BR112015031410B1 - Aparelho elétrico para gerenciamento de falhas de arco e método para limitar explosão de arco - Google Patents

Abstract

CONTROLE DE ARCO INTERNO E VENTILAÇÃO PARA EQUIPAMENTO ELÉTRICO. Um invólucro elétrico é configurado para proteção de arco de auto-extinção passiva e operação mais fria de equipamento encerrado. O invólucro tem um sistema de ventilação canalizada com canais de arco em comunicação de fluido com canais de descarga. Os canais de arco em torno de cada fase dos condutores encerrados são de comprimento suficiente para ajudar a atenuar um arco. Os canais de descarga são colocados em comunicação com os canais de arco. A geometria e materiais dos canais de arco e canais de descarga causam o equilíbrio de energia do invólucro para favorecer interrupção de arco passivo. Canais de ventilação podem estar em comunicação de fluido com os canais de arco e os canais de descarga para fornecer fluxos de ar de resfriamento sobre condutores de energia encerrados durante operação não centelhamento normal.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A presente invenção refere-se em geral a equipamento de distribuição elétrica e condutores contidos em invólucros mencionados genericamente aqui como armários, embora tais invólucros não necessitem ter portas para beneficiar da presente invenção. A invenção refere-se mais particularmente à prevenção passiva, e controle dos efeitos de falhas de arco não pretendidas em armários elétricos pelo uso de um sistema de extinção de arco e ventilação tunelada para o invólucro elétrico.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002]Os riscos de eventos de centelhamento inesperados e/ou descontrolados, também chamados falhas de arco, em um armário elétrico são bem conhecidos e incluem dano em potencial ao equipamento e perigo para o pessoal no ambiente operacional causado por clarão de arco e explosão de arco, a seguir mencionado para simplicidade como explosão de arco. Meios de controle de arco tanto passivos como ativos são conhecidos na técnica. Meios passivos incluem ventilação dirigida da energia de explosão de arco e gases fora do armário. Outros meios passivos podem incluir reforço da estrutura de armário em um esforço para resistir à explosão. Nenhum dos métodos passivos acima limita duração de falha ou é facilmente adaptável em armário de distribuição existente. Meios ativos normalmente incluem alguma forma de detecção e um mecanismo de comutação para controlar a corrente. Preocupações com meios ativos podem incluir despesa, desengates incômodos, velocidade e falhas não detectadas do sistema. Evidentemente, quanto mais rápido o arco é controlado menos dano provavelmente é feito pelo evento de centelhamen- to.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003]Um mecanismo passivo rápido, econômico para controlar e extinguir eventos de arco no interior de armários elétricos seria bem-vindo na técnica. Para essa finalidade, a presente invenção em seus vários aspectos e modalidades revela e fornece um sistema de gerenciamento de arco tendo redondezas dielétricas para os condutores, genericamente mencionadas aqui como “canais de arco”, circundando os locais de arco prováveis em um armário, como pontos de proximidade ou conexão elétrica entre condutores e equipamento, e preferivelmente para os condutores elétricos de cada fase. Os canais de arco podem ser então unidos a canais de descarga, por exemplo, coletores, que atuam como câmaras e formam uma geometria para conter o arco até ser extinto. O canal de arco e o canal de descarga alongarão o arco nascente e atenuarão a corrente e temperatura até que preferivelmente o arco seja extinto.

[004]Em algumas modalidades, os canais de arco e canais de descarga são túneis preferivelmente formados por elementos de caixa tendo barreiras opostas para formar vedações herméticas a gás de estruturas em paralelepípedo individuais ou outras poliédricas. Em algumas modalidades, os canais de arco e canais de descarga são quadrados preferivelmente formados por elementos de caixa tendo barreiras sobrepostas para formar estruturas em paralelepípedo individuais ou outras poliédri- cas com vedações herméticas não de gás. Uma vez que as estruturas de canal de arco e descarga podem ser consideradas como basicamente tubulares, a terminologia comum a superfícies curvas pode ser usada aqui como auxílio para explicação.

