ES2866408T3 - Puente de anillo colector, unidad de anillo colector, máquina eléctrica y turbina eólica - Google Patents

Puente de anillo colector, unidad de anillo colector, máquina eléctrica y turbina eólica Download PDF

Info

Publication number
ES2866408T3
ES2866408T3 ES18189977T ES18189977T ES2866408T3 ES 2866408 T3 ES2866408 T3 ES 2866408T3 ES 18189977 T ES18189977 T ES 18189977T ES 18189977 T ES18189977 T ES 18189977T ES 2866408 T3 ES2866408 T3 ES 2866408T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
segments
slip ring
slip
shield
insulating element
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
ES18189977T
Other languages
English (en)
Inventor
Oliver Memminger
Herbert Binder
Robert Gruber
Manuel Oberneder
Klaus Schifferer
Anatoli Vogel
Roland Zeichfüssl
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.)
Flender GmbH
Original Assignee
Flender GmbH
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 Flender GmbH filed Critical Flender GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2866408T3 publication Critical patent/ES2866408T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/141—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with slip-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/80—Arrangement of components within nacelles or towers
    • F03D80/82—Arrangement of components within nacelles or towers of electrical components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/08—Slip-rings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/01—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for shielding from electromagnetic fields, i.e. structural association with shields
    • H02K11/012—Shields associated with rotating parts, e.g. rotor cores or rotary shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/003—Structural associations of slip-rings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/10—Arrangements of brushes or commutators specially adapted for improving commutation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Puente de anillos colectores, en particular, para el uso en una turbina eólica, que presenta al menos dos segmentos (1) y al menos un elemento aislante (3); en donde al menos algunos de los segmentos (1) están diseñados para proporcionar potencia eléctrica, en particular, con la ayuda de cepillos de anillo colector (12); en donde el elemento aislante (3) está diseñado para el aislamiento de los segmentos (1) y para el distanciamiento de los segmentos; caracterizado porque el respectivo elemento aislante (3) comprende un blindaje (33), y porque el blindaje (33) está dispuesto en el interior del respectivo elemento aislante (3), y porque el blindaje está conectado con un potencial eléctrico constante.

Description

DESCRIPCIÓN
Puente de anillo colector, unidad de anillo colector, máquina eléctrica y turbina eólica
Los documentos DE10003900 A1, US3905664 A, CN201178359 Y revelan puentes de anillos colectores, en particular, para su uso en una turbina eólica, que presentan al menos dos segmentos y al menos un elemento aislante; en donde el elemento de aislamiento está diseñado para el aislamiento de los segmentos y para el distanciamiento de los segmentos.
La presente invención hace referencia a un puente de anillo colector y a una unidad de anillo colector. Además, la presente invención hace referencia a una máquina eléctrica y a una turbina eólica. Las unidades de anillos colectores por lo general comprenden un puente de anillos colectores como elemento estacionario y un anillo colector como elemento giratorio. Una unidad de anillo deslizante se utiliza para transferir potencia eléctrica desde un elemento estacionario, por ejemplo, desde un estator de una máquina eléctrica, a un elemento giratorio, por ejemplo, a un rotor de una máquina eléctrica. Aquí, la energía eléctrica de los cepillos de anillos colectores, cada una de las cuales está conectada a un segmento del puente de anillo colector, se puede transmitir al anillo colector giratorio.
En la transmisión de alta potencia eléctrica y/o altas tensiones, a veces se presentan problemas con el aislamiento eléctrico. En particular, cuando se transmite una corriente alterna multifásica o una tensión alterna multifásica, se producen grandes diferencias de potencial entre los segmentos portadores de corriente individuales. Las grandes diferencias de potencial pueden provocar descargas incontroladas o descargas eléctricas incontrolables.
Para mejorar el aislamiento contra tales descargas incontroladas o contra descargas eléctricas incontroladas, las unidades de anillos colectores, en particular, los puentes de cepillo se amplían en sus dimensiones. Al agrandar el puente de cepillo, las distancias entre los segmentos se hacen más grandes y se reduce el riesgo de un intercambio de carga incontrolado.
En particular, cuando se usa en turbinas eólicas, las grandes dimensiones son desventajosas debido al limitado espacio disponible en una góndola de la turbina eólica.
Por tanto, el objeto consiste en evitar de forma fiable la compensación de carga incontrolada durante la transmisión de potencia eléctrica sin aumentar las dimensiones de una unidad de anillo colector, en particular, del puente de cepillo.
Dicho objeto se resuelve mediante un puente de cepillo según la reivindicación 1. Además, el objeto se resuelve con la ayuda de una unidad de anillo colector según la reivindicación 11. Por otro lado, el objeto se resuelve también mediante una máquina eléctrica según la reivindicación 12 y una turbina eólica según la reivindicación 13.
La presente invención se basa en el conocimiento de que, para aislar los segmentos individuales del puente de cepillo, es necesario un aislamiento efectivo de los segmentos entre sí. En tal caso se utilizan los así denominados como elementos aislantes para aislar los segmentos entre sí. Los elementos aislantes también sirven para mantener unidos los segmentos del puente de cepillo.
