BR102018068113A2 - Disposição construtiva aplicada em barramento condutor - Google Patents

Abstract

disposição construtiva aplicada em barramento condutor, o qual se refere a um barramento condutor e suas variantes construtivas, as quais possuem um formato tubular fechado, baseado em paredes simples, duplas e triplas, as quais atribuem ao barramento condutor maior resistência mecânica e mesma condutividade elétrica se comparado a barramentos convencionais maciços, sendo que, o referido barramento condutor possibilita a sua manufatura por processo de extrusão, perfilamento ou dobradeira.

Description

“DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR” [001] O presente pedido da patente de invenção reivindica prioridade interna do processo BR 10 2017 019382-9, depositado em 11 /09/2017, nos termos da Lei n° 9.279, de 14 de maio de 1996.

CAMPO DE APLICAÇÃO

[002] A presente invenção refere-se a um barramento condutor aplicado em armários elétricos, construído em perfil tubular fechado, em uma configuração que apresenta resistência elétrica e mecânica compatíveis aos barramentos condutores maciços, porém, com economia de material em sua construção.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[003] Os armários elétricos, ou gabinetes como também são conhecidos, são importantes dispositivos elétricos e vastamente utilizados na indústria de maneira geral.

[004] Sua função básica é energizar e / ou controlar equipamentos, dispositivos, áreas ou células de trabalho, em plantas industriais, adaptando-se a quase todas as áreas de indústria, de automação e ou serviços.

[005] Os armários elétricos normalmente são divididos em compartimentos ou gavetas, as quais possuem uma diversidade de componentes montados, com diversas finalidades.

[006] Na grande maioria das aplicações, os armários elétricos são conectados à rede primária de energia elétrica através de barramentos condutores, os quais são construídos de cobre ou outro material condutor, que realizam a condução da eletricidade entre a rede primária e os armários elétricos, que alimentarão os equipamentos conectados a este.

[007] Devido a elevada corrente elétrica aplicada nestes barramentos, os mesmos necessitam de características elétricas e mecânicas condizentes com tais correntes, sendo ainda submetidos a uma série de ensaios os quais visam garantir uma resistência mecânica a esforços dinâmicos causados por curto-circuito e outras exigências.

[008] Dadas essas características intrínsecas dos barramentos elétricos, quase que sua totalidade são fabricados em cobre, uma vez que este apresenta baixa resistividade, proporcionando uma boa condutividade elétrica, com um custo de manufatura relativamente baixo em comparação com outros materiais condutores como a prata e o ouro.

[009] O processo de fabricação de tais barramentos de cobre se dá por meio da extrusão consistindo basicamente na introdução de tarugos de cobre, barras com comprimento e largura diferentes do produto desejado, em prensas hidráulicas, as quais são responsáveis por desenvolver a passagem de tais tarugos em aberturas com formas geométricas pré-definidas, conhecidas como matriz, formando assim o perfil desejado.

[0010] As matrizes por sua vez, são desenvolvidas de maneira a proporcionar diversos tipos de perfis, tais como quadrado, retangular, triangular, circular, entre outros, sendo empregadas em todas as modalidades de extrusão.

[0011] Entretanto, os barramentos condutores, por estarem sujeitos a valores elevados de corrente alternada, sofrem grande incidência do efeito pelicular, ou seja, a área útil de condução de eletricidade é diminuída, uma vez que a corrente alternada tende a se concentrar nas porções externas do condutor em detrimento a sua porção central.

[0012] Em consequência ao efeito pelicular, utiliza-se mais material na produção dos barramentos maciços, aumentando, assim, a sua área de seção transversal afim de garantir um condutor de baixa resistência elétrica, resultando em um barramento mais efetivo.

[0013] Em quase sua totalidade, as aplicações de barramentos de cobre em armários elétricos, a configuração encontrada para submeter-se as exigências mecânicas e elétricas utilizam barras retangulares maciças, com dimensões variadas, tais como 100x10 mm, 80x10 mm, 50x10 mm, entre outras.

[0014] Assim sendo, para alcançar a condutividade elétrica requerida para certas aplicações, juntamente com a resistência mecânica a curtos-circuitos requerida pelas normas técnicas vigentes, os barramentos de cobre produzidas por extrusão contém uma robustez elevada, decorrente da utilização de uma maior quantidade de cobre, dada as limitações apresentadas.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0015] A presente invenção tem como objetivo apresentar uma disposição construtiva aplicado em barramento condutor de alta corrente, aplicável em armários elétricos de baixa e média tensão, a qual pode ser obtida por diversos meios de manufatura, tais como extrusão, perfilamento ou dobra.