[005]Além disso, como os canais de descarga podem ser integrados em sistemas de ventilação para o equipamento, a operação do invólucro pode ser mais fria, resultando em melhor desempenho com menos gasto de material. Por combinar estrutura de gerenciamento de arco e estrutura de ventilação, os benefícios de ambos podem ser combinados e utilizados nos espaços tipicamente confinados de invólucros elétricos. Desse modo, várias vantagens podem ser fornecidas pelo sistema de gerenciamento de ar incluindo prevenção de arco por barreira física a entrada inadvertida de condutores de curto-circuito como ferramentas que caem ou vermes; e canalização de arco com extinção ou atenuação pelos canais de arco e canais de descarga que são dimensionados, localizados e dispostos de modo a extrair e conter o arco desse modo diminuindo sua corrente e calor com benefícios de segurança e equipamento inerentes.

[006]Em seus vários aspectos a invenção pode fornecer um sistema de ventilação e gerenciamento de arco facilmente adaptável com uma atenuação de arco passiva para disjuntores fixos ou disjuntores de extração em várias configurações de montagem e invólucros. Por “disjuntores” a pessoa com conhecimentos comuns na técnica entenderá que várias peças de equipamentos como interruptores de segurança, unidades de controle de motor e similares; bem como pontos de proximidade ou conexão elétrica dos condutores, podem ser seguramente acomodados e gerenciado de acordo com a presente invenção.

[007]Os aspectos acima e adicionais e modalidades da presente invenção serão evidentes para aqueles com conhecimentos comuns na técnica em vista da descrição detalhada de várias modalidades e/ou aspectos, que é feita com referência aos desenhos, uma breve descrição dos quais é fornecida a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A invenção pode ser entendida melhor por referência à seguinte descrição tomada em combinação com os desenhos em anexo.

[009]A figura 1 é uma vista em perspectiva de um armário de distribuição com uma seção de disjuntor e uma seção de barramento, de acordo com uma modalidade exemplar de um ambiente adequado para a invenção.

[010]A figura 2 é uma vista em perspectiva frontal de disjuntores de extração conectados na parte posterior por uma estrutura de chaminé comum.

[011]A figura 3 é uma vista frontal esquemática do molde traseiro de um compartimento de disjuntor com suas conexões condutoras.

[012]A figura 4 é uma vista inferior esquemática de um disjuntor no lugar com o molde traseiro da figura 3.

[013]A figura 5 é uma vista em perspectiva traseira de um chassi de disjuntor de extração e molde traseiro com canais de descarga e entrada de tubagem.

[014]A figura 6 é uma vista em perspectiva frontal de um chassi de disjuntor de extração e molde traseiro mostrando uma configuração de ventilação com um canal de descarga comum.

[015]A figura 7 é uma vista em perspectiva de um invólucro elétrico retangular com sua tampa removida e um disjunto fixo no mesmo.

[016]A figura 8A é uma vista em perspectiva da base de um invólucro elétrico no formato de funil com um disjuntor fixo.

[017]A figura 8B é uma vista superior de uma placa de cobertura para o invólucro elétrico da figura 8A.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES ILUSTRADAS

[018]Com referência à figura 1, um invólucro elétrico na forma de um armário de distribuição 100 genericamente conhecido na técnica é mostrado tendo uma seção de disjuntor 101 para conter disjuntores ou outro equipamento elétrico, uma seção de barramento 102 para distribuir energia para os vários equipamentos elétricos, e uma seção de cabo 103 para aceitar e distribuir energia de linha. O armário de distribuição 100 ou uma seção do mesmo pode servir como um armário protegendo várias partes do equipamento elétrico ou condutores a partir do ambiente externo como conhecido na técnica. Como utilizado aqui, um “armário” também pode ser um invólucro de proteção em outro armário maior em alguns casos. Vários compartimentos de disjuntor 105a-105d são empilhados verticalmente na seção de disjuntor 101 de modo que cada disjuntor de extração (figura 2) tenha uma estrutura para receber seu chassi de extração para mover os disjuntores para e fora de contato com a fonte elétrica alimentando a partir das duas outras seções 102, 103.

