BR102020003216A2

BR102020003216A2 - Barramento condutor tubular senoidal

Info

Publication number: BR102020003216A2
Application number: BR102020003216-0A
Authority: BR
Inventors: Melquisedec Francisquini
Original assignee: Melquisedec Francisquini
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2021-08-31
Also published as: CA3169065A1; EP4105945A4; CO2022012812A2; TW202203254A; CL2022002126A1; IL295541A; KR20220141809A; ZA202208960B; US20230109751A1; CN115136258A; WO2021159196A1; AU2021218695A1; JP2023513356A; EP4105945A1

Abstract

“BARRAMENTO CONDUTOR TUBULAR SENOIDAL” refere-se a um barramento condutor elétrico, mais especificamente de um barramento condutor, com formato tubular senoidal, aplicado em armários elétricos para conjuntos de manobra e comando de potência de baixa e alta tensão e linhas elétricas pré-fabricadas. O barramento possui uma aba de cravamento inicial, que se liga a uma primeira senoide, que por sua vez se liga à uma aba de junção, que por sua vez se liga a uma segunda senoide, de modo que as referidas primeira senoide e segunda senoide formem uma região tubular entre elas, onde não há contato entre referidas primeira senoide e segunda senoide. Dita segunda senoide estar ligada a uma de cravamento final, ou ainda uma segunda aba de junção, que se liga a uma terceira senoide, com referida terceira senoide se ligando a uma aba de cravamento final.

Description

BARRAMENTO CONDUTOR TUBULAR SENOIDAL

CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] A presente invenção trata de um barramento condutor elétrico, mais especificamente de um barramento condutor, com formato tubular senoidal, aplicado em armários elétricos para conjuntos de manobra e comando de potência de baixa e alta tensão e linhas elétricas pré-fabricadas.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[002] Os conjuntos de manobra e comando de baixa e alta tensão são essenciais para qualquer instalação elétrica de todos os setores de atividade econômica. Tais conjuntos são destinados para utilização juntamente com os equipamentos projetados para a geração, transmissão, distribuição e conversão de energia elétrica e para o comando dos equipamentos que consomem energia elétrica. Estes conjuntos são compostos por um armário elétrico, unidades funcionais onde são instalados dispositivos individuais, e o sistema de barramento.

[003] O sistema de barramento é um condutor de baixa impedância ao qual podem ser conectados, separadamente, vários circuitos elétricos. Sua função consiste em conduzir energia elétrica entre diversos pontos num conjunto e seu dimensionamento deve ser realizado observando-se os seguintes fatores:

a) a elevação de temperatura causada pelo fluxo de elétrons em situação normal de uso, tal elevação de temperatura está relacionada com a escolha do material utilizado;
b) Os esforços térmicos e dinâmicos causados por situações não usuais como picos de tensão e corrente, curtos-circuitos e arcos elétricos acidentais;
c) Correntes de fuga causadas pela proximidade entre os condutores e entre os condutores e partes metálicas do armário elétrico; e
d) A quantidade e a forma como são realizadas as conexões e derivações.

[004] Dadas essas características intrínsecas dos barramentos elétricos, os mesmos, quase que em sua totalidade, são fabricados em barras de cobre, com seção transversal retangular, uma vez que o cobre apresenta uma boa condutividade elétrica, com um custo de manufatura relativamente baixo em comparação a outros materiais condutores como a prata e o ouro.

[005] Os barramentos condutores, ao 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 na periferia do condutor diminuindo a densidade de corrente em seu interior.

[006] 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 aparente, o que diminui os efeitos negativos do efeito pelicular resultando em um barramento mais efetivo.

[007] Barras com perfil retangular e maciça, são utilizadas, praticamente, na totalidade de aplicações de barramentos de cobre em armários elétricos, tal configuração é normalmente encontrada em dimensões variadas, tais como 100x10 mm, 80x10 mm, 50x10 mm, entre outras.

[008] Barramentos em outros formatos, também são utilizados, um exemplo é o apresentado no documento BR 10 2018 068113-3 depositado em 06/09/2018, com o objetivo de aumentar o perímetro melhorando a dissipação térmica e diminuindo as perdas causadas pelo efeito pelicular, otimizando a densidade de corrente no material para altas correntes, possibilitando assim, a utilização de menos material para sua construção. Apesar de melhora, ainda assim, nessa e em outras configurações que buscam se aproveitar dos ganhos obtidos ao aumentar o perímetro, em sistemas onde são utilizados 2 ou mais condutores por fase, também são geradas perdas causadas por um fenômeno cujo princípio é o mesmo do efeito pelicular, porém, como a interação que ocorre entre diferentes condutores, o fenômeno é chamado de efeito de proximidade.