Ventajosamente, un puente de cepillo presenta múltiples segmentos, cada uno de los cuales presenta aberturas. Preferentemente, cada una de las aberturas se utiliza para la realización del elemento aislante. Los elementos aislantes y los segmentos conforman preferentemente la estructura del puente de cepillo. Preferentemente, cada una de las aberturas está dispuesta en el mismo punto del segmento. La distancia entre dos segmentos también se puede mantener constante mediante espaciadores.
El elemento aislante está realizado preferentemente cilíndrico. El elemento aislante presenta de manera ventajosa un perno metálico en su interior; en donde el perno está previsto para mejorar la estabilidad mecánica.
El perno metálico y la superficie lateral interior de la respectiva abertura del segmento conforman una capacitancia eléctrica.
En particular, cuando se transmite una corriente alterna, la capacitancia eléctrica puede conducir a una reducción del aislamiento entre los segmentos.
Para reducir la capacitancia, preferentemente se coloca un blindaje entre el perno y la superficie lateral de la abertura. El blindaje está diseñado preferentemente como una capa metálica entre la superficie lateral del perno y la superficie lateral de la abertura que rodea el perno. En general, el blindaje está aislado tanto del perno como del segmento que conduce la corriente eléctrica.
El blindaje también se puede mejorar conectando el blindaje con un potencial eléctrico constante, por ejemplo, mediante una conexión a tierra. La conexión eléctrica permite que el blindaje disipe las cargas.
Además, las corrientes de fuga en el exterior del respectivo elemento aislante pueden ser problemáticas en el aislamiento de los segmentos (en su mayoría realizados de metal).
En particular, debido a la deposición de polvo en el exterior del puente de cepillo se pueden desarrollar corrientes de fuga entre los segmentos. Para mejorar la estabilidad de los segmentos entre sí, se pueden disponer espaciadores alrededor de los elementos aislantes y entre los segmentos.
Por consiguiente, las transferencias de carga incontroladas entre los segmentos se pueden minimizar aún más aumentando la superficie del respectivo elemento aislante o del respectivo espaciador. La superficie se puede aumentar mediante impresiones (superficie convexa) o mediante estampado (superficie cóncava). Ventajosamente, se utiliza una forma nervada para prolongar la distancia de fuga y mejorar así el aislamiento. Se puede conformar una extensión de la trayectoria de fuga mediante impresiones que se extienden alrededor de la superficie lateral del espaciador.
El puente de anillos colectores se utiliza especialmente para el uso en una turbina eólica. El puente de anillo colector presenta al menos dos segmentos y al menos un elemento aislante; en donde al menos algunos de los segmentos están diseñados para proporcionar potencia eléctrica, en particular, con la ayuda de cepillos de anillo colector; en donde el elemento aislante está diseñado para el aislamiento de los segmentos y para el distanciamiento de los segmentos; caracterizado porque el respectivo elemento aislante comprende un blindaje, y porque el blindaje está dispuesto en el interior del respectivo elemento aislante, y porque el blindaje está conectado con un potencial eléctrico constante.
Los segmentos están realizados preferentemente de metal. Los segmentos presentan preferentemente una estructura similar a un segmento anular. Los segmentos presentan preferentemente aberturas; en donde las aberturas están diseñadas para la realización de los segmentos aislantes. Los elementos aislantes y los segmentos conforman preferentemente una estructura del puente de cepillo.
Para un mejor aislamiento, el respectivo elemento aislante está fabricado de un aislante eléctrico, como un plástico, un material compuesto o una cerámica. De manera preferida, el segmento aislante está diseñado de forma cilíndrica. El segmento aislante presenta un blindaje en el interior; en donde el blindaje también está diseñado de manera cilíndricamente simétrica.
Los segmentos presentan preferentemente aberturas en los mismos puntos; en donde las aberturas sirven para la realización del respectivo elemento aislante. La superficie lateral de la respectiva abertura toca preferentemente la superficie lateral del elemento aislante.
De manera preferida, cada uno de los cepillos de anillo colector está conectado eléctricamente con el segmento. La energía eléctrica es proporcionada preferentemente por una tensión alterna multifásica, en particular, una tensión alterna trifásica.
Preferentemente, el blindaje está conformado por una lámina de metal. El blindaje se usa preferentemente para proteger el perno, que preferentemente está fabricado de metal. El respectivo perno se usa preferentemente junto con espaciadores para fortalecer la estructura del puente de cepillo.
Preferentemente, los segmentos están colocados esencialmente en paralelo.
En particular, el blindaje mejora el aislamiento de los segmentos contra las transferencias de carga incontroladas. Debido al aislamiento mejorado, el puente de cepillo descrito aquí se puede diseñar de manera particularmente compacta.
Mediante la presente invención se pueden intercambiar grandes potencias eléctricas con la ayuda de un puente de cepillo compacto con un anillo colector.