[019]A configuração desse tipo de armário 100 reduz fluxo de ar e transfere calor a partir de disjuntor para disjuntor verticalmente. Por exemplo, fluxo de ar frio Amin entra através de ventilações de entrada inferiores 107 do armário 100 e aquece até Amax à medida que o fluxo de ar desloca verticalmente em direção e através de ventilações de descarga superiores 109. À medida que o fluxo de ar desloca através de ventilações de compartimento 111a-111d dos respectivos compartimentos de disjuntor 105a-105d, o calor do fluxo de ar aumenta de A1 em um primeiro compartimento de disjuntor 105a, para A2 em um segundo compartimento 105d, e assim por diante, até que o fluxo de ar sai do armário 100 através da respectiva ventilação de descarga superior 109.

[020]Esse tipo de armário 100 pode usar também gerenciamento melhor de arco. Arcos podem ser propensos a acontecer devido a espaçamento reduzido e condutores energizados sem barreira. Até o presente, condutores elétricos de fases adjacentes não tinham em geral barreiras que pudessem ajudar a atenuar e/ou interromper arcos durante um evento de falha de arco.

[021]Com referência também à figura 2, em nosso pedido Schneider Electric anterior 13/452.145; depositado em 20 de abril de 2012 (número do dossiê do procurador CRC-0266); canais de arco individuais 120a-120c são adicionados no plano posterior atrás de disjuntores de extração 122a-122c com uma ventilação de chaminé comum para cada das três fases para aumentar o fluxo de ar e reduzir acúmulo de calor no armário 100. Os disjuntores de extração 122a-122c são inseríveis em compartimentos de disjuntor respectivos 105a-105c do armário 100. Entretanto, nesse arranjo o calor pode ainda acumular verticalmente até um nível indesejável para disjuntores superiores.

[022]Verificou-se que a resistência a arco é diretamente proporcional ao comprimento de arco e resistência a arco é inversamente proporcional à seção transversal de arco (canal). Aqui na presente invenção, tiramos proveito de alongar o arco em vez de encolher a área em seção transversal, desse modo permitindo que aumentemos a resistência a arco até o ponto do arco auto extinguir-se. Os coletores de descarga da presente invenção permitem ainda que os produtos de arco resfriem até uma temperatura mais baixa antes de sair do armário.

[023]Com referência às figuras 3 e 4, uma configuração exemplar ilustra o plano posterior ou molde traseiro 108 de um compartimento de disjuntor de extração, por exemplo, 105a, implementado com canais de arco 120a-120c, cada um dos canais de arco 120a-120c correspondendo a uma fase elétrica respectiva A-C para um disjuntor de extração 300. Os canais de arco 120a-120c estão em comunicação fluida com canais de ventilação que incluem um canal de ventilação de entrada 130 e um canal de descarga 132.

[024]O canal de ventilação de entrada 130 nesse exemplo é um coletor de admissão único que recebe fluxo de ar Amin através da ventilação de entrada 107, após o fluxo de ar se deslocar através de uma válvula de contrafluxo 134. A válvula de contrafluxo 134 (e/ou outros filtros opcionais) evita que produtos de ar saiam do armário 100 através da ventilação de entrada 107. Similar ao canal de ventilação de entrada 130, o canal de descarga 132 nesse exemplo é um coletor comum de descarga que recebe fluxo de ar a partir de todos os canais de arco 120a-120c. O fluxo de ar continua fora do armário 100 através da ventilação de descarga superior 109 e sai como Amax’. O canal de descarga 132 é posicionado perto das conexões de distribuição do lado de linha 142b para o disjuntor (não mostrado na figura 3) e atua como um funil para gás de arco recebido a partir de uma extremidade de descarga dos canais de arco 120a-120c. Como tal, o canal de descarga 132 serve como um coletor de mistura de gás no qual produtos de arco produzidos em uma ou mais das fases A-C podem ser aceitos.

