BR102012029157B1

BR102012029157B1 - placa e caixa de distribuição de energia elétrica

Info

Publication number: BR102012029157B1
Application number: BR102012029157-6A
Authority: BR
Inventors: Olivier Deshayes
Original assignee: Zodiac Aero Electric
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2020-12-15
Also published as: GB2497173A; CN103107487B; BR102012029157A2; US10103521B2; US20160329690A1; US20130135792A1; RU2012147856A; CN103107487A; GB201220208D0; FR2982712A1; GB2497173B; DE102012022140A1; FR2982712B1; RU2609148C2

Abstract

PLACA E CAIXA DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A presente invenção trata das caixas de distribuição de energia elétrica, e mais particularmente da proteção das barras de distribuição (11) de caixas primárias. A placa (10) de distribuição de energia elétrica compreende uma barra de distribuição (11), uma primeira platina de suporte (12) sobre a qual está fixada a barra de distribuição (11) e um contator (14) conectado à barra de distribuição (11), sendo que uma segunda platina de suporte (13) é fixada sobre a barra de distribuição (11) de modo que a barra de distribuição (11) esteja disposta entre a primeira platina de suporte (12) e a segunda platina de suporte (13).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção trata das caixas de distribuição de energia elétrica, e mais particularmente da proteção das barras de distribuição de caixas primárias.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Uma aeronave possui em geral um sistema elétrico que compreende, em particular, um circuito de distribuição primária de energia elétrica. Esse circuito de distribuição primária permite proteger e distribuir a potência elétrica proveniente de fontes internas, por exemplo, geradores ou baterias, ou de fontes externas, tais como unidades de potência ou um grupo gerador, para cargas úteis ou para outras caixas de distribuição da aeronave.

[003] Uma caixa de distribuição primária compreende geralmente um módulo de potência e um módulo eletrônico. O módulo de potência transmite, por meio de cabos, a energia produzida a partir de geradores elétricos acionados por motores. Cada caixa de distribuição de energia elétrica, primária, secundária ou outra, compreende componentes de distribuição entre os quais alguns têm por função comutar a energia elétrica recebida para uma barra de distribuição compreendida na mesma caixa de distribuição de energia elétrica ou em outra caixa de distribuição de energia elétrica.

[004] Uma barra de distribuição, ou barra de potência, é uma barra condutora à qual estão acoplados, de um lado, uma fonte de energia elétrica, e, de outro lado, diferentes órgãos elétricos aos quais é distribuída a energia elétrica recebida pela barra de distribuição. A fonte de energia elétrica pode ser um gerador no caso de uma barra de distribuição de uma caixa de distribuição elétrica primária, ou uma caixa de distribuição elétrica primária no caso de uma barra de distribuição de uma caixa de distribuição elétrica secundária. Esses órgãos elétricos aos quais é distribuída a energia elétrica recebida pela barra de distribuição podem ser sub-redes de distribuição ou cargas elétricas.

[005] As barras de distribuição são, evidentemente, condutoras e estão continuamente acopladas a fontes de energia elétrica. No entanto, pode ocorrer de objetos condutores, em particular parafusos ou porcas se soltem da caixa em virtude do nível de vibração existentes nas aeronaves. Esses objetos podem então cair no fundo da caixa e entrar em contado com as barras de distribuição. Embora relativamente excepcional, esse tipo de acidente pode perturbar a circulação elétrica, e mesmo provocar um curto-circuito acidental, entre uma barra de distribuição e outra barra ou uma massa.

[006] As barras de distribuição precisam, portanto, ser protegidas dos objetos condutores em torno delas. As placas de distribuição de energia elétrica compreendem geralmente, para esse fim, pelo menos uma barra de distribuição montada na superfície de uma platina de suporte de epóxi. Mas, essa montagem só protege parcialmente a barra de distribuição visto que uma única superfície está recoberta pela platina de suporte de epóxi. Essa proteção é apenas parcial principalmente porque elementos de fixação, tais como parafusos de fixação ultrapassam de cada lado da barra de distribuição. Assim, parafusos de fixação ultrapassam igualmente do lado da platina de suporte de epóxi, atravessando esta última e oferecendo um elemento condutor acoplado à barra de distribuição acessível a um objeto circundante do lado da platina de suporte de epóxi.

