BR112020023625A2 - cabo armado para ca tendo um comprimento de cabo l, processo para produção de um cabo armado para ca, método para aperfeiçoamento dos desempenhos de um cabo armado para ca e método para redução de perdas em um cabo armado para ca - Google Patents

Abstract

A presente revelação se refere a um cabo armado para CA (10) compreendendo pelo menos um núcleo (12) que compreende um condutor elétrico (12a), e uma armadura (16) circundando o pelo menos um núcleo (12) e compreendendo fios ferromagnéticos (16a), em que os fios ferromagnéticos (16a) são permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente, o qual é uniforme ou variável ao longo do comprimento de cabo L. A presente revelação também se refere a um processo para produção de um cabo armado para CA (10), um método para aperfeiçoamento dos desempenhos de um cabo armado para CA (10) e um método para redução de perdas em um cabo armado para CA.

Description

CABO ARMADO PARA CA TENDO UM COMPRIMENTO DE CABO L, PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM CABO ARMADO PARA CA, MÉTODO PARA APERFEIÇOAMENTO DOS DESEMPENHOS DE UM CABO ARMADO PARA CA E MÉTODO PARA REDUÇÃO DE PERDAS EM UM CABO ARMADO PARA CA DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[001] A presente revelação se refere a um cabo elétrico armado para transporte de corrente alternada (CA). A revelação também se refere a um processo para produção de um cabo armado para CA, um método para redução de perdas no dito cabo armado para CA e a um método para aperfeiçoamento dos desempenhos de um cabo armado para CA.

[002] Um cabo armado geralmente é empregado em aplicações em que são contempladas as tensões mecânicas. Em um cabo armado para CA, o(s) núcleo(s) do cabo (normalmente três núcleos entrançados, quando mais de um) é(são) circundado(s) por pelo menos uma camada de armadura na forma de fios de metal, configurada para fortalecer a estrutura do cabo enquanto mantém uma flexibilidade adequada. Cada núcleo do cabo compreende um condutor elétrico na forma de uma haste ou de fios entrançados, e um sistema de isolamento (compreendendo uma camada semicondutora interna, uma camada isolante e uma camada semicondutora externa), que pode ser blindado individual ou coletivamente por uma tela metálica. A tela metálica pode ser feita, por exemplo, de chumbo, geralmente na forma de uma camada extrudida, ou de cobre, na forma de uma folha enrolada longitudinalmente, de fitas enroladas ou de fios trançados.

[003] Quando a corrente alternada é transportada em um cabo, a temperatura dos condutores elétricos no interior dos núcleos do cabo aumenta devido às perdas resistivas,

fenômeno denominado efeito de Joule.

[004] A corrente alternada transportada e os condutores elétricos normalmente são dimensionados para garantir que a temperatura máxima nos condutores elétricos seja mantida abaixo de um limiar pré-fixado (por exemplo, abaixo de 90°C), que garante a integridade do cabo.

[005] O padrão internacional IEC 60287-1-1 (segunda edição 2006-12) provê métodos para calcular a classificação de corrente permitida de cabos a partir dos detalhes de aumento permitido de temperatura, resistência do condutor, perdas e resistividades térmicas. Em particular, o cálculo da classificação de corrente em cabos elétricos é aplicável às condições da operação em estado estacionário em todas as tensões alternadas. O termo “estado estacionário” pretende significar uma corrente constante contínua (fator de carga de 100%) apenas o suficiente para produzir de forma assintomática a temperatura do condutor máxima, presumindo-se as condições do ambiente ao redor como constantes. As fórmulas para o cálculo de perdas também são fornecidas.

[006] No IEC 60287-1-1, a classificação de corrente permitida de um cabo para CA é derivada da expressão para o aumento de temperatura do condutor permitida θ acima da temperatura ambiente θa, em que Δθ = θ-θa, θ sendo a temperatura do condutor quando uma corrente I está fluindo para o condutor e a sendo a temperatura do meio circundante em condições normais, situação na qual os cabos estão instalados ou devam ser instalados, incluindo o efeito de qualquer fonte local de calor, mas não o aumento de temperatura na vizinhança imediata dos cabos para o calor proveniente desta. Por exemplo, a temperatura do condutor θ deve ser mantida menor que aproximadamente 90°C.

[007] Por exemplo, de acordo com IEC 60287-1-1, no caso de cabos de CA enterrados em que não ocorre secagem de solo ou os cabos de CA estão no ar, a classificação de corrente permitida pode ser derivada da expressão para o aumento de temperatura acima da temperatura ambiente:  − Wd  0.5  T1 + n  (T2 + T3 + T4 )

0.5   I =   R  T1 + n  R  (1 + 1 )  T2 + n  R  (1 + 1 + 2 )  (T3 + T4 ) (1) Em que:

[008] I é a corrente que flui em um condutor (Ampere)

[009] Δθ é o aumento da temperatura do condutor acima da temperatura ambiente (Kelvin)

[010] R é a resistência da corrente alternada por unida de comprimento do condutor na temperatura operacional máxima (Ω/m);

[011] Wd é a perda dielétrica por unidade de comprimento para o isolamento em torno do condutor (W/m);

[012] T1 é a resistência térmica por unidade de comprimento entre um condutor e bainha (K.m/W);

[013] T2 é a resistência térmica por unidade de comprimento da base entre a bainha e a armadura (K.m/W);

[014] T3 é a resistência térmica por unidade de comprimento do serviço externo do cabo (K.m/W);

[015] T4 é a resistência térmica por unidade de comprimento entre a superfície de cabo e o meio circundante (K.m/W);

[016] n é o número de condutores transportadores de carga no cabo (condutores de tamanho igual que transportam a mesma carga);

[017] λ1 é a razão entre as perdas na tela metálica e as perdas totais em todos os condutores naquele cabo;

[018] λ2 é a razão entre as perdas na armadura e as perdas totais em todos os condutores no cabo.

[019] No caso de cabos de três núcleo e armadura de fio de aço, a razão 2 é fornecida, no IEC 60287-1-1, pela fórmula a seguir: 2 R  2c  1 2 = 1.23 A   (2) R  d A   2.77 R 106  2  A  + 1   

[020] em que RA é a resistência de CA da armadura na temperatura máxima da armadura (Ω/m);

[021] R é a resistência de corrente alternada por unidade de comprimento do condutor na temperatura operacional máxima (Ω/m);

[022] dA é o diâmetro médio da armadura (mm);

[023] c é a distância entre o eixo de um condutor e o centro do cabo (mm);  é a frequência angular da corrente nos condutores.

[024] A Requerente observou que, no geral, a redução de perdas em um cabo elétrico armada para CA possibilita aumentar a classificação de corrente permitida e, assim, reduzir a seção cruzada do(s) condutor(es) (assim, o tamanho do cabo e a quantidade de material necessária para fabricar o cabo) e/ou aumentar a quantidade de corrente transportada pelos condutores do cabo (assim, a potência transportada pelo cabo).

[025] A Requerente investigou as perdas em um cabo elétrico armado para CA. Em particular, a Requerente investigou as perdas em um cabo elétrico armado para CA quanto parte dos fios ou todos os fios da armadura são feitos de material ferromagnético, que é economicamente atraente em relação a um material não ferromagnético como, por exemplo, aço inoxidável austenítico.

[026] Durante suas atividades de desenvolvimento, a Requerente observou que as perdas estão relacionadas ao campo magnético variável gerado pela corrente CA transportada pelos condutores elétricos, que causa correntes parasitas nas camadas que circundam os núcleos (como, por exemplo, a tela metálica e os fios ferromagnéticos da armadura) e histerese magnética dos fios ferromagnéticos da armadura.

[027] Durante as investigações das perdas em um cabo elétrico armado para CA, em que a armadura inclui fios feitos de material magnético, a Requerente descobriu que a provisão de uma magnetização permanente aos fios ferromagnéticos da armadura possibilita reduzir a histerese e as perdas de correntes parasitas no cabo, em particular nos fios da armadura ferromagnética e telas metálicas (em comparação a um cabo similar que possui apenas sua magnetização natural, por exemplo, devido ao campo magnético da Terra).

[028] A magnetização de cabos é conhecida, especificamente no campo de cabo óptico.

[029] O documento US 6.366.191 revela um método para prover assinatura magnética permanente no material ferromagnético (por exemplo, força ou membros de armadura) de cabos enterrados de fibra óptica para facilitar sua localização magnética de longo alcance. Em particular, esse documento ensina a magnetizar o material ferromagnético dos cabos de fibra óptica para produzir um campo magnético de “vazamento” radial externo em torno do cabo, que é simétrico de forma substancialmente cilíndrica e que varia periodicamente ao longo do comprimento do cabo.

[030] Em um primeiro aspecto, a presente revelação se refere a um cabo armado para CA que possui um comprimento de cabo L, compreendendo: - pelo menos um núcleo que compreende um condutor elétrico; - uma armadura que circunda o pelo menos um núcleo e que compreende fios ferromagnéticos;

[031] em que os fios ferromagnéticos são permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente.

[032] Em um segundo aspecto, a presente revelação se refere a um processo para produzir um cabo armado para CA compreendendo pelo menos um núcleo que compreende um condutor elétrico, e uma armadura que circunda o pelo menos um núcleo, a armadura compreendendo fios ferromagnéticos, o processo compreendendo magnetização permanente dos ditos fios ferromagnéticos para gerar um campo magnético remanescente nos fios.

[033] Em um terceiro aspecto, a presente revelação se refere a um método para aperfeiçoar os desempenhos de um cabo armado para CA que possui um comprimento de cabo L e perdas no cabo quando uma corrente alternada I é transportada, o cabo armado para CA compreendendo pelo menos um núcleo que compreende um condutor elétrico com uma área transversal X dimensionada para operação do cabo para transporte de uma corrente alternada I a uma temperatura do condutor operacional permitida máxima θ, como determinado pelas perdas no cabo; o cabo armado para CA compreendendo ainda uma armadura que circunda o pelo menos um núcleo e que compreende fios ferromagnéticos; o método compreendendo as etapas de: - redução das perdas no cabo por magnetização permanente dos fios ferromagnéticos para gerar um campo magnético remanescente nos fios; - dimensionamento da área transversal X de cada condutor elétrico com um valor reduzido, esse valor reduzido sendo determinado e possibilitado pelo valor das perdas reduzidas no cabo, e/ou - classificação do cabo armado para CA na temperatura do condutor operacional permitida máxima θ para transportar a dita corrente alternada I com um valor elevado, esse valor elevado sendo determinado e possibilitado pelo valor das perdas reduzidas no cabo.

