BR112020024713B1 - Montagem de bobina de núcleo de um transformador do tipo seco submersível em um corpo de água - Google Patents

Abstract

"montagem de bobinade núcleo de um transformador do tipo seco, montagens de bobina de núcleo, montagem de vedação e método de vedação de uma montagem de bobina de núcleo". a presente invenção refere-se a método, e montagem de bobina de núcleo vedada que inclui uma montagem de bobina dotada de uma bobina interna com superfícies interna, externa, superior e inferior, e uma bobina externa com superfícies interna, externa, superior e inferior, uma montagem de núcleo incluindo uma janela central e uma coluna central de um material magneticamente permeável, a coluna central e a janela central tendo superfícies laterais internas e um elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade interna que é preenchimento ou de descarga. um elemento de vedação expansível é provido entre: uma ou mais superfícies laterais internas da coluna central e uma ou mais superfícies internas da bobina interna, a superfície externa da bobina interna e a superfície interna da bobina externa, e entre as superfícies superior e inferior das bobinas interna e externa e as superfícies laterais internas da janela central. montagens de bobina de núcleo, montagens de vedação e métodos de vedação são providos, bem como inúmeros outros aspectos.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] O presente pedido refere-se aos transformadores usados na distribuição de energia elétrica e, mais particularmente, a aparelhos, montagens e métodos para vedação entre os componentes dos transformadores do tipo seco.

ANTECEDENTES

[0002] Transformadores são empregados no sentido de aumentar ou diminuir os níveis de tensão durante uma distribuição de energia elétrica. Para a transmissão de energia elétrica a uma longa distância, um transformador poderá ser usado no sentido de aumentar a tensão e reduzir a corrente da energia que está sendo transmitida. Um nível de corrente reduzido diminui as perdas de carga resistiva dos cabos elétricos usados na transmissão de energia. Quando a energia deve ser consumida, um transformador poderá ser empregado de modo a reduzir o nível de tensão e aumentar a corrente de energia a um nível especificado pelo usuário final.

[0003] Um tipo de transformador que pode ser empregado é um transformador a seco submersível, tal como descrito, por exemplo, na Patente dos Estados Unidos N°. 8.614.614, cuja apresentação é incorporada a título de referência ao presente documento para todos os fins aqui explicitados. Esses transformadores podem ser empregados no subsolo, nas cidades, etc., e podem ser projetados para resistir a ambientes agressivos, tais como exposição à água, umidade, poluição ou similar. Aparelhos, montagens e métodos aperfeiçoados para transformadores submersíveis ou outros transformadores do tipo seco são desejados.

SUMÁRIO

[0004] Em algumas modalidades, é provida uma montagem de bobina de núcleo de um transformador do tipo seco. A montagem de bobina de núcleo inclui uma montagem de bobina dotada de uma bobina interna com uma superfície interna, uma superfície externa, uma superfície superior e uma superfície inferior e uma bobina externa com uma superfície interna, uma superfície externa, uma superfície superior e uma superfície inferior; uma montagem de núcleo incluindo uma janela central e uma coluna central de um material magneticamente permeável, a coluna central e a janela central tendo superfícies laterais internas; e um elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade interna que é preenchível ou evacuável provida entre: uma ou mais superfícies laterais internas da coluna central e uma superfície interna da bobina interna, a superfície externa da bobina interna e a superfície interna da bobina externa, e entre a superfície superior e a superfície inferior da bobina interna e da bobina externa e as superfícies laterais internas da janela central.

[0005] Em algumas modalidades, é provida uma montagem de bobina de núcleo. A montagem de bobina de núcleo inclui uma montagem de bobina incluindo múltiplas bobinas, cada uma das múltiplas bobinas tendo superfícies periféricas externas; uma montagem de núcleo incluindo uma janela central e pelo menos uma coluna central de um material magneticamente permeável, a janela central tendo superfícies laterais internas; e elementos de vedação expansíveis, cada qual incluindo uma cavidade interna que é preenchível ou evacuável inserida entre as superfícies periféricas externas das múltiplas bobinas dentro da janela central e entre as múltiplas bobinas e as superfícies laterais internas da janela central.