[007] Em geral, como está ilustrado na figura 1, as barras de distribuição 1 estão fixadas por meio de rebites sobre a platina de suporte 3 de epóxi, e os rebites 2 ultrapassam do lado das barras de distribuição 1 e da platina de suporte 3 de epóxi. Um contator 4 está igualmente fixado sobre as barras de distribuição 1 por meio de parafusos 5 cativos sobre o contator 4 e de porcas 6 que flutuam sobre as barras de distribuição 1. O contator 4 é comandado por um fio de cabeamento 7. Finalmente, as tensões das barras de distribuição 1 são retomadas por meio de um cabo engastado em um terminal 8 e fixado por meio de um pino engastado, de uma arruela e de uma porca 9 sobre as barras de distribuição 1.

[008] Essas montagens não permitem, portanto, proteger as barras de distribuição em caso de contato de um corpo estranho com a barra de distribuição. De fato, corpos estranhos podem cair sobre uma parte condutora acoplada às barras de distribuição e provocar um curto-circuito que pode desenvolver um arco elétrico que conduza à destruição das barras de distribuição.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[009] A presente invenção tem o objetivo resolver os problemas mencionados acima propondo uma placa de distribuição de energia elétrica integrada em um conjunto de placas de suporte isolantes.

[010] De acordo com uma realização da presente invenção, uma placa de distribuição de energia elétrica que compreende uma barra de distribuição, uma primeira platina de suporte sobre a qual está fixada a barra de distribuição, e um contator conectado à barra de distribuição.

[011] De acordo com uma característica geral, a placa compreende uma segunda platina de suporte fixada sobre a barra de distribuição de modo que a barra de distribuição esteja disposta entre a primeira platina e a segunda platina de suporte.

[012] A integração da barra de distribuição entre duas placas metálicas de suporte isolantes, por exemplo, de epóxi, permite proteger a barra de distribuição contra os contatos diretos de corpos estranhos sobre a barra de distribuição. A barra de distribuição pode ser colada sobre a primeira e segunda placas metálicas de suporte.

[013] De preferência, o contator é um contator inamovível montado sobre a barra de distribuição através pelo menos um isolante realizado na segunda platina de suporte.

[014] O contator inamovível (“non Line Unit Replaceable” em inglês) permite eliminar os parafusos cativos de fixação utilizados para a fixação de um contator amovível. Esse tipo de contator pode ser montado diretamente sobre a barra de distribuição através de isolantes realizados na segunda platina de suporte. Além disso, esse contator inamovível permite eliminar rebites de fixação utilizados entre a barra de distribuição e uma platina de suporte para a rigidez da placa, utilizando a fixação do contator inamovível.

[015] A eliminação dos parafusos cativos e dos rebites permite eliminar dois elementos condutores em contato direto com a placa de distribuição e que podem entrar em contato com objetos circundantes. Os riscos de curto-circuito são assim reduzidos. A barra de distribuição fica, ainda, completamente protegida contra os corpos estranhos.

[016] A placa pode vantajosamente compreender um dispositivo de resfriamento fixado sobre uma face da primeira platina de suporte oposta à face diante da barra de distribuição.

[017] O contator é um componente de comutação de potência e libera, consequentemente, uma quantidade elevada de energia calorífica. O dispositivo de resfriamento fixado sobre a primeira platina de suporte permite uma melhor dissipação do calor liberado pelo contator.

[018] De preferência, o dispositivo de resfriamento é colado sobre a primeira platina de suporte. A cola condutora térmica utilizada para a fixação do dispositivo de resfriamento sobre a primeira platina de suporte permite igualmente melhorar a resistência de contato e consequentemente melhorar as trocas térmicas.

[019] O dispositivo de resfriamento pode igualmente ser rebitado sobre a primeira platina de suporte e/ou a segunda platina de suporte fora das zonas que compreendem a barra de distribuição, e o rebite atravessa apenas a ou as placas metálicas de suporte, sem contato com a barra de distribuição. O uso de rebites permite melhorar a rigidez da placa.

[020] O dispositivo de resfriamento pode vantajosamente compreender uma placa de alumínio ou então uma câmara estanque que permite fazer circular um gás ou um fluido de resfriamento.

[021] O resfriamento da placa pode assim per melhorado pelo uso da convecção forçada, ou o uso de um fluido de resfriamento, e a circulação deste último na câmara estanque melhora as trocas térmicas em relação a um fluido quase estático na câmara.

[022] De preferência, a segunda platina de suporte compreende um roteamento eletrônico que define um circuito elétrico sobre uma superfície da segunda platina de suporte oposta à superfície da referida segunda platina de suporte diante da barra de distribuição.