[034] Em um quarto aspecto, a presente revelação se refere a um método para redução de perdas em um cabo armado para CA que compreende pelo menos um núcleo compreendendo um condutor elétrico, e uma armadura que circunda o pelo menos um núcleo, a armadura compreendendo fios ferromagnéticos, o método compreendendo a magnetização permanente dos fios ferromagnéticos para gerar um campo magnético remanescente nos fios.

[035] Em um aspecto adicional, a presente revelação se refere a um cabo armado para CA que possui um comprimento de cabo L e perdas no cabo quando uma corrente alternada I é transportada, compreendendo: - pelo menos um núcleo, cada núcleo compreendendo um condutor elétrico com uma área transversal X dimensionada para operar o cabo para transportar uma corrente alternada I e uma temperatura do condutor operacional permitida máxima θ, como determinado pelas perdas no cabo, e - uma armadura que circunda o pelo menos um núcleo e que compreende fios ferromagnéticos permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente, pelo qual as perdas no cabo são reduzidas, em que: - a área transversal X de cada condutor elétrico é dimensionada com um valor reduzido, esse valor reduzido sendo determinado e possibilitado pelo valor das perdas reduzidas da armadura, e/ou - o cabo armado para CA é classificado para operar a uma temperatura do condutor operacional permitida máxima θ para transportar a dita corrente alternada I com um valor elevado, esse valor elevado sendo determinado e possibilitado pelo valor das perdas reduzidas no cabo.

[036] Graças ao achado da Requerente de que as perdas no cabo são reduzidas por uma magnetização permanente dos fios de armadura ferromagnéticos de um cabo armado para CA, os desempenhos do cabo armado para CA podem ser aperfeiçoados em termos de aumento da corrente alternada transportada e/ou redução da área transversal X do condutor elétrico.

[037] No mercado de cabos, um cabo é oferecido para venda ou comercializado acompanhado de indicação quanto, entre outros, a quantidade de corrente alternada transportada,

a área transversal X dos condutores elétricos e a temperatura do condutor operacional permitida máxima. Graças ao achado da Requerente, um cabo armado para CA permanentemente magnetizado de acordo com a presente revelação pode ter um área transversal reduzida dos condutores elétricos com substancialmente a mesma quantidade de corrente alternada transportada e temperatura do condutor operacional permitida máxima, e/ou quantidade elevada de corrente alternada transportada com substancialmente a mesma área transversal dos condutores elétricos e temperatura do condutor operacional permitida máxima.

[038] Isso possibilita fabricar um cabo armado para CA com capacidade elevada de corrente e/ou reduzir o tamanho dos condutores com consequente redução do tamanho, peso e custo do cabo.

[039] Na presente revelação, o campo magnético remanescente gerado nos fios ferromagnéticos do cabo podem ser uniformes ou variáveis ao longo do comprimento de cabo L.

[040] Na presente revelação e reivindicações, como “variável” pretende-se um campo magnético que varia de acordo com um padrão, não necessariamente regular, possivelmente projetado em uma configuração de cabo, como será exemplificado a seguir.

[041] Na presente descrição e reivindicações, as expressões “magnetizar permanentemente” ou “magnetização permanente” em relação aos fios ferromagnéticos são usadas para indicar o ato de aplicar um campo magnético externo aos fios ferromagnéticos para que uma magnetização residual seja retida por eles depois da remoção do campo magnético externo.

[042] A magnetização residual pode ser retida pelos fios ferromagnéticos por um longo período (por exemplo,

dezenas ou centenas de anos) sem redução considerável.

[043] Em particular, a magnetização residual pode ser retida pelos fios ferromagnéticos por um longo período, a menos que os fios ferromagnéticos sejam submetidos a uma força desmagnetizante específica. A força desmagnetizante poderia ser de aproximadamente 3 kA/m, enquanto o campo magnético gerado pelo cabo que transporta uma corrente AC é de aproximadamente 0,3 kA/m, portanto, distante de uma força desmagnetizante adequada.

[044] Em uma realização, a etapa de magnetização permanente dos fios ferromagnéticos é realizada ao aplicar um campo magnético externo a ponto de atingir a saturação magnética do material ferromagnético dos fios.

[045] O campo magnético externo pode ser aplicado paralelo ao eixo do cabo ou seguindo o padrão de depósito de fios da armadura.

[046] Na presente descrição e reivindicações, a expressão “saturação magnética” é usada para indicar um estado atingido por um material em que o aumento em um campo magnético externo aplicado não pode aumentar substancialmente a magnetização do material ainda mais.

[047] Na presente descrição e reivindicações, a expressão “permanentemente magnetizados” em relação aos fios ferromagnéticos é usada para indicar o resultado de uma operação de magnetização permanente aplicada aos ditos fios. Fios ferromagnéticos permanentemente magnetizados, de acordo com a presente revelação e reivindicações, foram submetidos a uma magnetização permanente e possuem um campo magnético remanescente, que pode ser uniforme ou variável ao longo do comprimento de cabo L, dependendo do tipo do campo magnético externo aplicado a este durante um processo de magnetização permanente, ou seja, uniforme ou variável ao longo do comprimento de cabo L.

[048] Na presente descrição e reivindicações, o termo “núcleo” é usado para indicar um condutor elétrico circundado por uma camada de isolamento e, opcionalmente, pelo menos uma camada semicondutora. O núcleo pode compreender ainda uma tela metálica que circunda o condutor, a camada de isolamento e as camadas semicondutoras.

[049] Na presente descrição e reivindicações, o termo “ferromagnético” indica um material que possui susceptibilidade substancial à magnetização por um campo magnético externo (a potência da magnetização dependendo daquela do campo de magnetização aplicado), e que permanece pelo menos parcialmente magnetizado depois da remoção do campo aplicado. Por exemplo, o termo “ferromagnético” indica um material que, abaixo de uma determinada temperatura, possui uma permeabilidade magnética relativa significativamente maior que 1, por exemplo, maior que 100.

[050] Na presente descrição, o termo “não ferromagnético” indica um material que, abaixo de uma determinada temperatura, possuir uma permeabilidade magnética relativa de aproximadamente 1.

[051] Na presente descrição e reivindicações, o termo ”temperatura do condutor operacional permitida máxima” é usado para indicar a temperatura mais elevada que um condutor pode atingir em operação em uma condição de estado estacionário para garantir a integridade do cabo. A temperatura atingida pelo cabo em operação depende substancialmente das perdas gerais no cabo, inclusive perdas do condutor devido ao efeito de

Joule e fenômenos dissipativos. As perdas na armadura e na tela metálica são outro componente significativo das pernas perdas gerais no cabo.

[052] Na presente descrição e reivindicações, o termo “classificação de corrente permitida” é usado para indicar a corrente máxima que pode ser transportada em um condutor elétrico para garantir que a temperatura do condutor elétrico não exceda a temperatura do condutor operacional permitida máxima em condição de estado estacionário. O estado estacionário é atingido quando a taxa de geração térmica no cabo é igual à taxa de dissipação térmica da superfície do cabo, de acordo com as condições de colocação.

[053] Na presente descrição e reivindicações, o termo “comprimento de cabo” é usado para indicar o comprimento de um cabo entre duas extremidades.

[054] Na presente descrição e reivindicações, o termo “seção” indica uma porção do comprimento de cabo que possui uma determinada direção de entrançamento do núcleo e direção de enrolamento da armadura.

[055] Na presente descrição e reivindicações, os termos “direção de enrolamento da armadura” e “passo de enrolamento da armadura” são usados para indicar a direção e o passo de enrolamento dos fios da armadura providos em uma camada da armadura. Quando a armadura compreende mais de uma camada de fios, o termo “direção de enrolamento da armadura” e “passo de enrolamento da armadura” são usados para indicar a direção e passo de enrolamento dos fios da armadura providos na camada mais interna.

[056] No caso de uma cabo armado multinúcleos para CA, na presente descrição e reivindicações, o termo

“uniconfiguração” é usado para indicar que entrançamento dos núcleos e o enrolamento dos fios de uma camada da armadura possuem a mesma direção (por exemplo, do lado esquerdo ou do lado direito), com um passo igual ou diferente em valor absoluto.

[057] Na presente descrição e reivindicações, o termo “contraconfiguração” é usado para indicar que o entrançamento dos núcleos e o enrolamento dos fios de uma camada da armadura possuem uma direção oposta (por exemplo, um do lado esquerdo e o outro do lado direito), com um passo igual ou diferente em valor absoluto.

[058] Na presente descrição e reivindicações, o termo “passo de cruzamento C” é usado para indicar o comprimento do cabo tomado pelos fios da armadura para fazer uma única volta completa em torno dos núcleos do cabo. O passo de cruzamento C é determinado pela seguinte relação:

[059] em que A é o passo de entrançamento do núcleo e B é o passo de enrolamento da armadura. A é positivo quando os núcleos entrelaçados juntos viram para a direita (parafuso à direita ou, em outras palavras, estão do lado direito) e B é positivo quando os fios da armadura enrolados em torno do cabo giram para a direita (parafuso à direita ou, em outras palavras, estão do lado direito). O valor de C sempre é positivo. Quando os valores de A e B são muito semelhantes (em módulo e sinal), o valor de C fica muito maior.

[060] Na presente descrição e reivindicações, o termo “recorrentemente revertido ao longo do comprimento de cabo” em relação a uma direção de entrançamento do núcleo e uma direção de enrolamento da armadura é usado para indicar que a direção é revertida ao longo do comprimento de cabo mais de uma vez, de modo a ter pelo menos três seções consecutivas tendo direção de entrançamento e/ou enrolamento uma oposta à outra.

[061] Na presente descrição e reivindicações, o termo “regularmente revertido ao longo do comprimento de cabo” em relação a uma direção de entrançamento do núcleo e uma direção de enrolamento da armadura é usado para indicar que a direção é revertida ao longo do comprimento de cabo em conformidade com uma regra predeterminada.

[062] A presente revelação, em pelo menos um dos aspectos mencionados acima, pode ser implementada de acordo com uma ou mais das seguintes realizações, opcionalmente combinadas em conjunto.

[063] Em uma realização, o campo magnético remanescente gerado nos fios ferromagnéticos do cabo é periodicamente variável ao longo do comprimento de cabo L.