[009] Dessa forma o estado da técnica se beneficiaria de um perfil cuja construtividade possibilite a utilização de menos material, que apresente um formato tal que, através da transposição e inversão dos possíveis caminhos percorridos pelo campo eletromagnético, ocorra uma atenuação do efeito de proximidade, e dessa forma seja atingida a mesma capacidade de corrente elétrica que os atuais perfis são capazes de alcançar.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[010] A presente invenção divulga um barramento construído em formato tubular senoidal, com uma configuração que apresenta resistência mecânica compatível aos barramentos condutores maciços, porém, com maior eficiência de condução ao aumentar o perímetro do condutor quando comparado com sistemas convencionais, com isso, obtém uma área maior para dissipação térmica, aliado a isso, se aproveita também, efeito pelicular e do efeito de proximidade, o que resulta na diminuição da seção transversal aumentando a densidade de corrente no condutor, além de otimizar o espaço ocupado pelo mesmo e, consequentemente, a possibilidade montagem de diversos barramentos em conjunto para aumentar a capacidade de corrente suportada.

[011] Um objetivo da presente invenção é oferecer um barramento capaz de conduzir maior corrente elétrica com menor quantidade de material.

[012] Um outro objetivo de a presente invenção oferecer um barramento que possibilite o aumento do perímetro, melhorando a dissipação térmica do condutor.

[013] É ainda objetivo da presente invenção oferecer um barramento que melhore o aproveitamento do efeito pelicular ao se utilizar de um formato tubular, com menos material na área interna do condutor.

[014] Um outro objetivo da presente invenção é oferecer um barramento que possibilite a montagem de um sistema com dois ou mais condutores por fase, de tal forma que o campo eletromagnético causado pelo efeito de proximidade seja atenuado, o que melhora o equilíbrio de corrente entre 2 condutores de uma mesma fase.

[015] Um outro objetivo da presente invenção é oferecer um barramento que apresente ótima resistência mecânica, para suportar os esforços dinâmicos ao qual um barramento é submetido, tanto em situações normais de trabalho como também em situações de estresse, por exemplo em um curto-circuito.

[016] É ainda um objetivo da presente invenção oferecer um barramento que melhore a troca de calor, otimizando seu arrefecimento e consequentemente a condutividade elétrica.

[017] Por fim, temos como objetivo da presente invenção, oferecer um barramento que forneça otimização do espaço ocupado pelo mesmo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[018] A matéria objeto deste relatório ficará totalmente clara em seus aspectos técnicos a partir da descrição pormenorizada que será feita com base nas figuras abaixo relacionadas, nas quais:
a figura 1 apresenta uma vista lateral de uma forma de realização do barramento em chapa única dobrada, em que as abas de cravamento inicial e de junção alinhadas no mesmo plano e em que referida aba de cravamento inicial possui camada única;
a figura 2 apresenta uma vista lateral de uma forma de realização do barramento em chapa única dobrada, em que as abas de cravamento inicial e de junção são paralelas e em planos diferentes e a referida aba de cravamento inicial possui camada única;
a figura 3 apresenta uma vista lateral de uma forma de realização do barramento em chapa única dobrada, em que as abas de junção e cravamento final estão alinhadas no mesmo plano, em que a aba de cravamento inicial possui camada dupla e a aba de junção possui camada tripla;
a figura 4 apresenta uma vista lateral de uma forma de realização do barramento em chapa única dobrada, em que a senoide possui formato de “M”, em que as abas de junção e cravamento final estão alinhadas no mesmo plano e em que a aba de cravamento inicial possui camada dupla e a aba de junção possui espaçamento entre as suas laterais;
a figura 5 apresenta uma vista lateral de uma forma de realização do barramento em chapa única dobrada, em que são utilizadas três senoides em formato de “M”, em que a aba de cravamento inicial possui duas camadas e são utilizadas duas abas de junção com duas camadas;
a figura 6 apresenta uma vista lateral do conjunto de dois barramentos conforme figura 1, em que não há contato entre os dois barramentos e os elementos de fixação estão dentro da área ocupada pelo barramento;
a figura 7 apresenta uma vista lateral do conjunto de dois barramentos conforme figura 2, em que há contato entre os dois barramentos e em que as abas de cravamento inicial e de junção são paralelas e em planos diferentes;
a figura 8 apresenta uma vista lateral do conjunto de dois barramentos conforme figura 3, em que ambos os barramentos são fixados pela aba de cravamento final e inicial e os barramentos estão deslocados lateralmente entre si;
a figura 9 apresenta uma vista lateral do conjunto de dois barramentos conforme figura 3, em que um dos barramentos é fixado pelas abas de cravamento final e inicial e o outro barramento é fixado pela aba de junção, e os barramentos estão deslocados lateralmente entre si;
a figura 10 apresenta uma vista em perspectiva de um conjunto com dois barramentos montados alinhados, em que é possível observar os furos de fixação e os furos de arrefecimento; e
a figura 11 apresenta uma vista em perspectiva de barramento com um elemento de conexão fixado a ele, em que é possível observar os furos de fixação e os furos de arrefecimento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[019] Em conformidade com as figuras mencionadas, a presente invenção “BARRAMENTO CONDUTOR TUBULAR SENOIDAL” consiste em um barramento (B), que possui uma aba de cravamento inicial (1) que se liga a uma primeira senoide (10), que por sua vez se liga à uma aba de junção (2), que por sua vez se liga a uma segunda senoide (20), de modo que as referidas primeira senoide (10) e segunda senoide (20) formem uma região tubular (T) entre elas, onde não há contato entre referidas primeira senoide (10) e segunda senoide (20). Dita segunda senoide (20) pode estar ligada a uma segunda aba de junção (2b) ou a aba de cravamento final (3).