En una realización ventajosa de la invención, el respectivo elemento aislante está conectado con el respectivo segmento; en donde el respectivo elemento aislante está guiado a través de aberturas al menos en aquellos segmentos a los que se les aplica un potencial eléctrico.
En este caso, la abertura también comprende ventajosamente un rebaje en un lado del segmento, que es adecuado para el alojamiento del elemento aislante.
Un puente de cepillo comprende preferentemente segmentos conductores de corriente eléctrica que están diseñados para proporcionar una tensión alterna multifásico, así como, segmentos conectados a tierra que están conectados a un potencial constante. Los segmentos conectados a tierra se colocan ventajosamente en los respectivos lados exteriores del puente de cepillo.
Los segmentos de aislamiento se fijan preferentemente con segmentos conectados a tierra. La fijación se puede realizar mediante una unión roscada.
El diseño constructivo descrito anteriormente puede proporcionar un puente de cepillo particularmente estable. En otra realización ventajosa de la invención, el elemento aislante presenta una capa aislante exterior, en donde la capa aislante exterior está prevista para el aislamiento del blindaje con respecto a los segmentos que proporcionan la potencia eléctrica.
En esta realización, el segmento aislante se construye alrededor de un perno. La capa aislante interior está diseñada como un cilindro hueco. La capa aislante interior presenta preferentemente el blindaje en su superficie lateral exterior. La capa aislante exterior se usa preferiblemente para el aislamiento del blindaje con respecto a los segmentos, en particular, de la superficie lateral de la respectiva abertura del segmento. Por consiguiente, la capa aislante exterior conforma la superficie lateral exterior del elemento aislante.
Preferentemente, se utiliza un contacto eléctrico entre el segmento conectado a tierra para la aplicación de un potencial eléctrico constante al blindaje. Al conectar a tierra el blindaje, se pueden equilibrar las cargas que se inducen en el blindaje.
Mediante el diseño constructivo descrito anteriormente del segmento aislante se consigue un aislamiento particularmente óptimo de los segmentos entre sí.
En otra realización ventajosa de la invención, el respectivo elemento aislante presenta un perno y una capa aislante interna; en donde la capa aislante interna está prevista para aislar el perno del blindaje.
La capa aislante interior y la capa aislante exterior están fabricadas preferentemente de plástico. El perno está realizado preferentemente a partir de un material sólido, como un metal.
Mediante el aislamiento del perno con la capa aislante interna del blindaje, el perno puede estar fabricado de metal; en donde la conductividad eléctrica del metal no conduce a una conexión eléctrica entre los segmentos entre sí. Mediante el buen aislamiento del perno se puede conformar un puente de cepillo particularmente estable.
En otra realización ventajosa de la invención, los espaciadores están colocados entre los segmentos y los espaciadores presentan impresiones.
Los espaciadores están configurados preferentemente como cilindros huecos. Las superficies laterales del espaciador descansan cada una sobre el segmento. La superficie lateral interior encierra preferentemente al menos en algunas áreas al elemento aislante.
La superficie lateral exterior del espaciador es sobre la que se aplica preferentemente la impresión. La impresión se usa de manera preferida para suprimir una corriente de fuga. La impresión se realiza preferentemente alrededor de la superficie lateral. La impresión sirve para suprimir la corriente de fuga.
El espaciador sirve para mejorar el aislamiento de los segmentos entre sí. Además, la impresión sirve para la protección de una conexión eléctricamente conductora a través de partículas eléctricamente conductoras.
En otra forma de realización ventajosa de la invención, el blindaje está conectado a tierra.
Preferentemente, el blindaje está conectado con un segmento que está conectado a tierra.
Al conectar a tierra el blindaje, los portadores de carga inducida en la superficie del blindaje se pueden desviar ventajosamente.
En otra forma de realización ventajosa de la invención, el perno está fabricado esencialmente sobre un metal.
Al fabricar el perno de un metal, resulta posible una conexión particularmente firme y estable de los segmentos (aislantes) del puente de cepillo.
En otra realización ventajosa de la invención, al menos un dispositivo de sujeción para cepillos de anillos colectores está fijado al respectivo segmento; en donde el dispositivo de sujeción está proporcionado para la conexión eléctrica entre el respectivo segmento y un cepillo de anillo colector.
Preferentemente, los cepillos de anillo colector están conectados eléctricamente con el segmento correspondientemente asociado. Los dispositivos de sujeción están conectados preferentemente al segmento correspondientemente asociado mediante una unión roscada. De manera preferida, el dispositivo de sujeción está realizado, al menos parcialmente, de un material eléctrico. Preferentemente, el dispositivo de sujeción está fabricado al menos parcialmente de aluminio, bronce, acero inoxidable, cobre o latón.
El dispositivo de sujeción con conducción eléctrica permite que la corriente eléctrica se transmita de forma particularmente sencilla al respectivo cepillo de anillo colector en el dispositivo de sujeción.
En otra realización ventajosa de la invención, el puente de anillos colectores está diseñado para transmitir una potencia eléctrica de al menos 100 kilovatios, en particular, de al menos un megavatio, preferentemente de 5 megavatios.