[025]A figura 4, uma vista diagramática de um disjuntor de extração 300 e o molde traseiro 108 de acordo com um aspecto da invenção, mostra as barreiras fixas 140 do molde traseiro 108 em relação a blindagens de cluster 308a-308c na parte traseira do disjuntor 300. As blindagens de cluster, coletivamente 308, são estruturas em paralelepípedo que circundam os conectores de carga e linha, também às vezes chamados clusters, 302a-302c do disjuntor de circuito de extração 300 para cada uma das três fases A-C. Quando o disjuntor 300 está em uma posição “engatada” como visto na figura 4, os conectores elétricos 302a-302c são engatadas com conectores de distribuição respectivos, coletivamente 142a e 142b para conexões de carga e linha respectivamente, fixados em um plano traseiro 306 do molde traseiro 108. As blindagens de cluster 308a-308c encaixam estreitamente em barreiras fixas 140 do molde traseiro 108 e as barreiras de sobreposição resultantes para cada fase formam os canais de arco 120a-120c que são ventilados através do canal “superior” ou de descarga 132 (figura 3) comum a cada fase A-C. Como mostrado na Figura 4, as barreiras fixas 140 se sobrepõem nas blindagens de cluster 308a-308c por um comprimento O e são separadas das blindagens de cluster 308a-308c por uma dis-tância G de modo que os canais de arco resultantes 120a-120c têm vedações her-méticas de não-gás como mostrado pelas setas 312b-312d.

[026]Se um arco ocorrer, os canais de arco são projetados para evitar que o arco seja mantido ao extrair o arco ao longo de certa geometria incluindo uma área em seção transversal e um comprimento suficiente L a partir do contato energizado para o canal de descarga. Essa geometria, auxiliada pela sublimação de materiais que formam o canal de arco e canais de descarga durante o evento de arco, forma um equilíbrio de energia negativo forçando o arco a extinguir e não acender novamente. Certos poliésteres termorrígidos, termoplásticos ou materiais de fibra vulcanizada podem ser usados como necessário para a sublimação desejada. Desse modo, será reconhecido que com as barreiras fixas 140 dos próprios materiais formando os canais de arco e seus canais de descarga fixos, por exemplo, o coletor de canal de descarga 132, a presente invenção remove a necessidade de limpar o arco por um dispositivo de extinção de arco ativo, como seria típico na técnica conhecida.

[027]As barreiras fixas 140 podem ser localizadas entre as fases A-C, entre qualquer fase A-C e terra, entre terminais de linha e carga (para dispositivos como disjuntores, contatores ou interruptores), entre conectores de energia ou cabos isolados, ou ressaltos (para dispositivos como barramentos). Por redução ou eliminação de exposição de ar direto entre superfícies energizadas e ligadas à terra de potencial diferente, as barreiras fixas 140 são projetadas para reduzir a chance de que um arco de fase para terra ou fase para fase ocorra em primeiro lugar. Os canais de arco 120a-120c formados por barreiras fixas 140 e blindagens de cluster 308 fornecem separação dielétrica e mecânica entre fases A-C e evitam centelhamento de fase para fase direto mantido na direção Q (figura 3) ao longo de um percurso mais curto entre as fases A-C. Em vez disso, os gases de arco são encaminhados em uma direção R, que é perpendicular ao percurso mais curto na direção Q, e são mantidos separados até que o comprimento L tenha sido obtido para promover comportamento de auto-extinção. Os gases são deixados misturar no canal de descarga 132 que serve como um coletor comum e câmara de contenção para o plasma de arco na extremidade do comprimento de atenuação de arco L.

[028]Desse modo, cada fase no compartimento de disjunto é dieletricamente segregado com canais de arco até o ponto necessário, os canais de arco sendo unidos a um coletor de descarga comum, e dotado de um canal de resfriamento que não aumenta o nível de calor até os disjuntores acima. Por dotar cada compartimento de disjuntor com seus próprios canais de interrupção de arco e ventilação, e por alimentar ar de admissão e descarregar cada fase por coletor comum, pode-se ter operação mais fria para o armário 100 em relação àquela do sistema de chaminé da figura 2, sem sacrificar o comportamento de auto-extinção.