[064] Em uma realização, as perdas no cabo são reduzidas por pelo menos 1%; por exemplo, até 5% ou mais dependendo da seção transversal dos condutores e o tipo de material usado para os fios da armadura. Em particular, as perdas são reduzidas em comparação a um cabo similar não submetido a qualquer magnetização permanente dos fios ferromagnéticos da armadura (ou seja, a um cabo similar que possui fios ferromagnéticos da armadura com sua magnetização natural apenas, por exemplo, devido ao campo magnético da Terra).

[065] Adequadamente, a magnetização residual dos fios ferromagnéticos é mais forte que qualquer magnetização natural dos fios ferromagnéticos pelo campo magnético da Terra, que geralmente é de 65 μT (microTesla) no máximo.

[066] Em uma realização, os fios ferromagnéticos são permanentemente magnetizados ao aplicar um campo magnético externo aos cabo para CA como um todo.

[067] O campo magnético externo pode ser aplicado ao cabo para CA durante o processo de estratificação ou processo de fabricação do cabo para CA.

[068] O campo magnético externo pode ser produzido pelos eletroímãs para CC ou CA, solenoides ou por ímãs permanentes (por exemplo, ímãs terrosos raros).

[069] Em uma realização, o campo magnético externo é da ordem de milhares de A/m. Por exemplo, o campo magnético externo é da ordem de dezenas de milhares de A/m.

[070] Em uma realização, o campo magnético externo é aplicado de modo a atingir a saturação magnética do material ferromagnético dos fios ferromagnéticos. Os valores de magnetização na proximidade da saturação magnética podem ser adequados, bem como para o escopo da presente descrição.

[071] O campo magnético externo aplicado aos fios ferromagnéticos do cabo da revelação pode ser uniforme (ou seja, constante) ou variável ao longo do comprimento de cabo L. Consequentemente, a magnetização residual retida pelos fios ferromagnéticos depois da remoção do campo magnético externo é, respectivamente, uniforme ou variável ao longo do comprimento de cabo L.

[072] Em uma realização, a variação periódica do campo magnético externo e, consequentemente, do campo magnético remanescente pode ser, por exemplo, sinusoidal. As harmônicas podem ser adicionadas para alterar o formato da curval sinusoidal.

[073] Em uma realização, a armadura compreende apenas fios ferromagnéticos.

[074] Em outra realização, a armadura também compreende fios não ferromagnéticos. Os fios não ferromagnéticos podem ser entremeados circunferencialmente com os fios ferromagnéticos.

[075] O material ferromagnético dos fios ferromagnéticos podem ser selecionados a partir de: aço de construção, aço inoxidável ferrítico, aço inoxidável martensítico e aço-carbono, opcionalmente galvanizado.

[076] Em uma realização, o material não ferromagnético dos fios não ferromagnéticos é selecionado a partir de: material polimérico e aço inoxidável.

[077] Em uma realização, pelo menos alguns dos fios ferromagnéticos são feitos de um núcleo ferromagnético circundado por um material não ferromagnético.

[078] Em uma realização, pelo menos alguns dos fios ferromagnéticos são feitos de um núcleo ferromagnético circundado por um material não ferromagnético eletricamente condutor.

[079] O condutor elétrico pode estar na forma de uma haste ou de fios entrançados. Em uma realização, o condutor elétrico é circundado sequencialmente por uma camada interna semicondutora, uma camada isolante e uma camada externa semicondutora.

[080] O condutor elétrico pode ser feito de um material condutor como, por exemplo, cobre, alumínio, ou ambos.

[081] Em uma realização, o cabo armado para CA compreende dois ou mais núcleos.

[082] Adequadamente, os ditos núcleos são entrelaçados juntos de acordo com uma direção de entrançamento do núcleo.

[083] Adequadamente, os ditos núcleos são helicoidalmente entrelaçados juntos.

[084] Adequadamente, os núcleos são entrelaçados juntos de acordo com um passo de entrelaçamento de núcleo A.

[085] Em uma realização, a armadura circunda os núcleos por uma camada de fios, incluindo os fios ferromagnéticos, helicoidalmente enrolados em torno dos núcleos, de acordo com uma direção de enrolamento da armadura.

[086] Em uma realização, a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura são uniconfiguração.

[087] Em uma realização alternativa, a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura são contraconfiguração.

[088] Em outra realização, pelo menos uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura é recorrentemente revertida ao longo do comprimento de cabo L para que o cabo armado compreenda seções da uniconfiguração ao longo do comprimento de cabo, em que a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura são iguais.

[089] Como explicado no documento PCT/EP2017/059482 em nome da Requerente e cujo conteúdo é incorporado por referência, essa realização é vantajosa devido às recorrentes reversões da direção de entrelaçamento dos núcleos do cabo e/ou e da direção de enrolamento dos fios da armadura ao longo do comprimento de cabo melhorar o desempenho mecânico do cabo (em comparação a um cabo que tem uma configuração uniconfiguração total) e, ao mesmo tempo, reduzir a histerese e as perdas de corrente parasita no cabo (em comparação a um cabo que tem uma configuração contraconfiguração total).

[090] Em uma realização, o comprimento de cabo L em que pelo menos uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura é recorrentemente revertida é tal entre dois pontos fixos, cada ponto fixo sendo, por exemplo, uma junção do cabo, o ponto de aterragem no fundo do mar ou o ponto de ancoragem em uma embarcação de implantação.

[091] Em uma realização, pelo menos uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura é recorrentemente revertida ao longo do comprimento de cabo L de modo que as seções da uniconfiguração alternem ao longo do comprimento de cabo com seções de contraconfiguração. Dessa forma, nas seções da uniconfiguração, a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura estão ambas do lado esquerdo ou ambas do lado direito, enquanto nas seções de contraconfiguração um está do lado direito e a outra está do lado esquerdo.

[092] Em uma realização, quando os fios ferromagnéticos são permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente, o qual é variável (em uma realização, periodicamente variável) ao longo do comprimento de cabo L, os fios ferromagnéticos são permanentemente magnetizados de modo que qualquer ponto de inversão do campo magnético remanescente variável recai nas ditas seções da uniconfiguração, por exemplo, substancialmente no centro das ditas seções da uniconfiguração ou a um distância do ponto de reversão uniconfiguração/contraconfiguração equivalente, por exemplo, ao dobro do diâmetro do cabo. isso é vantajoso considerando- se que, em cada ponto de inversão do campo magnético remanescente (periodicamente) variável, a magnetização permanente é reduzida substancialmente a zero, para que seus efeitos benéficos sobre a redução de perdas sejam anulados nos ditos pontos de inversão. Da mesma forma, quando o campo magnético remanescente é variável ao longo do comprimento de cabo L sem os pontos de inversão, mas com picos e vales, pode ser benéfico ter os fios ferromagnéticos permanentemente magnetizados de modo que os pontos de vale do campo magnético remanescente variável recai nas ditas seções da uniconfiguração. Assim, é vantajoso ter quaisquer pontos de inversão/vale nas seções da uniconfiguração (em que, como revelado pelos documentos US 9.431.153 e PCT/EP2017/059482, as perdas da armadura são menores que na seções de contraconfiguração), de modo a ter benefício total da redução de perdas devido à magnetização permanente dos fios ferromagnéticos nas seções de contraconfiguração.

[093] Em uma realização, o campo magnético remanescente possui uma variação periódica ao longo do comprimento de cabo L com um passo de magnetização substancialmente igual ao passo de entrançamento do núcleo A.

[094] Em uma realização, pelo menos uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura é regularmente revertida ao longo do comprimento de cabo.

[095] Em uma realização, pelo menos uma entre as seções de contraconfiguração compreende duas subseções de contraconfiguração diferentes, em que a pluralidade de núcleos são entrelaçados juntos com diferentes passos de entrelaçamento de núcleo; e/ou em que os fios de armadura são enrolados em torno dos núcleos com diferentes passos de enrolamento de armadura.

[096] Em uma realização, apenas uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura é recorrentemente revertida. Em outra realização, apenas uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura é recorrente e regularmente revertida ao longo do comprimento de cabo.

[097] Em uma realização, a direção de entrançamento do núcleo é recorrentemente, de forma opcionalmente regular, revertida ao longo do comprimento de cabo, estando a direção de enrolamento da armadura inalterada.

[098] Em uma realização alternativa, tanto a direção de entrançamento do núcleo quanto a direção de enrolamento da armadura são recorrentemente (em uma realização, regularmente) revertidas ao longo do comprimento de cabo. Nessa realização alternativa, podem-se obter as seções da uniconfiguração, em que o entrançamento do núcleo e o enrolamento da armadura estão em uma primeira direção (por exemplo, do lado esquerdo), alternadas com seções da uniconfiguração em que tanto o entrançamento do núcleo e o enrolamento da armadura estão em uma segunda direção (por exemplo, do lado direito). Nesse caso, as seções de contraconfiguração podem estar presentes ou ausentes.

[099] O número de reversões de pelo menos uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura depende do tipo do cabo e/ou comprimento L.

[100] Em uma realização, as seções da uniconfiguração ao longo do comprimento de cabo envolve, como um todo, pelo menos 20% do comprimento de cabo, por exemplo, pelo menos 30% ou pelo menos 40% ou pelo menos 45% do comprimento de cabo.

[101] Em uma realização, as seções da uniconfiguração ao longo do comprimento de cabo não envolve, como um todo, não mais que 80% do comprimento de cabo, por exemplo, não mais que 70%, ou não mais que 60%, ou não mais que 55%.

[102] Em uma realização, as seções da uniconfiguração ao longo do comprimento de cabo L sobre aproximadamente 50% do comprimento de cabo L.

[103] Adequadamente, pelo menos uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura é recorrentemente revertida ao longo do comprimento de cabo L, de modo que N seja o número de voltas consecutivas do entrançamento do núcleo e/ou enrolamento da armadura em uma primeira direção (por exemplo, do lado esquerdo ou camada S) e M é o número de voltas consecutivas do entrançamento do núcleo e/ou enrolamento da armadura em uma segunda direção, revertida em relação à primeira direção (por exemplo, do lado direito ou camada Z, quando a primeira direção está do lado esquerdo). Em particular, N é o número de voltas consecutivas completas em uma seção uniconfiguração (ou contraconfiguração) da pluralidade de núcleos e/ou dos fios da armadura sobre o eixo longitudinal do cabo, na primeira direção. M é o número de voltas consecutivas completas e uma seção uniconfiguração (ou contraconfiguração) da pluralidade de núcleos e/ou dos fios da armadura sobre o eixo do cabo, na segunda direção.