[020] O cravamento inicial (1) é uma porção plana que se liga à primeira senoide (10), e ainda pode compreender uma única camada, como observado nas figuras 1 e 2, ou mais de uma camada de modo que haja uma ou mais dobras de 180°, conforme as figuras 3, 4 e 5, em que é possível observar um exemplo de cravamento inicial (1) com uma dobra de 180° formando duas camadas.

[021] A aba de junção (2) liga a primeira senoide (10) à segunda senoide (20). Referida aba de junção (2) possui duas ou mais regiões planas e pode possuir uma ou mais dobras de 180°. Um exemplo de aba de junção (2) com uma dobra de 180° formando duas camadas é observado nas figuras 1 e 2. Já na figura 3, é possível observar uma aba de junção com três dobras de 180° formando quatro camadas. Adicionalmente, a aba de junção (2) pode ter suas camadas afastadas, conforme observado na figura 4, onde é apresentado uma aba de junção (2) de duas camadas com espaçamento entre elas. Para barramentos condutores (B) com três ou mais senoides, mais de uma aba de junção (2) é utilizada, conforme a figura 5 que mostra um exemplo que apresenta duas abas de junção (2a e 2b), onde referida aba de junção (2b) liga a segunda senoide (20) à terceira senoide (30).

[022] A aba de cravamento final (3) realiza o fechamento do perfil, e pode envolver a aba de cravamento inicial (1) ou a aba de junção (2). As figuras 1 a 4 mostram exemplos de aba de cravamento final (3) envolvendo uma aba de cravamento inicial (1) e a figura 5 mostra a aba de cravamento final (3) envolvendo uma aba de junção (2a).

[023] As superfícies das abas de junção (2) e cravamento final (3) , podem estar alinhadas, ou seja, no mesmo plano, podem estar em planos paralelos, ou seja, desalinhadas, ou ainda podem estar em planos secantes, para facilitar a montagem em casos específicos. As figuras1, 3, 4 e 5 mostram exemplos de abas de junção (2) e cravamento final (3) alinhadas e a figura 2 e 7 mostra um exemplo onde referidas abas estão em planos paralelos.

[024] A primeira senoide (10) e segunda senoide (20) formam a região tubular (T), que é gerada pelo afastamento das duas senoides, que não se tocam. Adicionalmente, podem haver mais de duas senoides, como mostrado na figura 5 onde existe a terceira senoide (30), que formam duas regiões tubulares (Ta e Tb). As senoides formam a região curva do barramento condutor (B), podendo ter formato próximo a uma onda senoidal propriamente dita, como mostrado nas figuras 1,2 e 3 ou formatos ondulares diversos. As figuras 4 e 5 mostram senoides com formatos similares a letra “M”.

[025] O barramento (B) pode conter furos de fixação (4) ao longo das abas de cravamento inicial (1), cravamento final (3) e junção (2). Tais furos auxiliam na montagem, eliminam peso extra e economizam material.

[026] Furos de arrefecimento (5), podem ser inseridos ao longo das senoides, em que ditos furos auxiliam na circulação de ar na região tubular (T), o que contribui para o arrefecimento do barramento (B). A convecção do ar quente que entra em contato com o barramento, produz um fluxo de ar que, com os furos de arrefecimento, otimizam a troca do ar com o barramento (B), contribuindo para

[027] Para instalações que exijam corrente elétrica maior que a capacidade de condução do barramento (B), é possível realizar a montagem com mais de um barramento (B). As figuras 6, 7 e 10, mostram montagens onde os barramentos (B) estão alinhados lateralmente, neste tipo de montagem, os barramentos (B) podem estar afastados, como observado na figura 6, ou ainda podem ficar em contato como observado nas figuras 7 e 10. Adicionalmente os barramentos (B) podem sem montados deslocados como observado nas figuras 8 e 9.