Mediante la presenta invención, el puente de anillos colectores resulta adecuado para su uso en la tecnología de centrales eléctricas o para plantas industriales de alto rendimiento, en particular, para la industria pesada. Además, la presente invención se puede utilizar ventajosamente para sistemas de propulsión de barcos.
En otra realización ventajosa de la invención, el cepillo de anillos colectores presenta al menos cuatro segmentos; en donde a tres de los segmentos se les aplica respectivamente una fase de una tensión alterna trifásica y a otro segmento se le aplica el potencial eléctrico constante.
Ventajosamente, el puente de cepillo presenta seis segmentos.
Los segmentos colocados respectivamente en el lado frontal y en el lado posterior preferentemente no están conectados a un potencial eléctrico que cambia con el tiempo.
Los segmentos situados respectivamente en el lado frontal y posterior del puente de cepillo se utilizan preferentemente para estabilizar el puente de cepillo y no para transmitir potencia eléctrica.
El otro segmento se usa preferentemente para proporcionar una conexión a tierra para el anillo colector.
Los segmentos dispuestos respectivamente en el lado frontal y posterior del puente de cepillo sirven para proteger el puente de cepillo en la dirección axial. De los cuatro segmentos dispuestos en el medio, tres de los segmentos se utilizan para transmitir una tensión alterna trifásica. El cuarto segmento se utiliza para la conexión a tierra del anillo colector, es decir, los cepillos de anillo colector actúan sobre el anillo colector sin que se transmita tensión eléctrica. Gracias al diseño constructivo del cepillo de anillo colector con al menos cuatro segmentos, resulta posible transmitir una tensión alterna trifásica y conectar a tierra el anillo colector con un diseño particularmente compacto. Preferiblemente, se utilizan otros segmentos para proteger el puente de cepillo.
La unidad de anillos colectores comprende al menos un anillo colector y un puente de anillos colectores según la descripción precedente; en donde el puente de anillos colectores está diseñado para la sujeción de cepillos de anillos colectores; en donde con ayuda de los cepillos de anillos colectores se puede transferir una potencia eléctrica, en particular, en forma de tensión alterna trifásica, al, al menos un, anillo colector.
Los cepillos de anillo colector, cada una de las cuales está asociada a un segmento, se utilizan preferentemente para transmitir la potencia eléctrica desde/ hacia una superficie de contacto del anillo colector. La respectiva superficie de contacto del anillo colector se coloca en la superficie lateral del anillo colector. Preferentemente, el anillo colector está montado de manera giratoria. La tensión eléctrica o la corriente eléctrica que se proporciona/ recibe del respectivo cepillo de anillo colector es recibida/ proporcionada por la superficie de contacto. La respectiva superficie de contacto se coloca preferentemente en la superficie lateral del anillo colector. Preferentemente, el anillo colector está asociado a un rotor.
Una aplicación ventajosa de la presente invención es una máquina eléctrica, en particular, un generador para una turbina eólica con un puente de cepillo descrito aquí. Preferentemente, la máquina eléctrica está configurada como una máquina eléctrica excitada externamente.
La potencia eléctrica que se transmite hacia y/o desde el rotor con ayuda del cepillo de anillo colector descrito aquí desde un elemento estacionario, en particular, un estator se puede transmitir de manera especialmente segura gracias a la invención aquí descrita.
Otra aplicación ventajosa de la invención consiste en una turbina eólica. La turbina eólica presenta preferentemente un puente de cepillo descrito aquí y/o una unidad de anillo colector descrita aquí. La invención aquí descrita permite transmitir la transmisión de potencia eléctrica con la ayuda de un puente de cepillo especialmente compacto.
A continuación, la presente invención se explica en detalle mediante figuras. Las formas de ejecución de la invención mostradas en las figuras representan meramente ejemplos. Las características mostradas pueden combinarse técnicamente para conformar nuevas realizaciones de la presente invención.
Las figuras muestran:
Figura 1: un puente de cepillo a modo de ejemplo.
Figura 2: un recorte de puente de cepillo a modo de ejemplo.
Figura 3: un corte de una unidad de anillo colector.
Figura 4: un corte a través de un puente de cepillo a modo de ejemplo.
La figura 1 muestra un puente de cepillo a modo de ejemplo. El puente de cepillos comprende segmentos 1. Los segmentos 1 están dispuestos paralelos y distanciados. Los segmentos 1 se conectan a través de elementos aislantes 3. Los dispositivos de sujeción 7 están asignados respectivamente a los segmentos 1. Los dispositivos de sujeción 7 sirven para sujetar los cepillos de anillo colector 12 (no mostrados aquí por razones de claridad en la representación).
Los elementos aislantes 3 comprenden espaciadores 5; en donde los espaciadores están diseñados ventajosamente cilíndricos. El respectivo segmento 1 está sujeto a una energía eléctrica con una conexión eléctrica. La potencia eléctrica se puede transmitir a un anillo colector con la ayuda de los cepillos de anillo colector 12.