[104] N e M podem ser números inteiros ou números decimais.

[105] N pode ser igual ou variar ao longo do comprimento de cabo L. Dessa forma, o número N de voltas pode ser igual ou pode variar nas diferentes seções do comprimento de cabo L, em que pelo menos um dentre a direção de entrançamento do núcleo e o enrolamento da armadura é igual à primeira direção.

[106] M pode ser igual ou variar ao longo do comprimento de cabo. Dessa forma, o número M de voltas pode ser igual ou pode variar nas diferentes seções do comprimento de cabo, em que pelo menos um dentre a direção de entrançamento do núcleo e o enrolamento da armadura é igual à segunda direção.

[107] A soma de N e M das duas seções consecutivas do cabo pode ser igual ou variar em relação às demais seções consecutivas do cabo ao longo do comprimento de cabo.

[108] N pode ser igual ou diferente de M.

[109] Em uma realização, N ≥ 1, por exemplo, N ≥

2.5. Em uma realização, N ≤ 10, por exemplo, N ≤ 5 ou N ≤ 4.

[110] Em uma realização, M ≥ 1, por exemplo, M ≥

2.5. Em uma realização, M ≤ 10, por exemplo, M ≤ 5 ou M ≤ 4.

[111] O passo de entrançamento do núcleo A, no módulo, pode ser igual ou variar ao longo do comprimento de cabo L.

[112] Em uma realização, o passo de entrançamento do núcleo A, no módulo, é de 1000 a 3000 mm. Por exemplo, o passo de entrançamento do núcleo A, no módulo, é de

1500 a 2600 mm. Os baixos valores de A podem ser economicamente desvantajosos, uma vez que é necessário um comprimento de condutor maior para um determinado comprimento de cabo. por outro lado, os altos valores de A podem ser desvantajosos em termos de flexibilidade do cabo.

[113] Adequadamente, os fios da armadura são enrolados em torno dos núcleos, de acordo com um passo de enrolamento da armadura B.

[114] O passo de enrolamento da armadura B, no módulo, pode ser igual ou variar ao longo do comprimento de cabo L.

[115] Em uma realização, nas seções de contraconfiguração, o passo de enrolamento da armadura B é maior, no módulo, que o passo do enrolamento da armadura B nas seções da uniconfiguração. Isso vantajosamente possibilita reduzir as perdas nas seções de contraconfiguração.

[116] Em uma realização, o passo de enrolamento da armadura B, no módulo, é de 1000 a 3000 mm. Por exemplo, o passo de enrolamento da armadura B, no módulo, é de 1500 a 2600 mm. Os baixos valores de B podem ser desvantajosos em termos de perdas no cabo. por outro lado, os altos valores de B podem ser desvantajosos em termos de resistência mecânica do cabo.

[117] Em uma realização, o passo de enrolamento da armadura B é maior que 0,4A. Por exemplo, B  0,5A, ou B  0,6A ou B  0,75A. Em uma realização, o passo de enrolamento da armadura B é menor que 2,5A. Por exemplo, o passo de enrolamento da armadura B é menor que 2A, ou menor que 1,8A, ou menor que 1,5A.

[118] Em uma realização, o passo de enrolamento da armadura B é diferente (em sinal e/ou valor absoluto) do passo de entrançamento do núcleo A (BA). Essa diferença é pelo menos igual a 10% do passo A. Embora aparentemente favorável em termos de redução de perda da armadura, a configuração com B = A (tanto no sinal quando no valor absoluto) seria desvantajosa em termos de resistência mecânica do cabo.

[119] Nas seções da uniconfiguração, o passo de cruzamento C pode ser maior que o passo de entrançamento do A, no módulo. Em uma realização, C 2A, no módulo. Por exemplo, C 3A, no módulo; ou C 5A, no módulo; ou C 10A, no módulo. Adequadamente, C pode ser até 12A, no módulo.

[120] Nas seções de contraconfiguração, o passo de cruzamento C pode ser menor que o passo de entrançamento do núcleo A, no módulo. Em uma realização, C≤2A, no módulo. Por exemplo, C≤3A, no módulo; ou C≤5A, no módulo; ou C≤10A, no módulo.

[121] A alteração da direção de entrançamento do núcleo e/ou da direção de enrolamento da armadura causa uma zona de transição onde os núcleos e/ou os fios da armadura são paralelos ao eixo longitudinal do cabo. as zonas de transição podem ser de metade a um terço do passo de entrançamento do núcleo A e/ou do passo de enrolamento da armadura B.

[122] Em uma realização, cada condutor elétrico é blindado individualmente por uma tela metálica. A tela metálica pode ser de cobre na forma de fios ou hastes ou de chumbo na forma de uma camada extrudida.

[123] Em uma realização, a armadura compreende uma camada adicional de fios da armadura que circundam a camada dos fios da armadura. Os fios da armadura da camada adicional são adequadamente enrolados em torno dos núcleos de acordo com um direção de enrolamento de camada adicional e um passo de enrolamento de camada adicional B’. Os fios da armadura da camada adicional pode ser enrolados helicoidalmente em torno dos núcleos.

[124] Em uma realização, a direção de enrolamento da camada adicional é oposta (contraconfiguração) em relação à direção de enrolamento dos fios da armadura da camada subjacente.

[125] Essa configuração de contraconfiguração da camada adicional é vantajosa em termos de desempenhos mecânicos do cabo.

[126] Em uma realização, o passo de enrolamento da camada adicional B’ é menor, em valor absoluto, do passo de enrolamento da armadura B.

[127] Em uma realização, o passo de enrolamento da camada adicional B’ difere, em valor absoluto, de B em ±10%.

[128] Os fios da armadura podem ter seção transversal poligonal ou circular. Em alternativa, os fios da armadura podem ter uma seção transversal alongada. No caso de uma seção transversal alongada, o eixo principal da seção transversal pode ser orientado tangencialmente em relação a uma circunferência que circunda a pluralidade de núcleos.

[129] No caso de seção transversal circular, os fios da armadura podem ter um diâmetro transversal de 2 a 10 mm. Por exemplo, o diâmetro é de 4 mm. Por exemplo, o diâmetro não é maior que 7 mm.

[130] Em uma realização, os núcleos são, cada um, um núcleo de fase única. Em outra realização, os núcleos são núcleos multifase (ou seja, têm fases diferentes entre si).

[131] Em uma realização, o cabo armado para CA compreende três núcleos. O cabo pode ser um cabo trifásico. O cabo trifásico pode compreender núcleos de fase única.

[132] O cabo armado para CA pode ser um cabo de tensão baixa, média ou alta (LV, MV, HV, respectivamente). O termo baixa tensão é usado para indicar tensões menores que 1kV. O termo tensão média é usado para indicar tensões de 1 a 35 kV. O termo alta tensão (HV) é usado para indicar tensões maiores que 35 kV.

[133] O cabo armado para CA pode ser terrestre. O cabo terrestre pode ser, pelo menos em parte, enterrado ou posicionado em túneis.

[134] Em uma realização, o cabo armado para CA é um cabo submarino.

[135] As características e vantagens da presente revelação ficarão mais evidentes por meio da descrição detalhada a seguir de algumas realizações exemplares desta, providas meramente por meio de exemplos não limitantes, cuja descrição será conduzida ao fazer referência aos desenhos anexos, em que: - a figura 1 mostra esquematicamente um cabo armado, de acordo com uma realização da presente revelação; - a figura 2 mostra as perdas geradas em diferentes situações em uma haste ferromagnética imersa em um campo magnético variável produzido por uma corrente CA transportada por um solenoide disposto em torno da haste; - a figura 3 mostra a resistência de fase relativa medida durante a magnetização progressiva e a desmagnetização de seções de uma amostra de cabo para CA, em relação à amostra do cabo CA não magnetizado; - a figura 4 mostra a relação Itela/Icondutor, medida durante a magnetização progressiva e desmagnetização das seções da amostra de cabo para CA da figura 3; - a figura 5 mostra esquematicamente uma realização da presente revelação em que a direção de entrançamento do núcleo é regularmente revertida ao longo do comprimento de cabo; - a figura 6 mostra esquematicamente uma realização da presente revelação em que a direção de enrolamento da armadura é regularmente revestida ao longo do comprimento de cabo.

[136] A Figura 1 mostra esquematicamente um cabo armado para CA de alta tensão 10 para aplicação submarina compreendendo núcleos trifásicos 12. O cabo armado para CA de alta tensão 10 possui um comprimento de cabo L. o comprimento de cabo L cobre um comprimento entre dois pontos fixos. Cada ponto fixo pode ser, por exemplo, uma junção do cabo ou um gerado de corrente.

[137] Observa-se que, mesmo se o cabo para CA de alta tensão 10 mostrado na figura e descrito aqui abaixo for um cabo multinúcleo, os ensinamentos da presente revelação também se aplicam a um cabo armado para CA de alta tensão que compreende um único núcleo, o dito núcleo único tendo as mesmas características de qualquer dos núcleos 12 descritos abaixo.

[138] Cada núcleo compreende um metal condutor 12a na forma de uma haste ou de fios entrançados. O metal condutor 12a pode ser feito, por exemplo, de cobre, alumínio, ou ambos. O condutor 12a possui uma área transversal X, em que X=(d/2)2, d sendo o diâmetro do condutor 12a.

[139] Cada metal condutor 12a é sequencialmente circundado por um sistema de isolamento 12b. O sistema de isolamento 12b é composto de uma camada interna semicondutora, uma camada de isolamento e uma camada externa semicondutora, as ditas três camadas (não mostradas) sendo à base de material polimérico (por exemplo, polietileno ou polipropileno), papel enrolado ou laminado de papel/polipropileno. No caso de camadas semicondutoras, o material polimérico destas é carregado com carga condutora, como negro de fumo. Os três núcleos 12 compreendem ainda cada tela metálica 12c. a tela metálica 12c pode ser feita de chumbo, geralmente na forma de uma camada extrudida, ou de cobre, na forma de uma folha enrolada longitudinalmente, de fitas ou de fios trançados.

[140] Os três núcleos 12 são entrelaçados helicoidalmente juntos de acordo com um passo de entrançamento de núcleo A e uma direção de entrançamento do núcleo.

[141] Os três núcleos 12 são incorporados, como um todo, em uma carga polimérica 11 circundada, por sua vez, por uma fita 15 e por uma camada de amortecimento 14. Por exemplo, a fita 15 é uma fita de poliéster ou não tecido, e a camada de amortecimento 14 é feita de fios de polipropileno.