[0006] Em algumas modalidades, é provida uma montagem de bobina de núcleo. A montagem de bobina de núcleo inclui uma montagem de núcleo de um material magneticamente permeável tendo uma janela central com uma superfície lateral interna; uma montagem de bobina, uma porção da qual reside na janela central, a montagem de bobina incluindo uma superfície de extremidade; e um elemento de vedação expansível provido entre a superfície lateral interna da janela central e a superfície de extremidade da montagem de bobina, o elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade interna.

[0007] Em outras modalidades, é provido um método de vedação de uma montagem de bobina de núcleo. O método inclui a provisão de uma montagem de núcleo com uma janela central; a provisão de uma montagem de bobina, uma parte do qual reside na janela central; a provisão de um elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade interna em uma abertura da janela central que não é ocupada pela montagem de bobina; e o aumento do volume da cavidade interna a fim de expandir uma dimensão externa do elemento de vedação de modo a vedar a abertura.

[0008] Ainda outros aspectos, características e vantagens da presente invenção poderão se tornar facilmente aparentes a partir da descrição detalhada a seguir, ilustrada por meio de uma série de modalidades e implementações exemplares. A presente invenção pode também ser capaz de outras e diferentes modalidades, e seus diversos detalhes podem ser modificados em vários aspectos. Consequentemente, os desenhos e as descrições devem ser considerados como ilustrativos por natureza e não como limitantes da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] Os desenhos, descritos abaixo, são tão somente para fins ilustrativos e não são necessariamente desenhados em escala. Os desenhos não se destinam a limitar de forma alguma o âmbito de aplicação da presente invenção. Sempre que possível, os mesmos números de referência ou numerais de referência similares serão usados ao longo de todos os desenhos para se referir às mesmas peças ou a peças semelhantes.