[0016] A referida disposição construtiva destaca-se por proporcionar ótima condutividade elétrica e resistência mecânica com a utilização de uma quantidade menor de material, realizando, assim, uma economia nos recursos naturais.

[0017] A presente invenção, possui, como uma de suas principais características a facilidade de montagem, uma vez que apresenta uma parede tripla dotada de diversos orifícios que permitem uma melhor conexão entre o barramento e as conexões de derivação, bem como uma parede dupla central, também dotada de orifícios que propiciam uma superior conexão entre o barramento e as conexões de emenda.

[0018] Outro objetivo da presente invenção reside em sua diversidade de aplicações, uma vez que além de sua configuração principal ela dispõe de uma série de variantes construtivas, adaptando-se, assim, as mais diversas aplicações em armários elétricos, tais como alimentação primária, alimentação secundária, entre outros.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0019] Para uma completa compreensão e visualização da invenção apresentada na descrição detalhada, porém, sem o intuito de limitar ou restringir o escopo desta invenção, são apresentadas as seguintes figuras, em que: a figura 1.1 apresenta uma vista em perspectiva do barramento condutor em sua construtividade principal; a figura 1.2 apresenta uma vista frontal do barramento condutor em sua construtividade principal; a figura 1.3 apresenta uma vista em perspectiva e uma vista frontal do barramento condutor em sua construtividade principal; a figura 2.1 apresenta uma vista frontal de uma variante construtiva do barramento condutor; a figura 3.1 apresenta uma vista em perspectiva da variante construtiva principal; a figura 3.2 apresenta uma vista frontal da variante construtiva principal; a figura 3.3 apresenta uma vista lateral direita da variante construtiva principal; a figura 3.4 apresenta um vista lateral esquerda do barramento condutor em sua construtividade principal; a figura 4.1 apresenta uma vista em perspectiva da variante construtiva barramento condutor raiado; a figura 4.2 apresenta uma vista frontal da variante construtiva barramento condutor raiado; a figura 5.1 apresenta uma vista em perspectiva da variante construtiva barramento condutor simples com aba central e reforço interno. a figura 5.2 apresenta uma vista frontal da variante construtiva barramento condutor simples com aba central e reforço interno; a figura 6.1 apresenta uma vista em perspectiva da variante construtiva de duplo encaixe; a figura 6.2 apresenta uma vista frontal da variante construtiva de duplo encaixe; a figura 7.1 apresenta uma vista em perspectiva da variante construtiva barramento simples com aba central; a figura 7.2 apresenta uma vista frontal da variante construtiva barramento simples com aba central; a figura 8.1 apresenta uma vista em perspectiva da variante construtiva barramento simples com duas abas laterais; e a figura 8.2 apresenta uma vista frontal da variante construtiva barramento simples com duas abas laterais.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0020] De conformidade com os objetivos apresentados por meio da breve descrição, o presente pedido de patente apresenta um barramento condutor (100) o qual pode ser obtido tanto por processo de perfilamento, quanto por processo de extrusão ou ainda dobradeira, o qual dispõe de uma configuração ímpar, o qual atrela a economia de material em sua produção a eficiência em sua aplicação, uma vez que dispões de ótima condutividade elétrica e resistência mecânica.

[0021] O barramento condutor (100) dispõe de um formato baseado em vigas do tipo “I”, as quais são reconhecidamente resistentes aos esforços e cargas aplicadas, favorecendo, desta maneira, a resistência mecânica do barramento condutor (100), permitindo, assim, que este seja aprovado nos diversos testes de curto circuito, os quais tais barramentos condutores são submetidos, sofrendo apenas deformação elástica sob correntes de até 80 kA 1 s.

[0022] O barramento condutor (100) apresenta uma parede tripla (20) em sua porção inferior, a qual dispõe de furos centrais equidistantes entre si em toda a sua extensão, ou seja, comprimento. Logo acima da parede tripla (20) encontra-se uma estrutura central (30), em formato tubular, substancialmente cúbica, contendo uma parede posterior (40) com formato em “V”, onde o vértice estende-se em direção ao interior do barramento condutor (100).

[0023] O barramento condutor (100) apresenta logo acima da estrutura central (30), uma parede dupla (50), a qual dispões de furos centrais equidistantes entre si em toda a sua extensão, bem como uma aba superior (60) em sua porção mais superior, onde as paredes duplas estão levemente espaçadas.

