BR102013019532A2

BR102013019532A2 - sistema de conexão elétrica de circuito de potência e método

Info

Publication number: BR102013019532A2
Application number: BR102013019532A
Authority: BR
Inventors: Abdolmehdi Kaveh Ahangar; Mark G Phillips; Steven C Kaishian
Original assignee: Rockwell Automation Tech Inc
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2016-01-05
Also published as: CA2822413C; CA2822413A1; EP2693573A3; EP2693573B1; US8764495B2; CN103633465A; EP2693573A2; US9225093B2; CN103633465B; US20140287633A1; US20140038472A1; BR102013019532B1

Abstract

sistema de conexão elétrica de circuito de potência e método um sistema de conector é provido para uso em 5 aplicações de potência, tal como para portar potência trifásica em invólucros elétricos. o sistema compreende conjuntos de plugue, nos quais um condutor de potência é montado em um arranjo flutuante com estruturas condutivas elasticamente deformáveis se estendendo a partir de 10 qualquer lado do mesmo. um receptáculo de combinação pode ser montado em um condutor de barramento. três desses arranjos podem ser providos para portarem a potência trifásica. as estruturas permitem uma combinação de plug-in dos componentes do sistema, enquanto se acomoda um 15 desalinhamento considerável translacional e angular entre as partes de conector.

Description

SISTEMA DE CONEXÃO ELÉTRICA DE CIRCUITO DE POTÊNCIA E

MÉTODO

ANTECEDENTES A presente invenção se refere geralmente ao campo de conectores elétricos e, mais particularmente, a um sistema de plug-in capaz de portar cargas de voltagem e corrente altas.

Uma ampla faixa de sistemas de conexão elétrica foi desenvolvida e está atualmente em uso. Para aplicações que simplesmente levam voltagem e corrente baixas, ou dados, sistemas simples de plugue estão disponíveis. Para aplicações de voltagem e corrente mais altas, tais como em sistemas eletrônicos de potência industrial, os condutores dimensionáveis são requeridos, que precisam ter uma interface de maneiras altamente eficientes para levarem a potência desejada entre pontos de conexão. Em contextos industriais, por exemplo, invólucros elétricos podem ser projetados com barraraentos de potência portando potência trifásica, tal como em um backplane de um gabinete elétrico. Os dispositivos podem ser conectados aos barramentos por meio de facas as quais envolvem de forma elástica os barramentos para completarem as conexões. Em outros contextos, os barramentos são projetados para terem uma interface por conexões aparafusadas ou outras, com conectores bastante dimensionáveis ou um contato direto entre os barramentos roteando potência para e a partir de componentes eletrônicos de potência, tais como acionamentos de motores, mecanismo de distribuição, componentes de proteção de circuito, e assim por diante.

Conexões de potência maiores e mais altas são particularmente difíceis, à medida que alguma flexibilidade frequentemente é desejada para a remoção de componentes para execução de serviços, enquanto se mantém uma capacidade de porte de corrente excelente durante uma operação normal. Em certos contextos, fios torcidos condutivos e outras estruturas flexíveis foram empregados para esta finalidade. Em alguns contextos, contudo, conexões rígidas são preferidas, nas quais os componentes de barramento de potência AC são aparafusados uns aos outros e, finalmente, a condutores usados para roteamento de potência para ou a partir de dispositivos eletrônicos de potência e mecanismos de distribuição. Quando se pretende que os componentes sejam removidos de tempos em tempos, tal como para substituição ou execução de serviços, os problemas são exacerbados pela necessidade de alinhar apropriadamente os componentes de barramento, apesar de ligeiras variações no nível ou na posição dos componentes no gabinete elétrico. Esse desalinhamento frequentemente é inevitável, e os projetos atuais para condutores de potência nesses ambientes são incapazes de acomodarem esse desalinhamento, enquanto se mantêm boas conexões durante uma operação.

Portanto, há uma necessidade de um melhoramento adicional em conexões elétricas projetadas para aplicações de voltagem alta e corrente alta. Há uma necessidade em particular de um projeto que permita algum desalinhamento entre componentes de barramento e que permita uma retirada fácil de um condutor do outro, particularmente em aplicações trifásicas.