[142] Em torno da camada de amortecimento 14, provê-se uma armadura 16 compreendendo uma única camada de fios da armadura 16a. Os fios 16a são helicoidalmente enrolados em torno do cabo 10, de acordo com um passo de enrolamento da armadura B e uma direção de enrolamento da armadura.

[143] A armadura 16 circunda os três núcleos 12 juntos, como um todo.

[144] Pelo menos alguns ou todos os fios da armadura 16a são feitos de um material ferromagnético, que é vantajoso em termos de custo em relação a metais não ferromagnéticos como, por exemplo, aço inoxidável.

[145] O material ferromagnético pode ser, por exemplo, aço-carbono, aço inoxidável martensítico, aço de construção ou aço inoxidável ferrítico, opcionalmente galvanizado.

[146] Os exemplos de aço de construção são Fe 360, Fe 430, Fe 510, de acordo com o Padrão Europeu EN 10025- 2 (2004).

[147] Os fios ferromagnéticos 16a são permanentemente magnetizados pela aplicação de um campo magnético externo ao cabo para CA de alta tensão 10 como um todo, de modo que a magnetização residual seja retida pelos fios ferromagnéticos 16a depois da remoção do campo magnético externo.

[148] Quando deseja-se uma magnetização permanente uniforme, os fios ferromagnéticos 16a podem ser magnetizado antes da provisão em torno do núcleo do cabo para formar a armadura.

[149] A operação da magnetização permanente dos fios ferromagnéticos da armadura 16a pela aplicação do campo magnético externo ao cabo para CA de alta tensão 10 pode ser realizada tanto durante o processo de estratificação ou processo de fabricação do cabo para CA de alta tensão 10. Por exemplo, pode ser realizado na fábrica, no término do processo de fabricação e antes do envio do cabo para CA de alta tensão

10.

[150] Em uma realização, o campo magnético externo é aplicado para atingir a saturação magnética do material ferromagnético dos fios ferromagnéticos 16a, a saturação magnética geralmente diferindo dependendo do material ferromagnético.

[151] Por exemplo, o campo magnético externo pode ser produzido por ímãs permanentes (por exemplo, imãs terrosos raros) e aplicado ao cabo para CA de alta tensão 10, como descrito pelo documento US 6.366.191.

[152] O campo magnético externo aplicado aos fios ferromagnéticos 16a podem ser de modo que um campo magnético remanescente cilindricamente simétrico ao longo do cabo seja produzido.

[153] O campo magnético externo aplicado aos fios ferromagnéticos podem ser uniformes (ou seja, constante) ou variáveis ao longo do comprimento de cabo L. Consequentemente, a magnetização residual é retida pelos fios ferromagnéticos após a remição do campo magnético externo, com um campo magnético remanescente que é, respectivamente, uniforme ou variável a o longo do comprimento de cabo L. Em uma realização, o campo magnético remanescente é periodicamente variável ao longo do comprimento de cabo L.

[154] Em relação a essa revelação, a Requerente observou que, no caso de o cabo ser permanentemente magnetizado para produzir um campo magnético remanescente em torno do cabo, que é uniforme (ou seja, constante) ao longo do comprimento de cabo, o dito campo magnético remanescente é dificilmente detectado em uma determinada distância do cabo devido ao campo magnético ter linhas de fluxo que se desenvolvem ao longo do comprimento de cabo, paralelas ao eixo longitudinal do cabo. Por outro lado, como mostrado na figura 6 do documento US

6.366.191, caso o cabo seja permanentemente magnetizado para produzir um campo magnético remanescente em torno do cabo, que periodicamente varia ao longo do comprimento de cabo, o campo magnético possui linhas de fluxo radial F1 que se distanciam do eixo do cabo, tornando, assim, o campo magnético detectável a uma determinada distância do cabo.

[155] A realização com campo magnético variável remanescente pode permitir localização magnética do cabo armado para CA de alta tensão 10 a uma determinada distância do objeto, por exemplo, a 3 a 6 m de distância.

[156] Em uma realização, o campo magnético remanescente permanentemente variável possui um passo de magnetização, que é maior que a largura do diâmetro geral do cabo para CA de alta tensão 10.

[157] O diâmetro geral do cabo para CA de alta tensão 10 pode ser compreendido entre 100 mm e 300 mm.

[158] Em uma realização, o campo magnético remanescente periodicamente variável possui um passo de magnetização, que é substancialmente igual ao passo de entrançamento do núcleo A.

[159] Por exemplo, a variação periódica do campo magnético externo e do campo magnético remanescente é sinusoidal ou onda quadrada.

[160] A Requerente testou os efeitos que a magnetização permanente dos fios ferromagnéticos da armadura possuem sobre as perdas no cabo.

[161] Em um primeiro estudo, a Requerente mediu as perdas geradas em uma haste ferromagnética imersa em um campo magnético variável produzido por um corrente alternada transportada por um solenoide; o solenoide simulando o campo magnético variável produzido quando uma corrente alternada é transportada por um cabo para CA.

[162] As medições foram realizadas por meio da disposição da haste ferromagnética dentro do solenoide.

[163] A haste ferromagnética era reta, com um comprimento de 500 mm e um diâmetro de 6 mm. O material ferromagnético da haste foi um aço de baixo carbono galvanizado em conformidade com os padrões EN 10257-2 grau 34, EN 10244-2 e ICEA S-93-639.

[164] O solenoide foi projetado e otimizado para gerar um campo magnético similar àquele de um cabo de três núcleos para CA real que transporta uma corrente nominal de 800A, em que os fios ferromagnéticos da armadura geralmente são imersos em um campo magnético compreendido aproximadamente entre 30 A/m e 500 A/m.

[165] O solenoide foi composto de 183 fios e realizado com um fio de cobre flexível com seção de 1,5 mm2: o fio foi enrolado em tubo plástico transparente com um diâmetro médio de 123 mm. O comprimento total da parte enrolada foi exatamente 1000 mm. Com uma corrente alternada circulante de 1 A a 50 Hz, um campo magnético de 183 A/m foi computado par estar presente no interior do solenoide, ao considerar uma fórmula de aproximadamente de um solenoide de comprimento infinito para o qual o campo magnético é determinado pelo produto da densidade de volta da corrente I*, que é 183 voltas em 1 metro.

[166] As perdas Lr geradas na haste ferromagnética imersa no campo magnético variável produzidas pela corrente alternada transportada pelo solenoide foram medidas com o auxílio de um medidor de potência: - ao medir a potência Ps dissipada no solenoide isoladamente; - ao medir a potência Ps+r dissipada no solenoide quando a haste é disposta dentro dele; e - ao obter Lr como a diferença entre Ps+r e Ps, dividida pelo quadrado da corrente I que circula no solenoide (ou seja, Lr=(Ps+r - Ps)/I2).

[167] A Figura 2 mostra as perdas Lr (em ordenada, medido em Watt/A2) geradas na haste ferromagnética em cinco etapas teste diferentes (em abscissa): - na etapa 1, as perdas Lr foram medidas usando a haste ferromagnética como comprada (com possível magnetização natural, por exemplo, devido ao campo magnético da Terra); - na etapa 2, as perdas Lr foram medidas após um mês desde a etapa 1; - na etapa 3, as perdas Lr foram medidas após a haste ferromagnética da situação 2 ser permanentemente magnetizado; - na etapa 4, as perdas Lr foram medidas após a haste ferromagnética magnetizada na etapa 3 ser parcialmente desmagnetizada; - na etapa 5, as perdas Lr foram medidas após a haste ferromagnética da etapa 4 ser completamente desmagnetizada.

[168] Em particular, a magnetização permanente da haste ferromagnética na etapa 3 foi realizada ao dispor a haste dentro de outro solenoide com uma corrente contínua circulante de 1700 A, de modo a produzir um campo magnético externo extremamente elevado de aproximadamente 50.000 A/m (que foi muito além da saturação do material ferromagnético), que foi então aplicado à haste ferromagnética para magnetiza- la permanentemente.

[169] A desmagnetização da haste ferromagnética na etapa 5 foi realizada usando um solenoide adicional com uma corrente alternada circulante de 10 A 50 Hz para produzir um campo magnético externo sinusoidalmente variável de aproximadamente 50.000 A/m (que foi muito além da saturação de material ferromagnético). A desmagnetização da haste ferromagnética foi obtida ao inserir lentamente a haste dentro do solenoide e ao passá-la duas vezes entre o solenoide. Apesar de a haste ser extraída do solenoide, foi exposta a um campo magnético sinusoidalmente variável externo que reduz gradualmente até um valor zero, iniciando do valor muito elevado de 50.000 A/m. Como sabido na técnica, esse processo possibilita a magnetização permanente do material ferromagnético seja completamente eliminado.

[170] A desmagnetização parcial da haste ferromagnética na etapa 4 foi realizada ao usar o mesmo processo e o mesmo solenoide da etapa 5, mas com uma corrente alternada circulante de aproximadamente 5 A a 50 Hz para produzir um campo magnético sinusoidalmente variável externo de aproximadamente 2000 A/m (que foi muito menor que/comparável à saturação do material ferromagnético).

[171] O efeito de desmagnetização foi testado empiricamente com o auxílio de ferro em pó: na etapa 4, o ferro em pó se aderiu à haste, significando que uma magnetização residual ainda estava presente. Por outro lado, nas etapas 2 e 5 o ferro em pó não se aderiu à haste, significando que nenhuma magnetização residual estava presente.

[172] Os resultados da figura 2 mostram que as perdas Lr geradas na haste ferromagnética na etapa 3, em que a haste é permanentemente magnetizado, são menores que em todas as demais etapas em que a haste é desmagnetizada (etapas 2 e

5), ou parcialmente desmagnetizada (etapa 4), ou com sua magnetização natural (etapa 1). Em particular, na etapa 3 as perdas Lr são reduzidas a aproximadamente 25%.

[173] Além disso, a comparação das perdas na etapas 2 e 5 mostram que as perdas na etapa 2 são restabelecidas após um ou mais ciclos de magnetização-desmagnetização. Portanto, fica claro que a redução de perdas na etapa 3 está estritamente ligada à magnetização permanente da haste.

[174] A primeira investigação realizada pela Requerente mostra, assim, que as perdas geradas em uma haste ferromagnética imersa em um campo magnético variável, como produzido por uma corrente alternada transportada por um solenoide disposto em torno da haste, são reduzidas quando a haste ferromagnética é permanentemente magnetizado.