[00010] A Figura 1 ilustra uma vista em planta lateral de um transformador submersível do tipo seco incluindo múltiplas montagens de bobina de núcleo de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00011] A Figura 2A ilustra uma vista em perspectiva de uma montagem de bobina incluindo bobinas interna e externa de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00012] A Figura 2B ilustra uma vista em perspectiva de uma bobina interna da montagem de bobina de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00013] A Figura 2C ilustra uma vista em perspectiva de uma bobina externa da montagem de bobina de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00014] A Figura 3A ilustra uma vista em planta lateral de uma modalidade exemplar da montagem de núcleo de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00015] A Figura 3B ilustra uma vista lateral parcial em seção transversal de uma modalidade exemplar de uma montagem de bobina de núcleo incluindo uma montagem de núcleo e montagens de bobina de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00016] A Figura 3C ilustra uma vista de topo parcial em seção transversal de uma modalidade exemplar da montagem de bobina de núcleo de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00017] A Figura 4A ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00018] A Figura 4B ilustra uma vista de extremidade em seção transversal ampliada de uma modalidade de elemento de vedação expansível tomada ao longo da linha de seção 4B - 4B da Figura 4A de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00019] A Figura 4C ilustra uma vista lateral em seção transversal de outra modalidade de elemento de vedação expansível tendo uma porta lateral de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00020] A Figura 4D ilustra uma vista de extremidade em seção transversal ampliada de uma modalidade de elemento de vedação expansível tomada ao longo da linha de seção 4D - 4D da Figura 4C de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00021] A Figura 4E ilustra uma vista de extremidade em seção transversal ampliada de uma modalidade de elemento de vedação expansível incluindo uma porta lateral estendida de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00022] A Figura 5A ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível tendo um aparelho de enchimento acoplado ao mesmo e sendo mostrado em uma configuração não expandida de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00023] A Figura 5B ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível tendo um aparelho de enchimento acoplado ao mesmo e sendo mostrado em uma configuração expandida e enchida de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00024] A Figura 5C ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível tendo o aparelho de enchimento desacoplado e sendo mostrado em uma configuração expandida, enchida e curada de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00025] A Figura 6 ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de um elemento de vedação expansível tendo um aparelho de evacuação e enchimento acoplado ao mesmo e sendo mostrado em uma configuração contraída antes do enchimento de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00026] A Figura 7A ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível tendo um aparelho de evacuação que inclui uma bomba de vácuo acoplada ao mesmo e sendo mostrada em uma configuração contraída de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00027] A Figura 7B ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível mostrado em uma configuração contraída (a vácuo) e desacoplada da bomba de vácuo de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00028] A Figura 7C ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível mostrado em uma configuração expandida (após a liberação do vácuo) e desacoplado do aparelho de evacuação de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00029] A Figura 7D ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível tendo a bomba de vácuo do aparelho de evacuação desacoplada do mesmo e sendo mostrada em uma configuração contraída (não expandida) na qual a contração e a remoção da bomba de vácuo podem ocorrer remotamente do local onde o elemento de vedação expansível é usado para vedação de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00030] A Figura 7E ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível mostrado em uma configuração expandida e com a cavidade sendo enchida com um material de enchimento de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00031] A Figura 7F ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível mostrado em uma configuração expandida e enchida de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00032] A Figura 7G ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível mostrado em uma configuração expandida e tampada de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00033] A Figura 8A ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível que é extrudado e, em seguida, tampado na extremidade de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00034] A Figura 8B ilustra uma vista em planta lateral do elemento de vedação expansível da Figura 8A de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00035] A Figura 8C ilustra uma vista de extremidade em seção transversal ampliada do elemento de vedação expansível da Figura 8A tomada ao longo da linha de seção 8C - 8C e mostrando uma forma em seção transversal não retangular que pode ser preferencialmente contraída em uma direção de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00036] A Figura 8D ilustra uma vista de extremidade em seção transversal ampliada do elemento de vedação expansível das Figuras 8A a 8C ilustrando a contração preferencial em uma direção de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00037] A Figura 9A ilustra uma vista lateral em seção transversal de uma modalidade de elemento de vedação expansível que é moldado por sopro de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00038] A Figura 9B ilustra uma vista em planta lateral do elemento de vedação expansível da Figura 9A de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00039] A Figura 9C ilustra uma vista de extremidade em seção transversal do elemento de vedação expansível tomada ao longo da linha de seção 9C - 9C da Figura 9A e mostrando um outro formato não retangular que poderá de preferência ser contraído em uma direção de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00040] A Figura 9D ilustra uma vista de extremidade do elemento de vedação expansível das Figuras 9A a 9C, de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00041] A Figura 9E ilustra uma vista de extremidade do elemento de vedação expansível das Figuras 9A a 9D mostrado preferencialmente contraído em uma direção de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

[00042] A Figura 10 ilustra um fluxograma de um método de vedação de uma montagem de bobina de núcleo de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00043] Tal como acima mencionado, os transformadores submersíveis do tipo seco podem ser empregados no subsolo e/ou em outros ambientes que podem expor os transformadores à água, umidade, poluentes, etc. Tais transformadores são frequentemente conectados de modo a prover múltiplas fases de energia elétrica, tal como uma energia elétrica bifásica ou trifásica. As configurações trifásicas comuns incluem, por exemplo, montagens de transformadores conectadas em delta e estrela.