El respectivo segmento aislante 3 está rodeado por espaciadores individuales 5. Cada uno de los espaciadores 5 está situado entre los segmentos 1 y sirven para separarlos.
Para el suministro de la potencia eléctrica al respectivo al segmento 1 se utiliza una guía de contacto 14. La guía de contacto 14 se introduce preferentemente en un canal de cables 9. El canal de cables 9 está alineado preferentemente en paralelo a los segmentos aislantes 3.
Los segmentos 1 están conectados a través de tres elementos aislantes 3. Los segmentos 1 están fabricados preferentemente de una lámina de metal. Los segmentos 1 presentan un grosor de aproximadamente 2 a 8 milímetros. Los segmentos 1 están diseñados esencialmente como segmentos anulares. Aquí, el respectivo lado del segmento 1 puede conformar un ángulo entre 150 y 220 grados.
Tres de los segmentos 1 se utilizan para la transmisión de una fase de una tensión alterna trifásica. Un cuarto segmento 1 se usa preferentemente para proporcionar un potencial eléctrico constante (tierra) para un anillo colector 11.
El respectivo canal de cables 9 se utiliza para guiar la guía de contacto 15. Como la guía de contacto 15 se entiende aquí la alimentación de los contactos eléctricos.
La figura 2 muestra un recorte de puente de cepillo a modo de ejemplo. El elemento aislante 3 comprende un perno 31. Preferiblemente, el perno 31 está hecho de un metal de alta resistencia y bajo peso, por ejemplo, aluminio o acero inoxidable. El perno 31 está rodeado por una capa aislante interior 32. La capa aislante interior 32 está realizada preferentemente como un tubo plástico. La capa aislante interior 32 sirve como base para el blindaje 33. El blindaje 33 está configurado preferentemente como una lámina de metal, en particular, como una lámina de aluminio o como una lámina de cobre. El blindaje 33 cubre la superficie exterior de la superficie lateral de la capa aislante interior 32, al menos, en algunas áreas. El blindaje 33 está rodeado por una capa aislante exterior 34.
La capa aislante exterior 34 está realizada preferentemente como un tubo plástico. La capa aislante exterior 34 pasa a través de la respectiva abertura de los segmentos 1. Los segmentos 1 están realizados, preferentemente, como placas de metal. Para espaciar los segmentos 1 entre sí, se colocan espaciadores 5 alrededor de la capa aislante exterior 34. Los espaciadores 5 presentan respectivamente impresiones 5a. Las impresiones 5a sirven para reducir las corrientes de fuga. Los segmentos 1 están mejor aislados entre sí gracias a los espaciadores 5.
Aquí, el blindaje 33 está conectado con un potencial eléctrico constante. Preferentemente, el blindaje 33 está conectado a tierra. La conexión a tierra se realiza preferentemente mediante un contacto eléctrico 34a del blindaje 33 con un segmento 1 puesto a tierra.
La figura 3 muestra un corte de una unidad de anillo colector. La unidad de anillo colector comprende un anillo colector 11 y el puente de cepillo. El puente de cepillo presenta cuatro segmentos 1, en donde tres de los segmentos I están diseñados para proporcionar una tensión alterna trifásica. El respectivo segmento sirve para proporcionar una fase K, L, M. Un cuarto segmento 1 (conectado a tierra) está conectado al potencial de tierra. El respectivo segmento 1 está conectado eléctricamente con un cepillo de anillo colector 12 con la ayuda de un dispositivo de sujeción 7. El cepillo de anillo colector12 proporciona la respectiva fase K, L, M de la tensión alterna trifásica al anillo colector 11. Otro segmento 1 proporciona el potencial eléctrico constante (potencial de tierra) para el anillo colector I I a través de un cepillo de anillo colector 12. El anillo colector 11 está montado de manera giratoria y recibe la tensión alterna trifásica y el potencial de tierra.
La figura 4 muestra un corte a través de un puente de cepillo a modo de ejemplo. El puente de cepillo comprende cuatro segmentos 1; en donde los segmentos están diseñados para la aplicación de la tensión alterna trifásica y el potencial eléctrico constante.
El respectivo segmento 1 está fabricado de un material eléctricamente conductor, por ejemplo, de acero inoxidable, bronce, cobre o aluminio.
El respectivo segmento 1 comprende aberturas para la realización de los segmentos aislantes 3. Las aberturas de los segmentos 1 presentan un diámetro que está diseñado lo suficientemente grande como para que pueda atravesar una capa aislante exterior 34.
Al respectivo segmento 1 están conectados correspondientemente dispositivos de sujeción 7. El dispositivo de sujeción 7 sirve para sujetar respectivamente los cepillos de anillos colectores 12. El respectivo segmento 1 está conectado con una guía de contacto 14, en este caso, colocada en un canal para cables 9. La guía de contacto 14 sirve para proporcionar las respectivas fases K, L, M de la tensión alterna trifásica y, por tanto, para proporcionar la potencia eléctrica.