[029]Como adicionalmente discutido abaixo, muitas variações de ventilação direta utilizando entradas, coletores e descargas, podem ser implementadas em tipos diferentes de disjuntores, como disjuntores de extração, disjuntores fixos ou dis-juntores de encaixe. Os canais de ventilação podem conduzir para dentro ou a partir da frente, trás, inferior, superior, ou lados dos disjuntores. Por exemplo, com refe-rência também à figura 5, um chassi de disjuntor de extração 150 inclui canais de ventilação de entrada 152a-152c correspondendo a cada das fases A-C.

[030]Os canais de ventilação de entrada 152a-152c podem ser feitos de tubagem de cloreto de polivinil dielétrico (PVC) e são sintonizados de acordo com exigências de design específicas do chassi de disjuntor 150. Por exemplo, os canais de ventilação de entrada 152a-152c incluem uma seção horizontal 154a-154c com uma junção de cotovelo conectando em uma seção vertical 156a-156c. O formato e tamanho dos canais de ventilação de entrada 152a-152c são úteis em receber fluxo de ar a partir de áreas mais frias do invólucro elétrico. Desse modo, sem os canais de ventilação de entrada 152a-152c (moldados e dimensionados de acordo com exigências de design específicas), o fluxo de ar recebido pode consistir em fluxo de ar de temperatura relativamente mais elevada perto do chassi de disjuntor 150. Um benefício adicional fornecido por tubagem de PVC é que os canais de ventilação de entrada 152a-152 podem ser adaptados em equipamento elétrico existente sem modificações adicionais no equipamento elétrico e/ou invólucro elétrico, e assegurar que cada disjuntor em um invólucro possa ser fornecido aparelho de ventilação e atenuação de arco individual. Desse modo, em vez de chaminés comuns em fase para os disjuntores verticalmente empilhados, cada compartimento de disjuntor pode ser separadamente ventilado enquanto mantém funcionalidade de interrupção de arco.

[031]O chassi de disjuntor 150 inclui ainda canais de descarga 160a, 160c que orientam o fluxo de ar externamente do disjuntor de extração 150. Um primeiro canal de descarga 160b é um canal comum que recebe fluxo de ar a partir tanto da fase A como da fase C do chassi do disjuntor 150. Um segundo canal de descarga 160a é um canal dedicado que recebe fluxo de ar somente da fase correspondente B do chassi de disjuntor 150. Para combinar o fluxo de ar das fases A e C, duas seções de PVC 162a, 162c são acopladas a uma seção comum 164a entre o chassi de disjuntor 150 e um ponto de descarga 166b. Cada seção 162a, 162c é conectada a um canal de arco respectivo do disjuntor no interior do molde traseiro fechado (figura 4). Em contraste, o primeiro canal de descarga 160b inclui uma seção contínua de PVC 162b que continua o canal de arco exclusivo 120b (figura 4) da fase B. o segundo canal de descarga 160a termina em seu próprio ponto de descarga 166a.

[032]Os canais de descarga 160a, 160b são úteis para canalizar descarga de disjuntor para eliminar o risco de queimaduras bem como reduzir o potencial para e/ou interromper arcos. Espera-se que produtos de arco, como plasma, gases, produtos de combustão, etc., que são descarregados através dos canais de descarga 160a, 160b esfriem até um nível aceitável após deslocar por certo comprimento através dos canais de descarga 160a, 160b. Além disso, os canais de descarga da presente invenção podem ser configurados para capturar descarga de desengate de disjuntor, desse modo fornecendo proteção que não é nem mesmo coberta por padrões existentes na indústria, como os padrões do National Fire Protection Association (NFPA) ou padrões do Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

[033]Com referência à figura 6, tubagem de PVC é implementada para fornecer canais de ventilação em uma configuração diferente de equipamento elétrico, que inclui um chassi trifásico de três polos inferior 200, para acomodar um disjuntor de três polos, e um chassi trifásico de seis polos superior 201, para acomodar um disjuntor trifásico de seis polos. O chassi trifásico 200 inclui três canais de ventilação de entrada 202a-202c correspondendo a canais de arco circundando as respectivas das fases A-C (somente fases A e B mostradas). Fluxo de ar a partir dos canais de arco é conduzido para um canal de descarga único 204 que é horizontalmente posi- cionado e que é acoplado a um canal de ventilação de descarga vertical comum 206.