[023] O uso de uma placa de circuito impresso roteado sobre a segunda platina de suporte no lugar de pontes de tensão sobre a placa de distribuição permite eliminar os riscos de curto-circuito e de arco elétrico no nível das pontes.

[024] De preferência, a segunda platina de suporte está fixada sobre a barra de distribuição por uma cola condutora. O vínculo elétrico entre o roteamento elétrico da segunda platina de suporte e a barra de distribuição é realizado pela cola condutora ano nível de parafusos criados entre a face da segunda platina de suporte diante da barra de distribuição e a face oposta da segunda platina de suporte.

[025] A placa pode vantajosamente compreender componentes elétricos acoplados ao roteamento eletrônico sobre a segunda platina de suporte.

[026] A placa pode assim integrar componentes elétricos ou eletrônicos para as funções de alimentação, e/ou de proteção, e/ou de comando, e/ou de comunicação, e/ou de lógica.

[027] Vantajosamente, a placa pode compreender uma conexão de interface que permite acoplar o roteamento elétrico da referida placa a um rack elétrico.

[028] A conexão de interface é utilizada para realizar a interface dos sinais do roteamento elétrico da segunda platina de suporte.

[029] A placa pode compreender uma porção livre de barra de distribuição que permite realizar em uma extremidade da barra de distribuição um acoplamento entre a barra de distribuição e uma interface de potência do rack elétrico.

[030] Na porção livre, a barra de distribuição não está integrada entre a primeira platina de suporte e a segunda platina de suporte. A interface de potência, como um conector, uma forquilha, um contato, ou ainda uma lâmina de potência, por exemplo, é assim utilizada para acoplar eletricamente a barra de distribuição a um circuito de distribuição que pode ser acoplado a outras barras de distribuição. É assim possível acoplar uma pluralidade de placas de distribuição de energia elétrica conjuntamente. A interface de potência está isolada eletricamente em relação à conexão de interface. Nessa realização, a placa é uma placa que pode ser inserida em um rack.

[031] A segunda platina de suporte pode igualmente compreender planos de dissipação térmica compreendidos entre a superfície diante da barra de distribuição e a superfície sobre a qual o roteamento eletrônico é realizado.

[032] Os planos de dissipação térmica podem ser realizados em cobre ou qualquer outro material condutor. Eles permitem uma melhor difusão térmica sobre toda a placa.

[033] A barra de distribuição possui uma espessura de 2 mm a 0.5 mm aproximadamente e mais particularmente a 0,2 mm aproximadamente, e a primeira platina de suporte possui uma espessura de 1,6 mm a 0,5 mm aproximadamente e de preferência a 0,2 mm aproximadamente, e a segunda platina de suporte possui uma espessura de 0,5 mm a 0,2 mm aproximadamente.

[034] Essas dimensões permitem obter uma placa de distribuição de energia elétrica cuja espessura é semelhante às placas já conhecidas que não apresentam as vantagens da presente invenção. A primeira platina de suporte e a segunda platina de suporte são obtidas recortando em duas uma platina de suporte utilizada no estado da técnica. Assim, a espessura global não fica aumentada.

[035] De acordo com outra realização, uma caixa de distribuição elétrica que compreende uma placa de distribuição de energia elétrica tal como definida acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[036] Outras vantagens e características da presente invenção aparecerão com a análise da descrição de um modo de realização detalhado da presente invenção, sem qualquer caráter limitativo, e dos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1, já descrita, ilustra de maneira esquemática uma vista em corte de uma placa de distribuição de energia elétrica de acordo com o estado da técnica; - as figuras 2 e 3 ilustram respectivamente, de maneira esquemática, uma vista em corte e uma vista superior de uma placa de distribuição de energia elétrica de acordo com um modo de realização.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[037] Nas figuras 2 e 3 foram respectivamente representadas uma vista em corte e uma vista superior de uma placa 10 de distribuição de energia elétrica de acordo com um modo de realização da presente invenção.

[038] A placa 10 de distribuição de energia elétrica compreende uma barra de distribuição 11 compreendida entre uma primeira platina de suporte 12 e uma segunda platina de suporte 13, um contator 14 e um dispositivo de resfriamento 15.