[0024] O barramento condutor (100), possui em sua estrutura central (30) um vão que pode ser preenchido de material isolante, tal como isopor, o qual contribui para a estabilização do campo magnético quando o mesmo está sob carga.

[0025] O barramento condutor (100) é construído de maneira contínua, ou seja, não contém pontos de solda ou interligações forjadas externamente, independentemente do meio utilizado em sua manufatura, o que contribui para uma elevada resistência mecânica, uma vez que tais pontos de solda ou interligações forjadas apresentariam pontos de sujeição a esforços mais elevados.

[0026] O barramento condutor (100) em sua principal aplicação, como barramento principal em armários elétricos, é utilizado em conjunto, ou seja, dois barramentos condutor (100) em cada fase de ligação, contribuindo, assim, tanto para uma melhor eficiência na condução de corrente elétrica, quanto para uma maior resistência mecânica.

[0027] A parede tripla (20) do barramento condutor (100) coopera para uma maior facilidade de montagem do barramento condutor (100) em suas aplicações, uma vez que ele serve como uma espécie de prolongamento do barramento condutor (100) e dispõe de inúmeros furos dispostos por toda extensão de seu comprimento, os quais são utilizados para conexões entre barramentos condutores (100), ou mesmo a fixação no próprio armário elétrico onde o barramento condutor (100) está aplicado.

[0028] As furações presentes na parede tripla (20) e na parede dupla (50) também possuem uma função de arrefecimento do barramento condutor (100), uma vez que permitem a passagem de ar por entre esses furos o que favorece a dissipação do calor produzido pela passagem de corrente pelo barramento condutor (100).

[0029] O barramento condutor (100) pode ser utilizado de maneira conjunta, ou seja, dois barramentos condutor (100) para uma mesma fase, de maneira neste tipo de aplicação os barramentos condutores (100) estarão espelhados, ou seja, com as suas paredes duplas (50) voltadas uma para a outra, e unidos através de elementos de conexão e parafusos.

[0030] O barramento condutor (100) apresenta uma variante construtiva (100a), na qual a estrutura central (30a) possui um formato substancialmente piramidal, contendo uma parede posterior (70) em formato de duplamente curvilíneo, possuindo uma intersecção central unindo as duas curvas e uma parede frontal (80) no mesmo formato da parede posterior (70).

[0031] O barramento condutor (100) dispõe de uma variante construtiva principal (1), consistindo de uma parede tripla (2) em sua porção inferior, a qual dispõe de furos centrais equidistantes entre si em toda a sua extensão, ou seja, comprimento. Logo acima da parede tripla (2) encontra-se uma estrutura inferior (3) em formato tubular, substancialmente cúbica vazada, onde a parede tripla (2) está alinhada a uma das paredes laterais da estrutura inferior (3).

[0032] A variante construtiva principal (1) apresenta logo acima da estrutura inferior (3) uma estrutura superior (4) de mesmo formato da estrutura inferior (3), ou seja, substancialmente cúbica e vazada. A estrutura superior (4) esta interligada a estrutura inferior (3) por meio de uma parede central dupla (5) disposta em suas porções centrais, sendo que em tal parede central dupla (5) existem três conjuntos de furações, onde cada conjunto contém cinco furos equidistantes entre si, de maneira que um conjunto de furos esteja na porção central do comprimento da parede central dupla (5) e os outros dois em cada uma das extremidades do comprimento da referida parede central dupla (5).

[0033] A variante construtiva principal (1) é construída de maneira contínua, ou seja, não contém pontos de solda ou interligações forjadas externamente, independentemente do meio utilizado em sua manufatura, o que contribui para uma elevada resistência mecânica, uma vez que tais pontos de solda ou interligações forjadas apresentariam pontos de sujeição a esforços mais elevados.

[0034] A mesma característica de facilidade de montagem presente na parede tripla (2) está presente na parede central dupla (5), uma vez que está, também, dispõe de inúmeros furos dispostos em seu comprimento, de maneira que tais furos podem ser utilizados tanto para a fixação direta da variante construtiva principal (1) nos armários quanto para conexão destes em derivadores ou extensores.

[0035] O barramento condutor (100) apresenta uma variante construtiva denominada de barramento condutor raiado (1'), o qual apresenta a mesma construtividade da variante construtiva principal (1), entretanto com a diferença que a estrutura inferior (3) e a estrutura superior (4) apresentam pequenos raios subsequentes em suas paredes, sendo denominadas de estrutura interior raiada (3') e estrutura superior raiada (4').