[034]O chassi trifásico de seis polos 201 inclui seis canais de ventilação de entrada 208a-208f levando a canais de arco circundando polos respectivos de polos A-F (somente polos A-E sendo mostrados). O fluxo de ar a partir dos canais de ventilação de entrada 208a-208f é eventualmente deixado entrar em um canal de descarga único 210 que é horizontalmente posicionado e que é acoplado ao canal de ventilação de descarga vertical comum 206. Desse modo, o fluxo de ar a partir tanto do chassi trifásico de três polos 200 como do chassi trifásico de seis polos 201 é descarregado a partir do canal de ventilação de descarga comum único 206.

[035]Como tal, uma configuração elétrica pode incluir qualquer número de canais de entrada e descarga. De acordo com o exemplo acima, o número de canais de entrada e descarga pode ser menor que o número de fases. Além disso, a tubagem da configuração elétrica pode incluir materiais de sublimação para o conduto, e poderia ter qualquer formato em seção transversal, por exemplo, redondo ou retangular.

[036]Durante operação regular, os canais de ventilação de entrada 208a- 208f e os canais de descarga 210 e 204 fornecem fluxos de ar de resfriamento sobre condutores elétricos encerrados (por exemplo, condutores de lado de linha e/ou condutores de lado de carga de um dispositivo de interrupção de circuito). Em condições de centelhamento, os mesmos canais de ventilação de entrada 202a-202c e 208a-208f e canal de descarga 210 e 204 são conectados com os canais de arco circundando os condutores para atenuação passiva do arco e evacuação dos produtos de arco.

[037]Com referência à figura 7, canais de arco com barreiras fixas são implementados em um invólucro elétrico para disjuntores de caixa moldados, como disjuntores fixos. Por exemplo, um disjuntor trifásico 220 é encerrado em um invólu- cro elétrico 222 com cada fase A-C tendo seu próprio canal de arco 221a-221c. Os canais de arco 221a-221c são definidos em parte por paredes laterais de invólucro 223a, 223b e barreiras fixas inferiores 224a, 224b, que separam fases A-C para atenuar e/ou interromper arcos. Uma peça superior complementar (não mostrada) completa o invólucro 222 e veda as barreiras fixas em um modo hermético a gás para formar os canais de arco. As barreiras fixas inferiores 224a, 224b estendem por uma distância L a partir do disjuntor 220 para dentro de um canal de descarga comum 231 para fornecer um canal de arco suficiente para cada fase.

[038]O invólucro 222 é fixado em três condutos superiores 226a-226c e um conduto inferior 228. Dois condutos superiores da direita 226b, 226c acomodam cabos de energia 229 que são inseridos no invólucro 222 e são encaminhados através de canais de arco de cada fase A-C para conectar-se ao disjuntor 220. O conduto superior esquerdo 226a funciona como um canal de ventilação de descarga e o conduto inferior 228 funciona como um canal de ventilação de entrada para fins de resfriamento.

[039]Tanto as barreiras fixas inferiores 224a, 224b, como as barreiras fixas superiores 230a, 230b fornecem pontos de âncora para a peça superior complementar (não mostrada) bem como um percurso físico para encaminhar os cabos 229 entre o disjuntor 220 e os condutos respectivos 226b, 226c. Entretanto, nesse exemplo somente as barreiras fixas inferiores 224a, 224b formam os canais de arco em torno de cada fase (em combinação com características da peça superior complementar). A mistura de gás é permitida no canal de descarga 231 entre as barreiras fixas inferiores 224a, 224b e as barreiras fixas superiores 230a, 230b.

