segunda direcciones son sustancialmente perpendiculares entres sí.
  3. 3.
    La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 1 o 2, comprendiendo además el primer medio de conexión para conectar eléctricamente dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306) entre sí.
  4. 4.
    La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 3, en la que dicho primer medio de conexión incluye al menos un diodo (118, 318).
  5. 5.
    La caja de empalmes (10, 210) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además un disipador térmico (112, 312) montado sobre dicho alojamiento (12, 212), incluyendo dicho disipador térmico (112, 312) una parte de montaje (114, 314) posicionada dentro de dicha parte interior de dicho alojamiento (12, 212) y una pluralidad de aletas (116, 316) que se extienden desde dicha parte de montaje (114, 314) y que sobresalen desde dicho alojamiento (12, 212).
  6. 6.
    La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 4 y la reivindicación 5, en la que al menos un diodo (118, 318) está montado sobre dicha parte de montaje (114, 314) de dicho disipador térmico (112, 312).
  7. 7.
    La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 3 o 4, comprendiendo además un segundo medio de conexión para conectar cada una de la pluralidad de tiras de lámina (122, 322) a la correspondiente de una pluralidad de dichas barras conductoras (106, 306).
  8. 8.
    La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 7, en la que dicho segundo medio de conexión incluye una pluralidad de conectores eléctricos (126, 326), pudiendo conectarse cada una de la pluralidad de tiras de lámina (122, 322) a la correspondiente de dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306) mediante el correspondiente de dicha pluralidad de conectores eléctricos (126, 326).
  9. 9.
    La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 8, en la que dicha pluralidad de conectores eléctricos (126,
    326) incluye una pluralidad de conectores de inserción baja (126, 326).
  10. 10.
    La caja de empalmes (10, 210) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicho alojamiento (12, 212) incluye una base (14) y una cubierta (16), incluyendo dicha base (14) un primer extremo y un segundo
    5 extremo opuesto a dicho primer extremo, pudiendo retirarse dicha cubierta (16) unida a dicho primer extremo de dicha base (14), en la que dichos extremos de dicha pluralidad de canales guía (66) están situados en dicho segundo extremo de dicha base (14).
  11. 11. La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 10, en la que dicha cubierta (16) incluye una superficie
    10 interior (78) y una pluralidad de miembros de resalte (104) que se extienden desde dicha superficie interior (78) de dicha cubierta (16), en la que cuando dicha cubierta (16) está unida a dicha base (14), uno de dicha pluralidad de miembros de resalte (104) es forzado contra el correspondiente de dicha pluralidad de conectores de inserción baja (126, 326) para facilitar una conexión mecánica y eléctrica entre la correspondiente de dicha pluralidad de tiras de lámina (122, 322) y el correspondiente de dicha pluralidad de barras conductoras (106, 306).
  12. 12. La caja de empalmes eléctricos (10, 210) de la reivindicación 10 o 11, en la que dicha cubierta (16) incluye al menos un miembro de pestillo (90a, 90b) y dicha base (14) incluye al menos una lengüeta de bloqueo (42), teniendo al menos dicho miembro de pestillo (90a, 90b) y al menos dicha lengüeta de bloqueo (42) un tamaño y una forma tal que pueden acoplarse de forma liberable entre sí.
  13. 13. La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 9, en la que una de dicha pluralidad de conectores de inserción baja (126, 326) está conectada eléctricamente a un dispositivo externo, y otra de dicha pluralidad de conectores de inserción baja (126, 326) está conectada eléctricamente al dispositivo externo.
    25 14. La caja de empalmes (10, 210) de la reivindicación 9, en la que una de dicha pluralidad de conectores de inserción baja (126, 326) está conectada eléctricamente a un primer dispositivo externo, y otra de dicha pluralidad de conectores de inserción baja (126, 326) está conectada eléctricamente a un segundo dispositivo externo.
  14. 15. La caja de empalmes (10, 210) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicha pluralidad de 30 tiras de lámina (122, 322) están conectadas eléctricamente a un sistema fotovoltaico.
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