Los segmentos 1 están conectados distanciados entre sí a través de un elemento aislante 3. El elemento aislante 3 comprende un perno 31 en su centro. El perno 31 presenta una rosca en un extremo, de modo que el perno 31 se puede fijar a un segmento 1 (que no conduce corriente eléctrica). El segmento 1, que está conectado con el perno 31 a través de la unión roscada, no sirve para proporcionar energía eléctrica sino en particular para mejorar la estabilidad del puente de cepillo. Alrededor de la superficie lateral del perno 31 está dispuesta una capa aislante interior 32. La capa aislante interna 32 sirve para aislar el perno 31 en relación con los segmentos 1, que están previstos para proporcionar la potencia eléctrica.
La capa aislante interior 32 está diseñada como soporte para el blindaje 33. El blindaje 33 está dispuesto preferentemente como una capa metálica entre la capa aislante interior 32 y la capa aislante exterior 34.
La capa aislante exterior 34 está colocada entre la abertura del respectivo segmento 1 y el blindaje 33. La capa aislante exterior 34 sirve para aislar el blindaje 33 del respectivo segmento 1.
Preferentemente, alrededor de la capa aislante exterior 34 y respectivamente entre los segmentos 1 están dispuestos espaciadores 5. Los espaciadores 5 se utilizan para mejorar el aislamiento de los segmentos 1 entre sí. Los espaciadores 5 también sirven para mejorar la estabilidad de los segmentos 1 en el puente de cepillo. Los segmentos 1 actúan sobre las superficies laterales del respectivo espaciador 5.
El blindaje está conectado eléctricamente con el segmento 1 puesto a tierra a través de un contacto eléctrico 34a. El segmento puesto a tierra 1 presenta un potencial eléctrico constante. La capa aislante exterior 34 se encuentra preferentemente interrumpida al menos parcialmente en la zona del contacto eléctrico 34a.
La interrupción en la capa aislante exterior 34 se utiliza para implementar un contacto eléctrico entre el segmento 1 y el blindaje 33.
En resumen, la presente invención hace referencia a un puente de cepillo y a una unidad de anillo colector, así como, a una máquina eléctrica y a una turbina eólica, cada una con un puente de cepillo de este tipo. El puente de cepillo comprende segmentos 1, que están realizados preferentemente como placas metálicas con forma de segmentos anulares. Los segmentos sirven para proporcionar y fijar cepillos de anillo colector 12 que están respectivamente colocados en dispositivos de sujeción 7. Los segmentos 1 están conectados entre sí en paralelo mediante segmentos de aislamiento 3. Los segmentos aislantes 3 presentan un blindaje 33 en su interior; en donde el blindaje 33 está aislado con relación a los segmentos 1. El blindaje 33 está conectado con un potencial eléctrico constante. Con la ayuda del blindaje 33 se puede mejorar el aislamiento de los segmentos 33 entre sí frente al intercambio de carga incontrolado. Para mejorar aún más el aislamiento, se colocan espaciadores 5 entre los segmentos 1; en donde los espaciadores 5 están dispuestos preferentemente alrededor de los segmentos aislantes 3 y preferentemente presentan impresiones 5a para alargar la trayectoria de fuga.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Puente de anillos colectores, en particular, para el uso en una turbina eólica, que presenta al menos dos segmentos (1) y al menos un elemento aislante (3); en donde al menos algunos de los segmentos (1) están diseñados para proporcionar potencia eléctrica, en particular, con la ayuda de cepillos de anillo colector (12); en donde el elemento aislante (3) está diseñado para el aislamiento de los segmentos (1) y para el distanciamiento de los segmentos; caracterizado porque el respectivo elemento aislante (3) comprende un blindaje (33), y porque el blindaje (33) está dispuesto en el interior del respectivo elemento aislante (3), y porque el blindaje está conectado con un potencial eléctrico constante.
2. Puente de anillos colectores según la reivindicación 1, en donde el respectivo elemento aislante (3) está conectado con el respectivo segmento (1); en donde el respectivo elemento aislante (3) está guiado a través de aberturas al menos en aquellos segmentos (1) a los que se les aplica un potencial eléctrico.
3. Puente de anillos colectores según la reivindicación 1 ó 2, en donde el elemento aislante (3) presenta una capa aislante exterior (34), en donde la capa aislante exterior (34) está prevista para el aislamiento del blindaje (33) con respecto a los segmentos (1) que proporcionan la potencia eléctrica.
4. Puente de anillos colectores según una de las reivindicaciones precedentes, en donde el respectivo elemento aislante (3) presenta un perno (31) y una capa aislante interna (32); en donde la capa aislante interna (32) está prevista para el aislamiento del perno (31) del blindaje (33).
5. Puente de anillos colectores según una de las reivindicaciones precedentes, en donde los espaciadores (5) están colocados entre los segmentos (1) y los espaciadores (5) presentan impresiones (5a).
6. Puente de anillos colectores según una de las reivindicaciones precedentes, en donde el blindaje (33) está conectado a tierra.