[028] Em uma forma de construção preferencial o barramento (B) é fabricado em chapa única dobrada e sem soldas.

[029] As áreas de camada múltipla, devem preferencialmente, conter um isolante elétrico entre elas, para evitar que se forme arco elétrico devido a um pequeno afastamento que pode ocorrer entre as camadas.

[030] O formato tubular senoidal do barramento (B) diminui a ocorrência do efeito pelicular, e faz com que a corrente aparente atingida no barramento (B) seja mais próxima da corrente nominal calculada para um barramento de mesma área de seção transversal.

[031] Quando o barramento (B) possui as abas de cravamento inicial (1) e de junção (2) alinhadas, é possível realizar a montagem de um conjunto de barramentos (B) sem que os parafusos de fixação ultrapassem a área ocupada pelos barramentos (B), conforme observado na figura 6, o que auxilia na economia de espaço no interior do armário elétrico onde o barramento (B) é montado.

[032] O barramento (B) destaca-se dos demais barramentos elétricos presentes no estado da técnica principalmente pelo fato de apresentar uma construção tubular senoidal, enquanto os demais barramentos apresentam construção maciça ou tubular fechada. Com isso, o barramento (B) proporciona uma economia significativa de material condutor em sua construção, diminuindo o seu custo de produção e o impacto às reservas naturais dos elementos utilizados em sua construção, tais como cobre, alumínio, ouro e prata.

[033] Outra vantagem do barramento (B) reside em sua resistência mecânica elevada, uma vez que o fato de apresentar construção baseada em paredes dispostas de maneira curvilínea eleva a resistência mecânica se comparada a barramentos retangulares maciços, proporcionando assim, mínima deformação quando expostas aos testes de elevado nível de curto-circuito.

[034] Por fim, outra vantagem do barramento (B) está no fato da montagem em suas aplicações ser substancialmente mais fácil em comparação com os barramentos maciços, uma vez que apresenta uma série de opções de furações que facilitam as operações de fixação, extensão e derivação.

[035] 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.

Claims

“BARRAMENTO CONDUTOR TUBULAR SENOIDAL” aplicado em armários elétricos para conjuntos de manobra e comando de potência de baixa e alta tensão e linhas elétricas pré-fabricadas, caracterizado pelo fato de que possui uma aba de cravamento inicial (1) que se liga a uma primeira senoide (10), que por sua vez se liga à uma aba de junção (2, 2a, 2b), que por sua vez se liga a uma segunda senoide (20), formando uma região tubular (T, Tb) entre a primeira senoide (10) e segunda senoide (20); e referida segunda senoide (20) estar ligada ao cravamento final (3).
“BARRAMENTO”, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que a referida segunda senoide (20) está ligada a uma segunda aba de junção (2b), que por sua vez se liga à terceira senoide (30), formando uma região tubular (Ta) entre a primeira senoide (10) e terceira senoide (30); referida terceira senoide (30) se liga ao cravamento final (3).
“BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o cravamento inicial (1) possui uma camada única.
“BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o cravamento inicial (1) possui duas ou mais camadas.
“BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o cravamento inicial (1) é plano.
“BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a aba de junção (2) possui duas camadas.
“BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a aba de junção (2) possui três ou mais camadas.
“BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que as camadas da aba de junção (2) estarão unidas.
"BARRAMENTO”, de acordo com a qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que existe um vão entre as camadas da aba de junção (2).
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a aba de cravamento final (3) envolve a aba de cravamento inicial (1).
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a aba de cravamento final (3) envolve uma das abas de junção (2, 2a, 2b)
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as superfícies das abas de junção (2) e do cravamento final (3) estão no mesmo plano.
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que as superfícies das abas de junção (2) e do cravamento final (3) estão em planos paralelos.
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que as superfícies das abas de junção (2) e do cravamento final (3) estão em planos secantes.
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as senoides (10, 20) possuem formato de uma onda senoidal.
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizado pelo fato de que as senoides (10, 20) possuem formato em "M”.
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o barramento (B) possui furos de fixação (4) ao longo de pelo menos uma borda externa.
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o barramento (B) possui furos de arrefecimento (5), ao longo de pelo menos uma senoide.
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o barramento (B) é fabricado em chapa única dobrada e sem soldas.
"BARRAMENTO”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o barramento (B) contém um isolante elétrico entre as regiões com mais de uma camada.