[040]Com referência às figuras 8A e 8B, canais de arco com barreiras fixas são implementados em um invólucro elétrico que tem um formato não retangular, por exemplo, um formato de funil. De acordo com essa modalidade, um invólucro elétrico 240 (figura 8A) é genericamente similar ao invólucro 222 descrito acima em referên- cia à figura 7 exceto que tem um formato de funil. A figura 8B é a peça superior complementar ou placa de cobertura. Ao contrário da figura 7, cablagem fixada e condutos não são mostrados.

[041]Especificamente, o invólucro 240 encerra um disjuntor fixo 242 perto de uma extremidade reta inferior e inclui canais de arco 244a-244c - um canal de arco por fase. Os canais de arco 244a-244c são definidos por uma parede lateral esquerda 246a, uma barreira esquerda 246b, uma barreira direita 246c e uma parede lateral direita 246d. O comprimento L das barreiras 246a, 246b é determinado para manter a separação entre os canais de arco 244a-244c por um comprimento suficiente na direção oposta aos ressaltos de condutor 248 para atenuar adequadamente e/ou interromper arcos em potencial de ocorrerem nos ressaltos de condutor 248 quando o disjuntor 242 está em operação.

[042]O invólucro 240 inclui ainda uma extremidade de funil superior que tem duas paredes laterais afiladas para fora 250a, 250b que definem espaço interno adicional para o canal de descarga bem como acomodar roteamento de cabos de energia (não mostrados) e descarga de ar aquecido no invólucro 240. A extremidade de funil tem uma parede superior 251 com três aberturas 252a-252c para acoplamento a condutos respectivos (não mostrados). Cada das aberturas 252a-252c pode receber cabos de energia respectivos através dos condutos acoplados. Alternativamente, pelo menos uma das aberturas 252a-252c pode ser dedicada a funcionar como uma ventilação de descarga para permitir que ar aquecido saia do invólucro 240.

[043]O invólucro 240 também inclui uma placa de cobertura 260 (figura 8B) que serve para encerrar e formar a geometria dos canais de arco 244a-244c. A placa de cobertura 260 tem furos de fixação 262 para fixação, por exemplo, nas paredes laterais 246a, 246d, 250a, 250b e/ou barreiras 246c, 246d. A placa de cobertura 260 é removível para fornecer acesso interior ao invólucro 240. Embora não mostrado para fins de clareza, uma placa de cobertura similar seria fornecida para o invólucro 222 da figura 7.

[044]Em geral cada modalidade da presente invenção pode ter canais de arco que são barreiras dielétricas tubulares que circundam juntas de condutor elétrico, isto é, onde as seções de condutor são unidas entre si, nos disjuntores e outros componentes. De acordo com os exemplos ilustrados, os canais de arco podem ser segmentos de parede que estendem a partir de uma área de condutor inferior, onde fluxo de ar de calor baixo Amin é recebido, até uma área superior, onde um fluxo de ar de calor mais elevado Amax’ é descarregado para um coletor ou descarga. O coletor pode ser comum entre fases múltiplas desde que seja distanciado suficientemente a partir da área de condutor por um canal de arco. Em outros exemplos, os canais de arco podem ser posicionados somente perto de juntas de condutor dos disjuntores (vide, por exemplo, a figura 7 mostrando juntas de condutor na forma de ressaltos 225a-225c que conectam cabos respectivos 229 ao disjuntor 220).

[045]Os canais de arco e canais de descarga conectados são úteis em atenuar e/ou interromper passivamente arcos que podem ocorrer em uma ou mais das juntas de condutor. Por exemplo, um sistema de acordo com a presente invenção pode interromper concebivelmente passivamente um arco em menos de um ciclo de corrente (16,66 milissegundos para 60 hertz). Com base em testes de indústria que comumente permitem uma duração de teste total de 500 milissegundos ou mais, a redução em duração é significativa (por um fator de aproximadamente 50) porque reduz a quantidade de plasma gerada, o risco de queimadura geral, e a quantidade de dano ao equipamento elétrico.