[039] A barra de distribuição 11 está colada sobre a primeira platina de suporte 12 e sobre a segunda platina de suporte 13 por meio de uma cola condutora a fim de melhorar as trocas térmicas e a condução elétrica como será descrito a seguir. A primeira e a segunda platinas de suporte 12 e 13 são realizadas nesse exemplo de epóxi a fim de assegurar uma boa isolação elétrica entre a barra de distribuição 2 e corpos estranhos que possam cair sobre a primeira e segunda platinas de suportes 12 e 13.

[040] Nesse exemplo ilustrado, a barra de distribuição 11 possui uma espessura de 4 mm a 0,2 mm aproximadamente, a primeira platina de suporte possui uma espessura de 1,6mm a 0,2mm aproximadamente, e a segunda platina de suporte possui uma espessura de 0,5mm a 0,2mm aproximadamente.

[041] O contator 14 é um contator 14 inamovível, ou “non Line Replaceable Unit” em inglês. O contator 14 está fixado, nesse exemplo, sobre a primeira platina de suporte 12 através de um primeiro isolante realizado na segunda platina de suporte 13 e de um segundo isolante realizado na barra de distribuição elétrica 11 coaxial com o primeiro isolante. O contator 14 está diretamente conectado eletricamente à barra de distribuição 11. A fixação do contator permite melhorar a rigidez do conjunto composto pela barra de distribuição 11 e pela primeira platina de suporte 12 e da segunda platina de suporte 13.

[042] O dispositivo de resfriamento 15 está colado sobre uma face da primeira platina de suporte 12 oposta à face diante da barra de distribuição 11, por meio de uma cola termicamente condutora. A cola condutora favorece as trocas térmicas entre o dispositivo de resfriamento 15 e a segunda platina de suporte 13 que está diretamente em contato com a barra de distribuição 11 e o contator 15 que são dois componentes de potência que liberam um calor elevado quando estão em funcionamento.

[043] Nesse exemplo, o dispositivo de resfriamento 15 compreende uma câmara estanque 16 no qual circula um líquido de resfriamento 17 (exemplo: 60% de glicol e 40% de água).

[044] Como está ilustrada na figura 3, a segunda platina de suporte 13 compreende um circuito elétrico 18 roteado sobre a superfície da segunda platina de suporte 13 oposta à superfície da segunda platina de suporte 13 diante da barra de distribuição 11. O roteamento do circuito eletrônico 18 sobre a segunda platina de suporte 13 definir a segunda platina de suporte 13 como uma placa de circuito impresso. A segunda platina de suporte 13 compreende componentes eletrônicos 19 eletricamente acoplados ao circuito eletrônico 18, uma conexão de interface 20 eletricamente conectada, circuito eletrônico 18, e parafusos 21 permitem acoplar eletricamente a barra de distribuição 11 ao circuito eletrônico 18.

[045] A conexão de interface 20 permite comandar os sinais elétricos emitidos para os componentes elétricos 19 por meio do circuito eletrônico 18.

[046] A conexão de interface 20 está acoplada a um conector correspondente sobre um rack elétrico 30. O rack elétrico 30 compreende igualmente uma interface de potência 31 que está conectada eletricamente à barra de distribuição 11 quando a placa 10 de distribuição de energia elétrica estiver inserida no rack elétrico 30. O acoplamento elétrico entre a barra de distribuição 11 e a interface de potência 31 é realizado inserindo uma porção livre 110 da barra de distribuição 11, isto é, uma porção não recoberta pela segunda platina de suporte 13 e/ou a primeira platina de suporte 12, na interface de potência 31.

[047] O rack elétrico 30 compreende ainda uma barra condutora 32 conectada à interface de potência 31 e que permite encaminhar a energia elétrica a partir da barra de distribuição 11 para outras barras de distribuição de placas inseridas no rack, por exemplo.

[048] Além disso, como está ilustrado nas figuras 2 e 3, a segunda platina de suporte 13 compreende planos de dissipação térmica 22 realizados em cobre e compreendidos entre a superfície diante da barra de distribuição 11 e a superfície sobre a qual o roteamento eletrônico 18 é realizado.

[049] Adicionalmente, a placa 10 compreende igualmente uma ligação de platina isolante 23 colada entre a primeira platina de suporte 12 e a segunda platina de suporte 13 na extremidade da barra de distribuição 11 oposta à extremidade que compreende a porção livre 110. A ligação de platina isolante pode estar compreendida em todo o perímetro com exceção da porção livre 110 de modo a isolar a barra de distribuição 10.