BREVE DESCRIÇÃO A invenção provê um novo sistema de conector projetado para responder a essas necessidades. 0 sistema é baseado no uso de barramentos condutivos ou estruturas similares com o que um receptáculo ou conjunto de plugue pode ser associado. 0 receptáculo recebe o conjunto de plugue e conexões elétricas são feitas entre superfícies condutivas internas do receptáculo e componentes condutivos resilientes associados a um condutor de combinação ou barramento. Conforme a conexão é constituída, então, os elementos resilientes são elasticamente deformados para a provisão da conexão elétrica desejada entre o condutor ou os elementos de barramento.

De acordo com um aspecto da invenção, portanto, um sistema de conector de potência elétrica compreende um conjunto de plugue que compreende um condutor de potência geralmente plano e dois conjuntos de condutor lateral. Cada conjunto de condutor lateral é preso a um respectivo lado do condutor de potência geralmente plano através de um suporte condutivo, e compreende uma pluralidade de elementos condutivos internos em contato com o condutor de potência, e uma pluralidade de extensões condutivas opostas aos elementos condutivos. As extensões condutivas são orientadas para fora e compressíveis em direção ao suporte. Um receptáculo condutivo geralmente em formato de garfo tem lados opostos que contatam e comprimem as extensões condutivas, quando o conjunto de plugue for inserido no receptáculo. A invenção também provê um sistema de conector de potência elétrica que compreende três desses conjuntos de plugue, três receptáculos condutivos geralmente em formato de garfo, e três condutores de barramento, um dos receptáculos sendo preso de forma condutíva a um respectivo condutor de barramento para portar uma potência trifásica entre os condutores de barramento e os condutores de potência geralmente planos. O arranjo pode ser configurado para portar potência trifásica. A invenção também provê um método para a feitura de um sistema de conector de potência elétrica. No método, um conjunto de plugue é montado compreendendo um condutor de potência geralmente plano e dois conjuntos de condutor lateral, cada conjunto de condutor lateral sendo preso a um respectivo lado do condutor de potência geralmente plano através de um suporte condutivo e compreendendo uma pluralidade de elementos condutivos internos em contato com o condutor de potência, e uma pluralidade de extensões condutivas opostas aos elementos condutivos, as extensões condutivas sendo orientadas para fora e compressíveis em direção ao suporte. O conjunto de plugue é configurado para combinar com um receptáculo condutivo geralmente em formato de garfo tendo lados opostos, em que os lados opostos contatam e comprimem as extensões condutivas, quando o conjunto de plugue for inserido no receptáculo.

DESENHOS

Estes e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção tornar-se-ão mais bem entendidos quando a descrição detalhada a seguir for lida com referência aos desenhos associados, nos quais caracteres iguais representam partes iguais por todos os desenhos, em que: a figura 1 é uma vista em perspectiva de um sistema de conexão trifásico de acordo com certos aspectos da presente invenção; a figura 2 é uma vista em perspectiva de um conjunto de plugue de exemplo para uso no sistema da figura 1; a figura 3 é uma vista explodida do conjunto de plugue de exemplo da figura 2; a figura 4 é uma vista em perspectiva de uma configuração alternativa de um conjunto de plugue para uso no sistema; a figura 5 é uma vista explodida do arranjo da figura 4; a figura 6 é uma vista de topo que ilustra o receptáculo de sistema e o conjunto de plugue, antes da combinação; e a figura 7 é uma vista de topo dos mesmos componentes, uma vez combinados.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Voltando-nos para os desenhos, a figura 1 ilustra um sistema de conector de exemplo 10 projetado para uso em aplicações de voltagem alta e corrente alta. A titulo de exemplo, o sistema pode ser adequado para uso em circuitos eletrônicos de potência, mecanismo de distribuição, acionamentos de motores e outras aplicações em uma variedade de faixas de voltagem e corrente. 0 sistema ilustrado na figura 1 é particularmente bem adequado para uso em gabinetes elétricos em que uma potência trifásica é roteada através de barramentos para e/ou a partir de componentes eletrônicos de potência e mecanismos de distribuição. Conforme será apreciado por aqueles versados na técnica, nessas aplicações, a potência de uma fonte, conforme indicado pelo número de referência 12, tipicamente é roteada através de um gabinete, tal como em um backplane traseiro de um invólucro elétrico. A potência que sai das conexões é alimentada para várias cargas, conforme indicado pelo número de referência 14. Essas cargas podem incluir os componentes de proteção de circuito no gabinete, mas, também, vários componentes de controle, tais como acionamentos de motor, arranques de motor, contatores, relés e assim por diante. Deve ser notado que, embora a potência entrando seja ilustrada como correspondentes ao número de referência 12 e a potência de saida para a carga seja indicada pela referência 14 na figura 1, os papéis doas vários componentes do sistema de conector podem ser invertidos na prática.