[175] Após a obtenção dos resultados com a primeira investigação, a Requerente continuou sua pesquisa para analisar os efeitos sobre as perdas no cabo de magnetização permanente de ferros ferromagnéticos da armadura.

[176] Em particular, em uma segunda investigação, a Requerente estudou as perdas geradas em uma amostra de um cabo armado para CA durante uma magnetização e desmagnetização progressivas dos fios ferromagnéticos da armadura da amostra.

[177] Nessa investigação, a Requerente analisou a amostra do cabo para CA de 8 metros, tendo: três núcleos entrelaçados juntos em uma configuração de contraconfiguração de acordo com uma configuração S-Z (com direção de enrolamento da armadura S e direção de entrançamento do núcleo Z) com um passo de entrançamento de núcleo A de +3000 mm; uma única camada de noventa e cinco (95) fios de aço ferrítico galvanizado enrolado em torno do cabo de acordo com uma direção de enrolamento da armadura S e um passo de enrolamento da armadura B de -2000 mm; um passo de cruzamento C igual a 1200 mm; um diâmetro de fio externo d de 7 mm; uma área transversal X de 1000 mm2 para uma tensão nominal de 150KV; um diâmetro externo geral do cabo de 246 mm; uma tela metálica de chumbo com uma resistência elétrica de 21,410-8 Ohm·m e permeabilidade magnética relativa µr= 1; e os fios da armadura com uma resistência elétrica de 20,810-8 Ohm·m e permeabilidade magnética relativa µr= 300.

[178] A magnetização permanente dos fios ferromagnéticos da armadura foi realizada por meio de uma bobina de magnetização.

[179] Um cabo flexível foi usado para fabricar a bobina de magnetização, com isolamento especial que pode atingir 105°C. O diâmetro pequeno do cabo significa maior densidade de volta e maior campo magnético. A bobina foi apoiada por um tubo plástico. Uma fonte de alimentação de corrente contínua foi usada, capaz de fornecer uma corrente muito grande, até 2000 A, mas com uma tensão relativamente pequena de 16 V. por esses motivos, 5 condutores foram conectados paralelos dentro do cabo e o mesmo foi realizado para três camadas de voltas, fazendo a bobina.

[180] Outras características da bobina de magnetização são: - Diâmetro externo do tubo plástico usado para apoiar a bobina: 315 mm; - Cabo usado para fabricar a bobina: 5 condutores de cobre conectados em paralelo, cada condutor tendo uma área transversal de 4 mm2;

- Comprimento total do cabo flexível: 51 m; - Número total de voltas: 48; - Corrente circulante total: 1370 A.

A descrição detalhada da bobina é relatada na Tabela 1 abaixo.

Tabela 1 Unidade Camada Camada Camada interna central externa Diâmetro do cabo mm 12 12 12 Número de voltas N° 17 16 15 Diâmetro médio das voltas m 0,327 0,339 0,351 Comprimento da camada ao longo do cabo m 0,22 0,205 0,19 Corrente na camada A 445 455 470 Queda de tensão V 7,9 7,9 7,9 Campo magnético para solenoide infinito kA/m 34,4 35,5 37,1 Campo magnético de kA/m 18,7 17,9 17,2 solenoide real

[181] O campo magnético total computado com aproximação de solenoide infinitamente longo resultou em 107 kA/m. o campo magnético total computador para o solenoide real resultou em 53,8 kA/m.

[182] Por outro lado, o campo magnético efetivamente medido por uma sonda dentro da bobina de magnetização, em condições nulas, foi 50,3 kA/m, em boa concordância com o valor computado para o solenoide real.

[183] Um campo magnético estático de 50 kA/m estava muito além da saturação do material ferromagnético e suficiente para induzir a magnetização permanente nos fios ferromagnéticos da armadura.

[184] Operada na forma acima, a corrente circulante de 1370 A aqueceu até a bobina de magnetização a uma taxa de aproximadamente 1K por segundo, devido à grande corrente em um condutor relativamente pequeno e aquecimento mútuo entre as diversas voltas. A elevação térmica que pode ser admissível para o cabo é de até 105°C, mas a temperatura máxima deve ser limitada em torno de 80°C para evitar amolecimento do suporte plástico. O tempo de operação foi então limitado a 30 segundos, seguido por pelo menos 10 minutos desligado e verificação da temperatura do cabo.

[185] A magnetização permanente dos fios da armadura da amostra do cabo para CA foi realizada ao dispor o tubo plástico apoiando a bobina de magnetização em torno de uma extremidade inicial da amostra do cabo para CA. Então, considerando-se o dito tempo de operação, a bobina de magnetização foi energizada e movida ao longo do cabo para magnetizar de forma progressivamente permanente subsequentes seções dos fios da armadura, iniciando da extremidade de início até uma extremidade oposta da amostra do cabo para CA. Quando a bobina de magnetização atingiu a extremidade oposta, aproximadamente 90% armadura do cabo foi completamente magnetizada (parte das extremidades da amostra não eram acessíveis com a bobina).

[186] Apesar de a armadura do cabo ser progressivamente magnetizada, as perdas no cabo foram progressivamente medidas, como mostrado na figura 3.

[187] Em seguida, após a armadura do cabo ser completamente magnetizada, foi desmagnetizada por meio de uma bobina de desmagnetização.

[188] Usou-se um cabo flexível para fabricar a bobina de desmagnetização, com isolamento especial que pode atingir 105°C. Também nesse caso, o diâmetro pequeno significa maior densidade de voltas e maior campo magnético. A bobina de desmagnetização foi apoiada por um tubo plástico. Uma fonte de energia de CA foi usada, capaz de fornecer uma tensão de até 140 V, mas com corrente limitada a 7A. Por esses motivos, os 4 condutores foram conectados em série dentro do cabo e o mesmo foi realizado durante cinco camadas de voltas, fabricando a bobina de desmagnetização.

[189] Outras características da bobina de desmagnetização são: - Diâmetro externo da tubo plástico da bobina de desmagnetização: 315 mm; - Comprimento total do cabo usado : 67 m; - Área transversal de cada uma dos 4 condutores conectados em série: 6 mm2;

- Número total de voltas: 292; - Corrente total circulante: 4,27 A a 50 Hz;

[190] A descrição detalhada da bobina de desmagnetização é relatada na Tabela 2 abaixo.

Tabela 2 Camada Camada Camada Camada Camada inter- semi- cen- Semi- exter- Unid na inter- tral exter- na ade na na Diâmetro do Cabo mm 12 12 12 12 12 Número de voltas N° 17 16 15 14 11 Diâmetro médio das voltas m 0,327 0,339 0,351 0,363 0,375 Comprimento da camada m 0,250 0,235 0,200 0,185 0,150 Corrente na camada A 4,27 4,27 4,27 4,27 4,27 Campo magnético para solenoide infinito kA/m 1,16 1,16 1,28 1,29 1,25 Campo magnético para solenoide kA/m 0,69 0,65 0,62 0,57 0,45 real

[191] O campo magnético total computado com aproximação de solenoide infinitamente longo foi 6,15 kA/m. O campo magnético total computador com o solenoide real foi 2,98 kA/m.

[192] Por outro lado, o campo magnético efetivamente medido por uma sonda dentro da bobina, em condições nulas, foi 2,92 kA/m, em boa concordância com o valor computador para o solenoide real.

[193] A desmagnetização da armadura da amostra de cabo para CA foi realizada ao dispor o tubo plástico apoiando a bobina de desmagnetização em torno de uma extremidade de início da amostra de cabo para CA. A bobina foi então energizada e movida ao longo do cabo para desmagnetizar progressivamente as seções subsequentes da armadura, começando da extremidade de início até uma extremidade oposta da amostra de cabo para CA. Apesar de a bobina ser movida ao longo das diferentes seções da amostra de cabo para CA, cada seção foi exposta a um campo magnético sinusoidalmente variável externo que reduziu gradualmente a zero conforme a distância entre a seção do cabo e a bobina aumentou. Conforme declarado acima, esse processo possibilita que a magnetização permanente do material ferromagnético dos fios da armadura seja eliminada.

[194] Apesar de a armadura do cabo ser progressivamente desmagnetizada, as perdas no cabo foram medidas progressivamente, como mostrado na figura 3.

[195] Em particular, a figura 3 relata os valores da resistência de fase relativa (ou seja, as perdas totais da amostra de cabo para CA encaminhadas à corrente do cabo para CA nominal, em relação às perdas totais da amostra de cabo para CA não magnetizado) medida durante a magnetização progressiva (linha sólida) e desmagnetização (linha pontilhada) das seções da armadura da amostra de cabo para CA ao longo de um comprimento de 8 m. A resistência de fase relativa foi medida ao circular uma corrente alternada nominal de 800 A a 50 Hz no cabo para CA.

[196] Na figura 3, a linha contínua mostra a resistência de fase relativa (em ordenada) do cabo para CA encaminhada para a posição da bobina de magnetização que começa a partir de um ponto de início em uma posição de zero metros (amostra não tratada) até uma posição oposta da amostra do cabo em aproximadamente 8 metros (em abscissa).

[197] Por outro lado, a linha pontilhada mostra a resistência de fase relativa do cabo para CA encaminhada à posição da bobina de desmagnetização com início a partir de um ponto inicial em uma posição de aproximadamente 8 metros até uma extremidade oposta da amostra do cabo em zero metros.

[198] A Figura 3 mostra que: - magnetização progressivamente permanente reduz a resistência de fase relativa (ou seja, as perdas totais no cabo) no comprimento crescente magnetizado da armadura (linha contínua de 0 a 8 m); - quando toda a amostra é permanentemente magnetizada (linha contínua, posição de 8 metros), obtém-se uma redução das perdas totais no cabo de mais de 1%; - desmagnetização progressiva restabelece a resistência de fase relativa até o valor original medido antes da magnetização, para o comprimento desmagnetizado crescente da armadura (linha pontilhada de 8 a 0 m). - a resistência de fase relativa retorna quase exatamente (a diferença na figura 3 ligada às incertezas de medição) ao valor original quando o cabo para Ca é completamente desmagnetizado; isso demonstra que a redução das perdas medidas é eficazmente devido à magnetização permanente dos fios da armadura e significa que a desmagnetização realizada com um campo magnético externo de aproximadamente 2,9 kA/m (muito maior que o campo magnético gerado pela corrente alternada nas condições nominais, que está compreendida aproximadamente entre 30 A/m e 500 A/m, elimina totalmente a magnetização permanente anteriormente gerada nos fios da armadura; - a resistência de fase relativa é bastante linear com o comprimento tratado da amostra do cabo.