[0036] O barramento condutor (100) apresenta, também uma terceira variante construtiva denominada de barramento condutor simples com aba central e reforço interno (6), o qual apresenta uma parede tripla central (2') em sua porção inferior e uma estrutura dupla (7) em formado substancialmente paralelepipedal vazada disposta de uma estrutura central interna (8) com formato de cruz, sendo que cada uma das extremidades da cruz se conecta com uma lateral interna da estrutura dupla (7); onde a parede tripla central (2') encontra-se interligada a estrutura dupla (7) em sua porção inferior central.

[0037] O referido barramento condutor simples com aba central e reforço interno (6) tem como função, substituir a aplicação em conjunto da variante construtiva principal (1), onde ao invés de duas variantes construtivas pricipais (1) utiliza-se apenas um barramento condutor simples com aba central e reforço interno (6).

[0038] O barramento condutor simples com aba central e reforço interno (6), por sua vez, dispõe, também, de uma variante construtiva de duplo encaixe (6') a qual possui substancialmente o mesmo formato que o barramento condutor simples com aba central e reforço interno (6) com a diferença de ao invés de possuir uma parede tripla central (2') ela possui duas paredes triplas laterais (2'a e 2'b), uma em cada lateral da estrutura dupla (7), funcionando um prolongamento de cada uma das paredes laterais desta.

[0039] O barramento condutor (100) apresenta ainda, uma variante construtiva denominada de barramento condutor simples com aba central (9) o qual apresenta uma parede tripla (2') e uma estrutura única central (11) com formato substancialmente cúbico vazado, onde a parede tripla (2') encontra-se na porção central da parede inferior da estrutura única central (11).

[0040] O barramento condutor simples com aba central (9) tem como maior finalidade a aplicação em armários elétricos como barramento secundário, ou seja, aquele que distribui a corrente elétrico entre o barramento primário e os demais componentes do armário elétrico. Entretanto, não existe nenhum impedimento para a utilização do barramento condutor simples com aba central (9) em armários de menor carga como barramento primário.

[0041] Por fim, o barramento condutor simples com aba central (9) apresenta uma variante construtiva de duplo encaixe denominado de barramento condutor simples com abas laterais (9') o qual dispõe de uma estrutura única central (11) e de duas paredes laterais triplas (2), onde cada uma encontra-se oposta em si, de maneira que uma está interligada a uma parede lateral da estrutura única central (11) disposta para baixo e a outra está interligada a parede lateral oposta da estrutura única central (11) porém, disposta para cima.

[0042] O referido barramento condutor simples com abas laterais (9') tem como finalidade facilitar ainda mais a montagem no armário elétrico, uma vez que apresenta não somente uma, mas duas paredes duplas (2) dispostas em oposição, aumentando, assim, as possibilidades de fixação no armário elétrico, bem como as possibilidades de união por derivações ou extensores.

[0043] O barramento condutor (100) e todas as suas variações construtivas destacam-se dos demais barramentos elétricos presentes no estado da técnica por apresentar uma construção com formato tubular fechado, enquanto os demais barramentos apresentam construção maciça. Com isso, o barramento condutor (100) e todas as suas variantes construtivas proporcionam uma economia significativa de material condutor em sua construção, diminuindo o seu valor econômico de produção e o impacto às reservas naturais dos elementos utilizados em sua construção, tais como cobre, alumínio, outro e prata.

[0044] Outra vantagem do barramento condutor (100) e de suas variantes construtivas, reside em sua resistência mecânica elevada, uma vez que o fato de apresentar construção tubular fechada baseada em paredes dispostas de maneira complexa eleva a resistência mecânica se comparada a barramentos retangulares maciços, proporcionando assim, mínima deformação quando expostas aos testes de elevado nível de curto-circuito.

[0045] Por fim, outra vantagem do barramento condutor (100) e de suas variantes construtivas está no fato de a montagem em suas aplicações ser substancialmente mais fácil em comparação com os barramentos maciços, uma vez que apresenta uma série de opções, tanto de paredes quanto de furações que facilitam as operações de fixação, extensão e derivação.