Na modalidade ilustrada, a potência entrando 12 é canalizada para os barraraentos 16, os quais comumente compreenderão elementos condutivos significativos, tais como barras de cobre. O sistema de conector então compreende receptáculos 18 que são presos aos barramentos e se estendem a partir de uma superfície condutiva dos barramentos. Os receptáculos incluem contatos laterais 20 e 22 e um lado traseiro 24 unido aos contatos laterais. Os receptáculos são presos aos barramentos por prendedores 26. Os prendedores proveem suporte mecânico para os receptáculos, bem como mantêm a face traseira do lado traseiro em grande contato condutivo com o respectivo barramento. As extremidades dianteiras dos contatos laterais 20 e 22 dos receptáculos 18 são providas com superfícies chanfradas 28, para se facilitar o encaixe dos receptáculos com conjuntos de plugue de combinação, conforme descrito abaixo.

Os conjuntos de plugue 30 são providos, que podem ser formados como uma extensão de condutores de combinação 32. Em algumas modalidades, os condutores de combinação também podem ser componentes de metal substanciais, tais como barras de cobre, que se estendem até o mecanismo de distribuição ou outro circuito, tais como controladores de motor. Os conjuntos de plugue 30 são suportados em suportes de componente (não mostrados) e presos aos componentes de combinação que recebem potência a partir dos barramentos através dos receptáculos e dos conjuntos de plugue. Cada conjunto de plugue também inclui um ou mais suportes 34 presos ao condutor de combinação 32. Estes suportes mantêm e proveem suporte mecânico para estruturas de contato resilientes. Conforme descrito mais plenamente abaixo, as estruturas de contato resilientes fazem contato com o condutor de combinação 32 e os suportes 34, e se estendem para fora a partir dos suportes 34, para a feitura de contato com as superfícies internas dos contatos laterais 20 e 22 dos receptáculos, quando os conjuntos de plugue forem inseridos nos receptáculos. A figura 2 ilustra um conjunto de plugue de exemplo do tipo mostrado no sistema da figura 1. De novo, o conjunto de plugue inclui um condutor de combinação 32 o qual porta corrente durante uma operação. O condutor 32 porta um ou mais suportes 34 para as estruturas de contato resilientes 36. Cada uma destas estruturas de contato resilientes inclui uma série de elementos condutivos incluindo elementos condutivos internos 38 e extensões condutivas 40. Estes elementos condutivos e as extensões condutivas compreendem conjuntos de suportes e condutores montados de forma flexível. Os elementos condutivos internos 38 fazem contato com o condutor de combinação 32, quando os suportes 34 são montados no condutor de combinação. As extensões condutivas 40 compreendem um material condutivo o qual se estende para fora a partir dos suportes e que pode ser elasticamente deformado de forma relativamente fácil por uma pressão em qualquer lado da estrutura. Em uma modalidade presentemente contemplada, os suportes incluem estruturas em T superior e inferior formando ranhuras 46 nas quais as estruturas de contato resilientes 36 são inseridas. As estruturas de contato resilientes e os suportes são mantidos no condutor de combinação 32 por uma série de pinos ou prendedores 48 que são recebidos em aberturas 50 formadas nos suportes e aberturas correspondentes 52 formadas no condutor de combinação. Em uma modalidade presentemente contemplada, as aberturas 52 do condutor de combinação são um pouco superdimensionados, enquanto as aberturas 50 dos suportes proveem um ajuste com pressão para os prendedores. Este arranjo em conjunto com a natureza elasticamente deformável dos elementos condutivos internos 38 permite o condutor de combinação 32 para "flutuar" entre as estruturas condutoras elásticas em ambos os lados da mesma. Este, e a natureza elasticamente deformável de extensões condutivas, permite uma tolerância considerável quanto a um desalinhamento, quando da constituição do sistema de conector.

Os suportes 34 são feitos de um material condutivo através do que uma corrente passa durante uma operação. Os elementos condutivos internos 38 das estruturas de contato resilientes se estendem para dentro para a feitura de um bom contato com as faces laterais do condutor de combinação 32. Na modalidade ilustrada, o condutor de combinação é um metal condutivo geralmente plano, de modo que as faces possam prover boas superfícies para contato com os elementos condutivos internos 38. Em uma operação, um percurso de corrente é estabelecido a partir das extensões condutivas 40, através dos suportes 34 e através dos elementos condutivos internos 38 até o condutor de combinação 32.