[199] Observa-se ainda que a resistência de fase relativa medida resultou constante com o tempo para diversas medições realizadas em 8 m (medições não relatadas no gráfico da figura 3). Isso significa que a magnetização permanente persistiu com o tempo e não foi afetada pelo campo magnético variável gerado pela corrente alternada nominal transportada pela amostra de cabo para CA (que geralmente está compreendida entre 30 A/m e 500 A/m). Em outras palavras, a magnetização permanente gerada na armadura do cabo para CA é permanente e o campo magnético variável gerado pela corrente alternada nominal transportada pela amostra de cabo para CA não a modifica.

[200] A segunda investigação realizada pela Requerente mostra, portanto, que as perdas no cabo são reduzidas (em mais de 1%) quando os fios ferromagnéticos da armadura do cabo para CA são permanentemente magnetizado; a dita redução sendo estável com o tempo, não obstante a corrente alternada transportada pelo cabo para CA.

[201] Em uma terceira investigação, a Requerente analisou como as correntes parasitas Itela geradas na tela metálica do cabo para CA pelo Icondutor da corrente alternada transportada pelos condutores do cabo para CA são afetadas pela magnetização permanente dos fios da armadura.

[202] A Figura 4 relata, em ordenada, o valor da razão Itela/Icondutor medido da mesma forma relatada para a figura 3 em relação ao comprimento do cabo (em abscissa) magnetizado (linha sólida) ou desmagnetizado (linha pontilhada). Essa razão está diretamente ligada às perdas do cabo (em particular, às perdas devido às correntes parasitas na tela metálica), porque quanto maior a razão, maiores as correntes parasitas na tela e, portanto, as perdas na tela e perdas no cabo.

[203] A Figura 4 mostra que: - magnetização permanente reduz progressivamente a razão Itela/Icondutor (ou seja, as perdas totais no cabo e, em particular, perdas na tela) para comprimento magnetizado crescente da armadura (linha contínua de 0 a 8 m); - quando toda a amostra é permanentemente magnetizada (linha sólida, posição de 8 metros), obtém-se uma redução da razão Itela/Icondutor de aproximadamente 0,3%; - desmagnetização restabelece progressivamente a razão Itela/Icondutor até o valor original medido antes da magnetização para o comprimento desmagnetizado crescente da armadura (linha pontilhada de 8 a 0 m). - a razão Itela/Icondutor retorna quase exatamente (a diferença na figura 4 relacionada às incertezas de medição) ao valor original quando o cabo para CA é completamente desmagnetizado;

- a razão Itela/Icondutor é bastante linear com o comprimento tratado da amostra do cabo.

[204] Em vista do exposto acima, ficará claro que a magnetização permanente dos fios ferromagnéticos da armadura reduz as perdas no cabo, inclusive as perdas na armadura e perdas na tela.

[205] Como declarado acima, a redução das perdas no cabo leva a duas melhoras em um sistema de transporte de CA: aumento da corrente transportada por um cabo e/ou provisão de um cabo com uma área transversal X reduzida. Isso é muito vantajoso devido a possibilitar fabricar um cabo mais poderoso e/ou reduzir o tamanho dos condutores com consequente redução do tamanho, altura e custo do cabo.

[206] O cabo armado da presente revelação é, assim, construído com um valor reduzido da área transversal X do condutor elétrico, como determinado pelo valor das perdas reduzidas.

[207] Em alternativa ou em combinação, o cabo armado da presente revelação é classificada na temperatura do condutor operacional permitida máxima θ para transportar uma corrente alternada I com um valor elevado, como determinado pelo valor das perdas reduzidas. Em particular, o cabo armado da presente revelação pode ser operado na temperatura do condutor operacional permitida máxima θ para transportar uma corrente alternada I com um valor elevado, como determinado pelo valor das perdas reduzidas.

[208] O cabo armado da presente revelação pode ser operado com um valor elevado da corrente transportada e/ou pode ser construído com uma área transversal X reduzida, em relação ao calculado com base nas recomendações do IEC 60287 para um cabo para CA, em que as propriedades magnéticas dos fios da armadura não são levadas em consideração.

[209] Por exemplo, o valor da corrente transportada e/ou o valor da área transversal X pode ser determinada ao considerar como um ponto de referência o resultado obtido em referência à figura 3 e calcular as perdas no cabo reduzidas em 1% em relação ao calculado com base nas recomendações do IEC 60287 para um cabo para CA.

[210] Mais no geral, com início a partir do resultado da figura 3, o técnico no assunto, disposto a projetar um cabo armado para CA de acordo com a presente revelação e aproveitar a redução das perdas no cabo obtida graças a uma magnetização permanente dos fios ferromagnéticos da armadura, poderá calcular uma porcentagem adequada de redução das perdas no cabo (por exemplo, dentro de uma faixa de 0,5 a 5%), dependendo na seção cruzada do condutor nominal e as propriedades do material usado para os fios da armadura. Em particular, o técnico no assunto, tendo a sua disposição os meios e a capacidade de trabalho de rotina e experimentação, que são normais normal para o campo técnico em questão, terão a habilidade de realizar medições laboratoriais das perdas no cabo nas amostras de diferentes tipos de cabos modelo e usar os resultados das ditas medições como pontos de referência úteis para projetar um cabo armado para CA de acordo com a presente revelação.

[211] De acordo com uma realização da presente revelação, o cabo para CA de alta tensão 10 é tal que pelo menos uma dentre a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura é recorrentemente revertida ao longo do comprimento de cabo L para que o cabo para CA de alta tensão 10 compreenda seções da uniconfiguração ao longo do comprimento de cabo L em que a direção de entrançamento do núcleo e a direção de enrolamento da armadura são iguais.

[212] A Figura 5 mostra esquematicamente uma realização em que a direção de entrançamento do núcleo 21 é regularmente revertido ao longo do comprimento de cabo, de modo que os núcleos são alternadamente entrelaçados juntos de acordo com uma direção Z do lado direito (ou em sentido horário) (configuração Z) e uma direção S do lado esquerdo (ou sentido anti-horário) (configuração S). Essa configuração alternada é doravante denominada configuração S/Z. por outro lado, a direção de enrolamento da armadura 22 é inalterada ao longo do comprimento de cabo. em particular, na realização mostrada, a direção de enrolamento da armadura 22 é S do lado esquerdo. Dessa forma, o cabo compreende seções da uniconfiguração 102 ao longo do comprimento de cabo L, em que a direção de entrançamento do núcleo 21 e a direção de enrolamento da armadura 22 são iguais (na realização mostrada, ambas são S). O cabo também compreende seções de contraconfiguração 101 ao longo do comprimento de cabo L, em que a direção de entrançamento do núcleo 21 e a direção de enrolamento da armadura 22 são opostas. Em particular, na realização mostrada, a direção de entrançamento do núcleo 21 é Z, enquanto a direção de enrolamento da armadura 22 é S.

[213] A Figura 6 mostra esquematicamente outra realização, em que a direção de enrolamento da armadura 22 é regularmente revertida ao longo do comprimento de cabo L para que os fios da armadura sejam alternadamente entrelaçados juntos de acordo com uma direção Z do lado direito (ou sentido horário) e uma direção S do lado esquerdo (ou sentido anti-

horário). Por outro lado, a direção de entrançamento do núcleo 21 é inalterada ao longo do comprimento de cabo L. em particular, na realização mostrada, a direção de entrançamento do núcleo 21 é Z do lado direito. Dessa forma, o cabo compreende seções da uniconfiguração 102 ao longo do comprimento de cabo L, em que a direção de entrançamento do núcleo 21 e a direção de enrolamento da armadura 22 são iguais (ou seja, na realização mostrada, ambas são Z). o cabo também compreende seções de contraconfiguração 101 ao longo do comprimento de cabo L, em que a direção de entrançamento do núcleo 21 e a direção de enrolamento da armadura 22 são opostas. Em particular, na realização mostrada, a direção de entrançamento do núcleo 21 é Z, enquanto a direção de enrolamento da armadura 22 é S.

[214] A Figura 5 mostra uma realização em que o número N de voltas 21a dos núcleos em uma seção Z (ou seja, uma seção do comprimento de cabo L com uma direção de entrançamento do núcleo Z 21) e o número M de voltas 21b dos núcleos em uma seção S (ou seja, uma seção do comprimento de cabo com uma direção de entrançamento do núcleo S 21) são iguais entre si (no exemplo, N=M=4).

[215] De forma análoga, a Figura 6 mostra uma realização, em que o número N de voltas 22a dos fios da armadura em uma seção Z (ou seja, uma seção do comprimento de cabo L com uma direção de enrolamento da armadura Z 22) e o número M de voltas 22b dos fios da armadura em uma seção S (ou seja, uma seção do comprimento de cabo com uma direção de enrolamento da armadura S 22) são iguais entre si (no exemplo, N=M=4).

[216] O caso em N=M pode ser vantajoso em termos de construção mecânica do cabo.

[217] No entanto, os ensinamentos da presente revelação também se aplicam ao caso em que N é diferente de M.

[218] Além disso, N e M podem ser números inteiros ou números decimais. N e/ou M podem ser iguais (ou seja, inalterados) ao longo do comprimento de cabo L (como mostrado nas figuras 5 e 6) ou variar (quando N possui diferentes valores em diferentes seções S e M possui valores diferentes em diferentes seções Z).

[219] Por exemplo, N é maior que 2,5 e menor que

4.

[220] Por exemplo, M é maior que 2,5 e menor que

4.

[221] As Figuras 5 e 6 mostram esquematicamente exemplos em que o passo de entrançamento de núcleo A e o passo de enrolamento da armadura B são, no módulo, iguais entre si e inalterados ao longo do comprimento de cabo. No entanto, o passo de entrançamento do núcleo A e o passo de enrolamento da armadura B podem ser diferentes entre si (em sinal e/ou valor absoluto) para evitar desvantagens em termos de resistência mecânica do cabo.

[222] Além disso, o passo de entrançamento do núcleo A e/ou o passo do enrolamento da armadura B podem variar ao longo do comprimento de cabo.