7. Puente de anillos colectores según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el perno (31) está fabricado esencialmente de un metal.
8. Puente de anillos colectores según una de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos un dispositivo de sujeción (7) para cepillos de anillos colectores (8) está fijado al respectivo segmento (1); en donde el dispositivo de sujeción (7) está proporcionado para la conexión eléctrica entre el respectivo segmento (1) y un cepillo de anillo colector (12).
9. Puente de anillos colectores según una de las reivindicaciones precedentes, en donde el puente de anillos colectores está diseñado para transmitir una potencia eléctrica de al menos 100 kilovatios, en particular, de al menos un megavatio, preferentemente de 5 megavatios.
10. Puente de anillos colectores según una de las reivindicaciones precedentes, que presenta al menos cuatro segmentos; en donde a tres de los segmentos (1) se les aplica respectivamente una fase (K, L, M) de una tensión alterna trifásica y a otro segmento, el potencial eléctrico constante.
11. Unidad de anillos colectores, que comprende al menos un anillo colector (21) y un puente de anillos colectores según una de las reivindicaciones precedentes; en donde el puente de anillos colectores está diseñado para la sujeción de cepillos de anillos colectores (12); en donde con ayuda de los cepillos de anillos colectores (12) se puede transferir una potencia eléctrica, en particular, en forma de tensión alterna trifásica, al, al menos un, anillo colector (21).
12. Máquina eléctrica, en particular, un generador para una turbina eólica que presenta un puente de anillo colector según una de las reivindicaciones 1 a 10.
13. Turbina eólica que presenta un puente de anillo colector según una de las reivindicaciones 1 a 10, una unidad de anillo colector según la reivindicación 11 o una máquina eléctrica según la reivindicación 12.
ES18189977T 2018-08-21 2018-08-21 Puente de anillo colector, unidad de anillo colector, máquina eléctrica y turbina eólica Active ES2866408T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18189977.4A EP3614536B1 (de) 2018-08-21 2018-08-21 Schleifringbrücke, schleifringeinheit, elektrische maschine und windkraftanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2866408T3 true ES2866408T3 (es) 2021-10-19

Family

ID=63350428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18189977T Active ES2866408T3 (es) 2018-08-21 2018-08-21 Puente de anillo colector, unidad de anillo colector, máquina eléctrica y turbina eólica

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11424657B2 (es)
EP (1) EP3614536B1 (es)
CN (1) CN110855095B (es)
BR (1) BR102019017227B1 (es)
CA (1) CA3052467C (es)
ES (1) ES2866408T3 (es)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111541344A (zh) * 2020-06-02 2020-08-14 聊城新泺机械有限公司 一种镗铣床松拉刀减速电机供电机构
CN113517778B (zh) * 2021-05-07 2022-07-15 广西四达电器有限公司 一种新型发电机
DE102022131344B3 (de) * 2022-11-28 2024-02-01 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Übertrager FSM Metall - ohne Kunststoffträger

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT990806B (it) * 1973-06-28 1975-07-10 Baldoni V Presa di corrente rotante e relativo procedimento di realizzazione
US3940199A (en) * 1975-01-23 1976-02-24 Oscar Frederick Ecklund Rotary contactor for thermocouples
GB2033164B (en) * 1978-10-30 1983-03-30 Shalaev V Current supplying device for rotor winding of electric machine
EP0052385B1 (de) * 1980-11-13 1984-06-13 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Schleifringanordnung für elektrische Maschinen
DE4009851A1 (de) * 1990-03-23 1991-09-26 Siemens Ag Kurzschluss- und buerstenabhebevorrichtung fuer asynchronmotoren mit schleifringlaeufer
US5054189A (en) * 1990-10-25 1991-10-08 Litton Systetms, Inc. Method of manufacturing an electrical slip ring assembly
JP3536472B2 (ja) * 1995-09-27 2004-06-07 株式会社デンソー 交流発電機
US6084331A (en) * 1997-10-10 2000-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Device for supporting and electrically contacting brushes, particularly for turbine generators
DE10003900B4 (de) * 2000-01-29 2004-02-19 Schunk Metall Und Kunststoff Gmbh Stromübertragungsanordnung
DE10009007B4 (de) * 2000-02-25 2004-02-05 Sgl Carbon Ag Schleifringkörper für eine Schleifringanordnung für elektrische Motoren und Generatoren
CA2351895C (en) * 2000-06-30 2009-12-15 General Electric Company Slip-ring mounting assembly for high-power rotary current collector system