As figuras 4 e 5 ilustram um suporte em formato de U 58 que pode ser usado no lugar dos suportes separados da modalidade prévia. O suporte em formato de U de modo similar forma um suporte mecânico para as estruturas de contato resilientes 36, mas pode se enrolar plenamente em torno de uma extremidade do condutor de combinação 32. Como com a modalidade prévia, o suporte em formato de U é feito de um material condutivo e permite que os elementos condutivos internos 38 das contatem faces do condutor de combinação 32, para o manterem em uma posição "flutuante" entre extensões do suporte em formato de U. Na modalidade ilustrada, o suporte em formato de ü é preso ao condutor de combinação 32 por pinos ou prendedores 48, como na modalidade prévia. A figura 6 representa uma vista de topo da estrutura precedente (a primeira modalidade), antes da combinação do receptáculo 18 e do conjunto de plugue 30. Conforme mostrado, o receptáculo é suportado no barramento elétrico, e se estende para fora a partir do barramento com os contatos laterais 20 e 22 apresentando um volume no qual o conjunto de plugue 30 é introduzido. A largura de receptáculo 60 é dimensionada para se permitir uma ligeira compressão elástica, uma deformação ou um movimento das extensões condutivas 40, conforme o conjunto de plugue for pressionado no receptáculo. Conforme discutido acima, os contatos laterais podem ser formados com superfícies chanfradas para facilitar essa compressão. O conjunto de plugue é apresentado com as extensões condutivas em um estado relaxado para se estender para fora a partir dos lados do conjunto de plugue. Uma dimensão externa dos suportes 34, indicada pelo número de referência 62, é menor do que a largura interna 60 do receptáculo, enquanto uma largura relaxada 64 das extensões condutivas é um pouco maior do que a largura de receptáculo interna 60. Assim, conforme o conjunto de plugue for forçado para o receptáculo, as extensões condutivas serão elasticamente deformadas, comprimindo-se um pouco para conformação com a largura interna 60 do receptáculo. Esta orientação é mostrada na figura 7, onde o conjunto de plugue foi plenamente encaixado no receptáculo de combinação.

Deve ser notado que o uso de extensões condutivas 40 e de outros componentes do conjunto de plugue permite um desalinhamento translacional e angular do conjunto de plugue com respeito ao receptáculo. Isto é, conforme ilustrado na figura 6, se o acesso do receptáculo for um pouco deslocado do acesso do conjunto de plugue, os dois, não obstante, farão um contato adequado, devido à deformabilidade dos elementos condutivos internos 38 e das extensões condutivas 40. De modo similar, um desalinhamento angular, conforme indicado pelo número de referência 66 na figura 6, pode ser acomodado pelos elementos condutivos e pelas extensões. Isto é, no caso de um desalinhamento angular ligeiro, os elementos condutivos e as extensões ao longo de cada lado do receptáculo podem ser comprimidos de forma ligeiramente diferente, enquanto ainda se mantém um contato adequado.

Deve ser notado que qualquer número desejado de elementos condutivos pode ser usado em cada lado do conjunto de plugue, particularmente dependendo da classe nominal de potência do sistema de conector, O comprimento dos contatos laterais 20 e 22 é suficiente para permitir um encaixe pleno do conjunto de plugue no receptáculo, de modo que todas as extensões condutivas estejam em contato com uma superfície condutiva dos contatos laterais 20 e 22.

Embora apenas certos recursos da invenção tenham sido ilustrados e descritos aqui, muitas modificações e mudanças ocorrerão àqueles versados na técnica. Portanto, é para ser entendido que as reivindicações em apenso são pretendidas para cobrirem todas essas modificações e mudanças, conforme caírem no verdadeiro espírito da invenção.