[0046] Deve ficar entendido que a presente descrição não limita a aplicação aos detalhes aqui descritos e que a invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de modos, dentro do escopo das reivindicações. Embora tenham sido usados termos específicos, tais termos devem ser interpretados em sentido genérico e descritivo, e não com o propósito de limitação.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, aplicado em barramentos condutores primários ou secundários, de alta corrente, utilizados em armários elétricos de baixa e média tensão, caracterizado pelo fato de o barramento condutor (100) ser obtido tanto pelo processo de extrusão, quanto de perfilamento ou dobra, de maneira continua, onde o barramento condutor (100) apresenta uma parede tripla (20) em sua porção inferior, a qual dispõe de furos centrais equidistantes entre si em toda a sua extensão, ou seja, comprimento; logo acima da parede tripla (20) encontra-se uma estrutura central (30), em formato tubular, substancialmente cúbica, contendo uma parede posterior (40) com formato em “V”, onde o vértice estende-se em direção ao interior do barramento condutor (100); logo acima da estrutura central (30), uma parede dupla (50), a qual dispões de furos centrais equidistantes entre si em toda a sua extensão, bem como uma aba superior (60) em sua porção mais superior, onde as paredes duplas estão levemente espaçadas.

2. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o barramento condutor (100), possuir em sua estrutura central (30) um vão que pode ser preenchido de material isolante, preferencialmente isopor.

3. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o barramento condutor (100) apresentar uma variante construtiva (100a), na qual a estrutura central (30a) possui um formato substancialmente piramidal, contendo uma parede posterior (70) em formato de duplamente curvilíneo, possuindo uma intersecção central unindo as duas curvas e uma parede frontal (80) no mesmo formato da parede posterior (70).

4. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o barramento condutor (100) apresentar uma variante construtiva principal (1) compreendendo uma parede tripla (2) em sua porção inferior; uma estrutura inferior (3) de formato tubular, substancialmente cúbica vazada, logo acima da parede tripla (2), sendo esta parede tripla (2) alinhada a uma das paredes laterais da estrutura inferior (3); uma estrutura superior (4) de mesmo formato da estrutura inferior (3), ou seja, substancialmente cúbica e vazada e uma parede central dupla (5) interligando as estruturas inferior (3) e estrutura superior (4) por sua região central.

5. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a parede tripla (2) dispor de furos centrais equidistantes entre si em toda a sua extensão, ou seja, no comprimento.

6. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a parede central dupla (5) dispor de três conjuntos de furações, onde cada conjunto contém cinco furos equidistantes entre si, de maneira que um conjunto de furos esteja na porção central do comprimento da parede central dupla (5) e os outros dois em cada uma das extremidades do comprimento da referida parede central dupla (5).

7. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de apresentar uma variante construtiva denominada de barramento condutor raiado (1'), o qual apresenta a mesma construtividade da variante construtiva principal (1), entretanto com a diferença que a estrutura inferior (3) e a estrutura superior (4) apresentam pequenos raios subsequentes em suas paredes, sendo denominadas de estrutura interior raiada (3') e estrutura superior raiada (4').

8. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de apresentar uma variante construtiva denominada barramento condutor simples com aba central e reforço interno (6), o qual apresenta uma parede tripla central (2') em sua porção inferior e uma estrutura dupla (7) em formado substancialmente paralelepipedal vazada disposta de uma estrutura central interna (8) com formato de cruz, sendo que cada uma das extremidades da cruz se conecta com uma lateral interna da estrutura dupla (7); onde a parede tripla central (2') encontra-se interligada a estrutura dupla (7) em sua porção inferior central.

9. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de apresentar uma variante construtiva de duplo encaixe (6') a qual possui substancialmente o mesmo formato que o barramento condutor simples com aba central e reforço interno (6) com a diferença de ao invés de possuir uma parede tripla central (2') ela possui duas paredes triplas laterais (2'a e 2'b), uma em cada lateral da estrutura dupla (7), funcionando como prolongamento de cada uma das paredes laterais desta.

10. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de apresentar uma variante construtiva denominada de barramento condutor simples com aba central (9) o qual apresenta uma parede dupla simples (2') e uma estrutura única central (11) com formato substancialmente cúbico vazado, onde a parede tripla simples (2') encontra-se na porção central da parede inferior da estrutura única central (11).

11. “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM BARRAMENTO CONDUTOR”, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de barramento condutor simples com abas laterais (9') o qual dispõe de uma estrutura única central (11) e de duas paredes laterais triplas (2), onde cada uma encontra-se oposta em si, de maneira que uma está interligada a uma parede lateral da estrutura única central (11) disposta para baixo e a outra está interligada a parede lateral oposta da estrutura única central (11) porém, disposta para cima.