[223] Por exemplo, em uma realização (não mostrado) da presente revelação, o passo de enrolamento da armadura B nas seções de contraconfiguração 101 é maior, no módulo, que o passo de enrolamento da armadura B nas seções da uniconfiguração 102. Como descrito pelo documento US 9.431.153 (em nome da mesma Requerente), um valor mais elevado de B, no módulo, possibilita vantajosamente limitar as perdas na armadura nas seções de contraconfiguração 101 (as perdas na armadura nas seções da uniconfiguração 102 já sendo reduzidas pela configuração uniconfiguração por si só).

[224] Os detalhes adicionais sobre os valores de A e B são revelados, por exemplo, pelo documento US 9.431.153, cuja revelação é pelo presente incorporada por referência.

[225] Como revelado pelo documento US 9.431.153, as perdas na armadura são altamente reduzidas quando o passo de enrolamento da armadura B é uniconfiguração para o passo de entrançamento de núcleo A, em comparação à situação em que o passo de enrolamento da armadura B é a contraconfiguração para o passo de entrançamento de núcleo A. As perdas na armadura possuem um passo de entrançamento de núcleo A mínimo e o passo de enrolamento da armadura B é igual (cabo de uniconfiguração com núcleos e fio de armadura com o mesmo passo), enquanto são muito elevados quando B é próximo a zero (positivo ou negativo). Além disso, um aumento do passo de enrolamento da armadura B – qualquer uniconfiguração ou contraconfiguração em relação ao passo de entrançamento de núcleo A – leva à redução das perdas na armadura. Como revelado pelo documento US

9.431.153, para reduzir as perdas, o passo de enrolamento da armadura B é maior que 0,4A.

[226] Além disso, como revelado pelo documento PCT/EP2017/059482 (em nome da mesma Requerente), a realização das figuras 5 e 6, em que as seções de contraconfiguração 101 se alternam com as seções da uniconfiguração 102, possibilita, por um lado, reduzir as perdas no cabo em relação a uma contraconfiguração total e, por outro lado, melhorar os desempenhos mecânicos do cabo, especialmente durante as operações de configuração em relação a uma uniconfiguração completa.

[227] Para garantir um bom acordo entre as duas necessidades conflitantes de aumento da classificação de correte permitida I (e redução das perdas no cabo) e aperfeiçoamento da estabilidade mecânica do cabo, o cabo armado para CA de alta tensão 10 possui 20 a 80% de seções da uniconfiguração, por exemplo, 30 a 70% ou 40 a 60%, ao longo do comprimento de cabo. Como revelado pelo documento PCT/EP2017/059482, esses valores possibilitam vantajosamente um aumento na classificação de corrente permitida I em relação a um cabo de contraconfiguração completa de 0,88% a 3,63%, 1,32% a 3,19%, 1,87% a 2,75%, respectivamente.

[228] Além disso, a porcentagem das seções da uniconfiguração pode ser obtida pela disposição regular das seções da uniconfiguração ao longo do comprimento de cabo L (regularmente alternada com as seções de contraconfiguração) para evitar uma configuração de cabo que possui uma seção de contraconfiguração muito longa (por exemplo, cobrindo uma primeira metade do cabo) seguida de uma seção de uniconfiguração muito longa (por exemplo, cobrindo a segunda metade do cabo). Essa última solução seria desvantajosa em termos mecânicos (devido à vantagem de ter alternância das seções de contraconfiguração e uniconfiguração reduzida) e termos elétricos (devido a uma tensão potencialmente prejudicial de um nível significativo poder se desenvolver na extremidade de uma seção longa que pode ser perigoso em cabos submarinos em caso de infiltração de água).

[229] De acordo com essa revelação, na realização das figuras 5 e 6, em que as seções de contraconfiguração 101 se alternam com as seções da uniconfiguração 102, os fios da armadura 16a do cabo para CA de alta tensão 10 são permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente, que é uniforme ou variável ao longo do comprimento de cabo L, em uma realização periodicamente variável.

[230] Quando o campo magnético remanescente é periodicamente variável ao longo do comprimento de cabo L, os fios ferromagnéticos da armadura 16a podem ser permanentemente magnetizados de modo que os pontos de inversão do campo magnético permanentemente variável remanescente recaia nas ditas seções da uniconfiguração 102, por exemplo, substancialmente no centro das ditas seções da uniconfiguração

102. Isso é vantajoso considerando-se que, a cada ponto de inversão do campo magnético variável remanescente, a magnetização permanente é substancialmente reduzida a zero, de modo que seus efeitos benéficos sobre a redução de perdas sejam nulos nos ditos pontos de inversão. Assim, é vantajoso ter os pontos de inversão nas seções da uniconfiguração 102 em que, como revelado pelos documentos US 9.431.153 e PCT/EP2017/059482, as perdas na armadura são menores que nas seções de contraconfiguração 101. Dessa forma, obtém-se benefício total da redução de perdas, devido à magnetização permanente dos fios ferromagnéticos da armadura 16a, nas seções de contraconfiguração 101.

[231] Por exemplo, o campo magnético remanescente possui uma variação periódica ao longo do comprimento de cabo L com um passo de magnetização que é substancialmente igual ao passo de entrançamento do núcleo A.

[232] Em relação às perdas totais para capitalização, nas realizações das figuras 5 e 6, elas são computadas como um valor médio de potência dissipada por unidade de comprimento (W/m) devido às perdas na armadura e tela nas seções de contraconfiguração e seções da uniconfiguração, ponderadas sobre o comprimento coberto pelas seções de contraconfiguração e as seções da uniconfiguração.

Como as perdas (na armadura e tela) nas seções da uniconfiguração são menores que nas seções de contraconfiguração, as perdas totais para capitalização no cabo de acordo com estas realizações são reduzidas em relação àquela de um cabo de contraconfiguração completa.

Além disso, de acordo com a presente revelação, as perdas (na armadura e tela) nas seções de contraconfiguração são mais reduzidas graças à magnetização permanente dos fios ferromagnéticos da armadura 16a.

Claims (12)

REIVINDICAÇÕES

1. CABO ARMADO PARA CA (10) TENDO UM COMPRIMENTO DE CABO L, caracterizado por compreender: - pelo menos um núcleo (12) compreendendo um condutor elétrico (12a); - armadura (16) que circunda o pelo menos um núcleo (12) e compreendendo fios ferromagnéticos (16a); em que os fios ferromagnéticos (16a) são permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente.

2. CABO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos fios ferromagnéticos (16a) serem permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente, o qual é uniforme ao longo do comprimento de cabo L.

3. CABO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos fios ferromagnéticos (16a) serem permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente, o qual é variável ao longo do comprimento de cabo L.

4. CABO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender dois ou mais núcleos (12) entrançados juntos de acordo com a direção de entrançamento de um núcleo (21), em que os fios ferromagnéticos (16a) são helicoidalmente enrolados em torno dos núcleos (12) de acordo com uma direção de enrolamento da armadura (22), e a direção de entrançamento do núcleo (21) e a direção de enrolamento da armadura (22) são uniconfiguração.

5. CABO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender dois ou mais núcleos (12)

entrelaçados juntos de acordo com uma direção de entrançamento do núcleo (21), em que os fios ferromagnéticos (16a) são helicoidalmente enrolados em torno dos núcleos (12) de acordo com uma direção de enrolamento da armadura (22), e em que pelo menos uma dentre a direção de entrançamento do núcleo (21) e a direção de enrolamento da armadura (22) é recorrentemente revertida ao longo do comprimento de cabo L para que o cabo armado (10) compreenda apenas seções da uniconfiguração (102) ao longo do comprimento de cabo L.

6. CABO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelos fios ferromagnéticos (16a) serem permanentemente magnetizados com um campo magnético remanescente, o qual é variável ao longo do comprimento de cabo L para que as inversões do campo magnético remanescente variável situem-se nas seções da uniconfiguração (102).

7. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM CABO ARMADO PARA CA (10), compreendendo pelo menos um núcleo (12) compreendendo um condutor elétrico (12A), e uma armadura (16) circundando o pelo menos um núcleo (12), a armadura (16) compreendendo fios ferromagnéticos (16A), sendo o processo caracterizado por compreender: - magnetização permanente dos ditos fios ferromagnéticos (16a) para gerar nos fios (16a) um campo magnético remanescente.

8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo campo magnético remanescente gerado nos fios ferromagnéticos (16a) ser uniforme ao longo do comprimento de cabo L.

9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo campo magnético remanescente gerado nos fios ferromagnéticos (16a) ser variável ao longo do comprimento de cabo L.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela etapa de magnetização permanente dos fios ferromagnéticos (16a) ser realizada ao aplicar um campo magnético externo em tal extensão que alcance a saturação magnética dos fios ferromagnéticos (16a).

11. MÉTODO PARA APERFEIÇOAMENTO DOS DESEMPENHOS DE UM CABO ARMADO PARA CA (10), tendo um comprimento de cabo l e perdas no cabo quando uma corrente alternada i é transportada, o cabo armado para CA (10) compreendendo pelo menos um núcleo (12) que compreende um condutor elétrico (12A) tendo uma área transversal x dimensionada para operar o cabo armado para CA (10) para transportar uma corrente alternada i a uma temperatura do condutor operacional permitida máxima θ, como determinado pelas perdas no cabo; o cabo armado para CA (10) compreendendo ainda uma armadura (16) que circunda o pelo menos um núcleo (12) e que compreende fios ferromagnéticos (16A); o método caracterizado por compreender as etapas de: - redução das perdas no cabo por meio da magnetização permanente dos ditos fios ferromagnéticos (16a) para gerar nos fios ferromagnéticos (16a) um campo magnético remanescente; - dimensionamento da área transversal X de cada condutor elétrico (12a) com um valor reduzido, esse valor reduzido sendo determinado e possibilitado pelo valor das perdas no cabo reduzidas, e/ou - classificação do cabo armado para CA (10) na temperatura do condutor operacional permitida máxima θ para transportar a dita corrente alternada I com um valor elevado, esse valor elevado sendo determinado e possibilitado pelo valor das perdas no cabo reduzidas.

12. MÉTODO PARA REDUÇÃO DE PERDAS EM UM CABO ARMADO PARA CA (10), compreendendo pelo menos um núcleo (12) que compreende um condutor elétrico (12A), e uma armadura (16) circundando o pelo menos um núcleo (12), a armadura (16) compreendendo fios ferromagnéticos (16A), o método caracterizado por compreender: - magnetização permanente dos fios ferromagnéticos (16a) para gerar nos fios (16a) um campo magnético remanescente.