[046]Embora modalidades específicas, aspectos e aplicações da presente invenção tenham sido ilustrados e descritos, deve ser entendido que a invenção não é limitada à construção precisa e composições reveladas na presente invenção e que várias modificações, alterações e variações podem ser evidentes a partir da descrição acima sem se afastar do espírito e escopo da invenção como definido nas reivindicações apensas.

Claims (14)

1. Aparelho elétrico para gerenciamento de falhas de arco, o aparelho com-preendendo: um invólucro elétrico (108); um equipamento elétrico (142) dentro do invólucro e tendo uma ou mais fases elétricas (A, B, C) com condutores elétricos respectivos (302a, 302b, 302c); CARACTERIZADO pelo fato de que canais de arco (120a, 120b, 120c, 221a, 221b, 221c) tendo barreiras fixas (140, 224a, 224b) circundando cada um dos condutores elétricos (302a-302c, 229) em uma junta de condutor (225a, 225b, 225c) dos mesmos, e um canal de descarga (132, 231) conectado em comunicação fluida a uma extremidade de cada canal de arco (120a, 120b, 120c, 221a, 221b, 221c), em que os canais de arco (120a, 120b, 120c, 221a, 221b, 221c) são de comprimento suficiente para, em combinação com o canal de descarga (132, 231), atenuar um arco produzido na junta de condutor.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as barreiras (140) incluem vedações fixas herméticas a gás (222).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um dos canais de arco (120a, 120b, 120c, 221a, 221b, 221c) e seus canais de descarga de comunicação (132, 231) definem uma geometria configurada para alcançar uma interrupção de arco com base em uma tensão conhecida carregada pelo invólucro.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o canal de descarga (132, 231) inclui um coletor (plenum) de descarga comum no qual produtos de arco são recebidos a partir de uma ou mais fases elétricas.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o canal de descarga (132, 231) inclui canais de descarga separados para cada fase.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o canal de descarga (132, 231) é uma parte de um canal de ventilação conectado internamente com os canais de arco (120a, 120b, 120c, 221a, 221b, 221c), e externamente com o ambiente exterior fora do invólucro elétrico.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que os canais de ventilação incluem um canal de ventilação de entrada (130) e o canal de descarga (132, 231).

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que os canais de ventilação incluem um coletor de entrada única (130) para todas as fases.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que os canais de ventilação incluem canais de entrada (130) separados para cada fase.

10. Método para limitar explosão de arco, extinguir arcos e ventilar condutores em um invólucro elétrico (108, 150) contendo condutores de circuito elétrico (229, 302a, 302b, 302c) e um dispositivo de interrupção de circuito (220, 300) conectado aos condutores de circuito elétrico, o método CARACTERIZADO pelo fato de compreender: colocar canais dielétricos fixos (140, 224a, 224b), respectivamente em torno de cada condutor de circuito elétrico (229, 302a, 302b, 302c) conectado ao dispositivo de interrupção de circuito (220, 300), os canais dielétricos fixos tendo uma extremidade de admissão e uma extremidade de descarga; os canais dielétricos fixos (140, 224a, 224b) tendo um comprimento suficiente para alcançar uma atenuação de corrente de arco; e acoplar a extremidade de admissão a uma ventilação de entrada (130) e a extremidade de descarga a uma ventilação de descarga (132, 231), as ventilações de entrada e de descarga tendo um comprimento suficiente para obter taxas de resfriamento de gás de arco de acordo com uma exigência de teste predeterminada de modo que uma interrupção de um arco ocorra dentro de um período de tempo predeterminado.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda afunilar gás de arco a partir da extremidade de descarga de cada um dos canais dielétricos fixos (140, 224a, 224b) para dentro de um coletor de descarga comum (132, 231) da ventilação de descarga.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda receber ar de entrada na extremidade de admissão a partir de um coletor de entrada comum da ventilação de entrada (130).

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda receber gás de arco a partir da extremidade de descarga de cada um dos canais dielétricos fixos (140, 224a, 224b) em um canal de descarga (132, 231) respectivo da ventilação de descarga.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda receber gás de arco a partir de pelo menos dois dos canais dielétricos fixos (140, 224a, 224b) em um único canal de descarga (132, 231) da ventilação de descarga.

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