US6664697B2 (en) * 2001-12-13 2003-12-16 Northrop Grumman Corporation Electrical slip ring apparatus having multiple spaced apart support structures
US20040119369A1 (en) * 2002-12-18 2004-06-24 Radtke David E. Collector ring assembly for rotor shaft of electrical machine
EP1768235A1 (de) * 2005-09-27 2007-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine und Verfahren zum Nachrüsten einer elektrischen Maschine
TWM331247U (en) * 2007-10-05 2008-04-21 Taiwan Long Hawn Entpr Co Assembly slip ring
CN201178359Y (zh) * 2008-02-03 2009-01-07 大连宜顺机电有限公司 风力发电机滑环刷架集电装置
DK200801474A (en) * 2008-10-27 2009-11-19 Vestas Wind Sys As Slip ring assembly with shaft holder
CN202856512U (zh) * 2012-09-13 2013-04-03 天津神川电机有限公司 大功率起重冶金用电动机
DE102012220293A1 (de) * 2012-11-07 2014-05-08 Wobben Properties Gmbh Schleifringübertrager
JP5680616B2 (ja) * 2012-12-04 2015-03-04 トヨタ自動車株式会社 スリップリング装置
CN203289275U (zh) * 2013-04-12 2013-11-13 四川精通电气设备有限公司 风电滑环
CN108194262A (zh) * 2013-09-06 2018-06-22 弗特诺瓦有限责任公司 风力涡轮机***和组装风力涡轮机***的方法
CN203674531U (zh) * 2014-01-17 2014-06-25 郭治法 风力发电机变桨滑环
EP2924817B1 (en) * 2014-03-27 2018-08-29 Schleifring GmbH Slipring with Active Cooling
US9240660B1 (en) * 2014-11-18 2016-01-19 General Electric Company Slip ring assembly and method for impedance matching high frequency signals across the slip ring assembly
EP3082202A1 (de) * 2015-04-17 2016-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Schleifringkörper für einen läufer einer elektrisch erregten rotatorischen dynamoelektrischen maschine
CN105958741A (zh) * 2016-06-30 2016-09-21 苏州市巨力万向节有限公司 一种风力发电机滑环刷架
CN106067704B (zh) * 2016-07-25 2018-08-10 摩腾科技（上海）有限公司 集成双馈风力发电机碳刷架总成
US10138872B2 (en) * 2016-09-20 2018-11-27 General Electric Company System and method for detecting ground brush lifting
US10476356B2 (en) * 2017-01-13 2019-11-12 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd. Maintaining double feed induction generator wye ring
CA3077742A1 (en) * 2017-09-28 2019-04-04 Geoffrey Peter Multi-power source wind turbines
CN207442151U (zh) * 2017-11-20 2018-06-01 深圳市晶沛电子有限公司 一种电机滑环
CN107968304B (zh) 2017-12-07 2020-05-12 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机滑环的通信装置及滑环

Also Published As

Publication number Publication date
BR102019017227B1 (pt) 2022-05-10
US20200067246A1 (en) 2020-02-27
CA3052467C (en) 2021-07-20
CN110855095B (zh) 2021-09-10
CA3052467A1 (en) 2020-02-21
EP3614536B1 (de) 2021-01-06
US11424657B2 (en) 2022-08-23
CN110855095A (zh) 2020-02-28
EP3614536A1 (de) 2020-02-26
BR102019017227A2 (pt) 2020-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2866408T3 (es) Puente de anillo colector, unidad de anillo colector, máquina eléctrica y turbina eólica
US7377750B1 (en) Lightning protection system for a wind turbine
CA2982666C (en) Slip ring unit for a rotor in an electrically excited rotary dynamo-electric machine
CN110474462A (zh) 用于电机的定子和制造方法
CN109478627A (zh) 导体组件和可移动电驱动装置
CN101802939A (zh) 用于电压源换流器的高电压干式电抗器
EP2990253B1 (en) A capacitor module for a mobile working machine
US20220123638A1 (en) Electric drive and method of operating the electric drive
KR20180061924A (ko) 멀티 다운 컨덕터가 적용된 풍력 발전기용 카본 블레이드.
US10381892B2 (en) Stator assembly, motor having the same and method of manufacturing the same
US9018818B2 (en) Insulating cap for an end winding of an electrical machine working at high voltage and machine having such an insulating cap
US10715011B2 (en) Electrical machine with cooled busbars
ES2909784T3 (es) Dispositivo de sujeción para una unidad de anillo colector, puente de anillo colector, unidad de anillo colector, máquina eléctrica, así como aerogenerador
US11404957B2 (en) Mounting of power cables for limiting common mode currents
ES2969708T3 (es) Cuerpo de anillo colector
US3091714A (en) Collector ring assembly with field winding discharge air gap
ES2955196T3 (es) Portaescobillas y dispositivo de varilla de soporte coincidentes entre sí
US20240030787A1 (en) Electric connection for a rotor winding of an electrical generator
EP2952377B1 (en) A capacitor module for a mobile working machine
US1075292A (en) Collector-ring for dynamo-electric machines.
KR102313396B1 (ko) 축 일치 여자전류 전달형 발전기
KR102592389B1 (ko) 전력 전달을 위한 시스템 및 방법
KR20100079345A (ko) 가스 절연 개폐장치
RU2575645C2 (ru) Вращающаяся электрическая машина, в частности асинхронная машина двойного питания с диапазоном мощности от 20 мва до 500 мва
US9106059B2 (en) Electric power distributor for connecting first and second multiphase aircraft generator power lines having single-phase cables