[050] A presente invenção proposta permite integrar a barra de distribuição de uma placa de distribuição de energia elétrica entre duas placas metálicas de suporte isolantes de modo a proteger a barra de distribuição de corpos estranhos que possam entrar em contato com a barra de distribuição e criar curtos-circuitos ou arcos elétricos.

[051] A presente invenção permite realizar um ganho de massa na integração da barra de potência e uma redução do custo de fabricação, considerando o número reduzido de etapas e de elementos de fixação em relação ao estado da técnica.

[052] A presente invenção permite igualmente obter uma melhor dissipação térmica do contator, bem como do conjunto constituído pela barra de distribuição e pelas primeira e segunda placas metálicas de suporte. Além disso, a placa assim proposta pode ser inserida em um rack elétrico de modo a permitir uma montagem em rack de várias placas, e a facilitar a substituição.

[053] Além disso, como a barra de distribuição está completamente protegida, a caixa de distribuição que compreende a barra de distribuição pode ser aberta, e não compreender uma tampa, reduzindo assim o volume de ocupação da caixa de distribuição. Finalmente, o roteamento elétrico realizado permite eliminar o cabeamento eletrônico entre os componentes eletrônicos da placa e a eletrônica de comando.

Claims

1. PLACA (10) DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA para uma aeronave, que compreende uma barra de distribuição (11), uma primeira platina de suporte (12) sobre a qual está fixada a barra de distribuição (11) e um contator (14) conectado à barra de distribuição (11), que compreende: uma segunda platina de suporte (13) compreendendo um roteamento eletrônico que define um circuito elétrico (18) sobre uma superfície da segunda platina de suporte (13) oposta à superfície da segunda platina de suporte (13) diante da barra de distribuição (11), a segunda platina de suporte (13) compreendendo ainda parafusos (21) adaptados para acoplar eletricamente a barra de distribuição (11) ao circuito eletrônico (18), o contator (14) sendo adaptado para comandar o fluxo de energia entre a barra de distribuição (11) e uma porção livre (110) de barra de distribuição (11), caracterizada pela segunda platina (13) compreender: a segunda platina de suporte (13) fixada sobre a barra de distribuição (11) de modo que a barra de distribuição (11) fique disposta entre a primeira platina de suporte (12) e a segunda platina de suporte (13), a placa (10) compreendendo ainda componentes elétricos (19) dispostos sobre a segunda platina de suporte (13) e acoplados ao roteamento eletrônico na segunda platina de suporte (13), o contator (14) sendo um contator inamovível montado sobre a barra de distribuição (11) através de pelo menos um isolante realizado na segunda platina de suporte (13), o contator (14) sendo um componente de comutação de potência controlado por um fio de cabeamento (7).

2. PLACA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender um dispositivo de resfriamento (15) fixado sobre uma face da primeira platina de suporte (12) oposta à face diante da barra de distribuição (11).

3. PLACA (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo dispositivo de resfriamento (15) ser colado sobre a primeira platina de suporte (12).

4. PLACA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, caracterizada pelo dispositivo de resfriamento (15) compreender uma placa de alumínio.

5. PLACA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, caracterizada pelo dispositivo de resfriamento (15) compreender uma câmara estanque (16) adaptada para fazer circular um gás ou um fluido de resfriamento (17).

6. PLACA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela segunda platina de suporte (13) ser fixada sobre a barra de distribuição (11) por uma cola condutora.

7. PLACA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender uma conexão de interface (20) que permite acoplar a placa (10) a um rack elétrico (30).

8. PLACA (10), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pela porção livre (110) de barra de distribuição (11) ser adaptada para realizar em uma extremidade da barra de distribuição (11) um acoplamento entre a barra de distribuição (11) e uma interface de potência (31) do rack elétrico (30).

9. PLACA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela segunda platina de suporte (13) compreender planos de dissipação térmica (22) compreendidos entre a superfície diante da barra de distribuição (11) e a superfície sobre a qual o roteamento eletrônico é realizado.

10. PLACA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por compreender a barra de distribuição (11) com uma espessura de 2 mm a 0,5 mm, mais particularmente de 0,2 mm, e a primeira platina de suporte (12) possui uma espessura de 1,6 mm a 0,5 mm, de preferência de 0,2 mm, e a segunda platina de suporte (13) possui uma espessura de 0,5 mm a 0,2 mm.

11. CAIXA DE DISTRIBUIÇÃO ELÉTRICA, caracterizada por compreender uma placa (10) de distribuição de energia elétrica, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.