Claims

1. Sistema de conector de potência elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de plugue que compreende um condutor de potência geralmente plano e dois conjuntos de condutor lateral, cada conjunto de condutor lateral sendo preso a um respectivo lado do condutor de potência geralmente plano através de um suporte condutivo, e compreende uma pluralidade de elementos condutivos internos em contato com o condutor de potência, e uma pluralidade de extensões condutivas opostas aos elementos condutivos, as extensões condutivas sendo orientadas para fora e compressíveis em direção ao suporte; e um receptáculo condutivo geralmente em formato de garfo tem lados opostos que contatam e comprimem as extensões condutivas, quando o conjunto de plugue for inserido no receptáculo.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos condutivos internos compreendem elementos móveis elasticamente que mantêm o condutor de potência geralmente plano em uma posição flutuante entre os dois conjuntos de condutor lateral.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracteri zado pelo fato de que o suporte compreende dois suportes condutivos separados, um suporte condutivo sendo disposto em cada lado do condutor de potência geralmente plano.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte compreende um elemento de suporte geralmente em formato de U preso em torno de uma extremidade do condutor de potência geralmente plano.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte é preso ao condutor de potência geralmente plano através de prendedores.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os prendedores compreendem pinos.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o condutor de potência geralmente plano compreende aberturas através das quais os pinos passam para manutenção do condutor de potência geralmente plano em uma posição flutuante entre os dois conjuntos de condutor lateral.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as extensões condutivas compreendem condutores tipo de mola que são elasticamente deformáveis, quando o conjunto de plugue for inserido no receptáculo.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as extensões condutivas em cada lado do condutor de potência geralmente plano são configuradas para se defletirem para a acomodação de um desalinhamento entre o condutor de potência geralmente plano e o receptáculo.

10. Sistema de conector de potência elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: três conjuntos de plugue, cada um compreendendo um condutor de potência geralmente plano e dois conjuntos de condutor lateral, cada conjunto de condutor lateral sendo preso a um respectivo lado do condutor de potência geralmente plano através de um suporte condutivo e compreendendo uma pluralidade de elementos condutivos internos em contato com o condutor de potência, e uma pluralidade de extensões condutivas opostas aos elementos condutivos, as extensões condutivas sendo orientadas para fora e compressiveis em direção ao suporte; três receptáculos condutivos geralmente em formato de garfo, cada um tendo lados opostos, em que os lados opostos contatam e comprimem as extensões condutivas, quando o conjunto de plugue for inserido no receptáculo; e três condutores de barramento, um dos receptáculos sendo preso de forma condutiva a um respectivo condutor de barramento, para portar uma potência trifásica entre os condutores de barramento e os condutores de potência geralmente planos.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte compreende um elemento de suporte geralmente em formato de U preso em torno de uma extremidade do condutor de potência geralmente plano.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os elementos condutivos internos de cada conjunto de condutor lateral compreende elementos elasticamente móveis que mantêm o condutor de potência geralmente plano em uma posição flutuante entre os dois conjuntos de condutor lateral.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o suporte de cada conjunto de plugue compreende dois suportes condutivos separados, um suporte condutivo sendo disposto em cada lado do condutor de potência geralmente plano.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o condutor geralmente plano de cada conjunto de plugue é montado entre respectivos conjuntos de condutor lateral para manutenção do condutor de potência geralmente plano em uma posição flutuante entre os dois conjuntos de condutor lateral.

15. Método para a feitura de um sistema de conector de potência elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: a montagem de um conjunto de plugue que compreende um condutor de potência geralmente plano e dois conjuntos de condutor lateral, cada conjunto de condutor lateral sendo preso a um respectivo lado do condutor de potência geralmente plano através de um suporte condutivo e compreendendo uma pluralidade de elementos condutivos internos em contato com o condutor de potência, e uma pluralidade de extensões condutivas sendo orientadas para fora e compressiveis em direção ao suporte; em que o conjunto de plugue é configurado para combinar com um receptáculo condutivo geralmente em formato de garfo que tem lados opostos, em que os lados opostos contatam e comprimem as extensões condutivas quando o conjunto de plugue for inserido no receptáculo.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende três receptáculos condutivos geralmente em formato de garfo em respectivos condutores de barramento, os receptáculos sendo dispostos para combinarem com respectivos conjuntos de plugue para portarem potência trifásica entre os condutores de barramento e os condutores de potência geralmente planos.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracteri zado pelo fato de que o suporte compreende um elemento de suporte geralmente em formato de U preso em torno de uma extremidade do condutor de potência geralmente plano.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os elementos condutivos internos de cada conjunto de condutor lateral compreendem elementos elasticamente móveis que mantêm o condutor de potência geralmente plano em uma posição flutuante entre os dois conjuntos de condutor lateral.

19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o suporte do conjunto de plugue compreende dois suportes condutivos separados, um suporte condutivo sendo disposto em cada lado do condutor de potência geralmente plano.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o condutor geralmente plano é montado entre respectivos conjuntos de condutor lateral para manutenção do condutor de potência geralmente plano em uma posição flutuante entre os dois conjuntos de condutor lateral.