[00044] De acordo com uma ou mais modalidades descritas no presente documento, são providos transformadores submersíveis do tipo seco, montagens de bobina de núcleo, e métodos de vedação de montagens de bobina de núcleo que oferecem um tempo de fabricação aperfeiçoado. Na técnica anterior, são usados elementos de tiras de espuma para vedar entre a janela central e as partes externas da bobina interna de baixa tensão e as partes externas da bobina externa de alta tensão da montagem de bobina, e também entre a bobina interna de baixa tensão e a bobina externa de alta tensão. Essas tiras de espuma são comprimidas durante a instalação, por exemplo, quando a bobina interna de baixa tensão é inserida sobre a coluna central com as tiras de espuma no lugar. Obviamente, a fim de reter a vedação adequada, a espessura da tira de espuma é ligeiramente mais grossa que a abertura que a mesma veda. Assim sendo, a inserção da bobina interna de baixa tensão sobre a coluna central durante o método de montagem da montagem de bobina de núcleo poderá ser bastante difícil e exigir forças relativamente grandes nessa tarefa. Além disso, poderá ser difícil manter os elementos de tiras de espuma no lugar durante a sua montagem, ou seja, esses elementos tendem a deslizar juntamente com a bobina interna de baixa tensão. De maneira similar, a vedação entre a bobina interna de baixa tensão e a bobina externa de alta tensão poderá ter os mesmos problemas de necessidade de altas forças para inserir a bobina externa de alta tensão sobre a bobina interna de baixa tensão e manter a vedação corretamente posicionada. Problemas semelhantes poderão ser encontrados na vedação da janela central acima e abaixo da montagem de bobina.

[00045] Assim, de acordo com uma ou mais modalidades da presente invenção, são providos métodos e aparelhos que podem melhorar a facilidade de montagem da montagem de bobina de núcleo e dos elementos de vedação e/ou a eficácia da vedação da janela central.

[00046] Em algumas modalidades, é provida uma montagem de bobina de núcleo de um transformador do tipo seco. De acordo com algumas modalidades, a montagem de bobina de núcleo compreende um elemento de vedação expansível que inclui uma cavidade interna que é preenchível ou evacuável ou as duas coisas. O elemento de vedação preenchível ou evacuável veda a janela central e, em particular, entre uma ou mais superfícies laterais de uma coluna central e uma superfície lateral interna da bobina interna de baixa tensão, entre a superfície externa da bobina interna de baixa tensão e a superfície interna da bobina externa de alta tensão, e entre uma parte superior e uma parte inferior da montagem de bobina e a superfície interna da janela central.

[00047] O elemento de vedação expansível que inclui uma cavidade interna que pode ser preenchível ou evacuável é configurado de modo a poder ter uma dimensão menor que a da abertura que o mesmo irá inicialmente encher e, nesse caso, de modo a poder ser expandido a fim de encher a dimensão de abertura entre os componentes que serão vedados. De acordo com algumas modalidades, a cavidade do elemento de vedação expansível é enchida com um material (por exemplo, silicone sob pressão) a fim de expandir o elemento de vedação expansível de modo a encher a abertura. Uma vez enchido, o material de enchimento poderá ser curado no local. De acordo com outras modalidades, um vácuo poderá ser aplicado à cavidade do elemento de vedação expansível a fim de contrair/flexionar pelo menos algumas porções do elemento de vedação expansível de modo a produzir uma dimensão menor que a abertura. O vácuo poderá, nesse caso, ser liberado de modo a permitir que o elemento de vedação expansível vede a abertura. Isso poderá ser seguido pelo enchimento opcional da cavidade com um material adequado. Uma vez que o elemento de vedação expansível tem uma dimensão menor que a dimensão da abertura, nenhuma força contra o elemento de vedação será necessária para a montagem das diversas unidades (a bobina interna de baixa tensão na coluna central, a bobina externa de alta tensão na bobina interna de baixa tensão, e a montagem de bobina na janela central). O elemento de vedação expansível poderá ser facilmente posicionado durante os métodos de montagem e posicionado com precisão.

[00048] Essas e outras modalidades de elementos de vedação expansíveis que incluem uma cavidade, um aparelho de vedação, montagens de bobina de núcleo e transformadores do tipo seco incluindo elementos de vedação expansíveis serão descritas no presente documento com referência às Figuras 1 a 10 a seguir.

[00049] A Figura 1 é uma vista em planta frontal de um transformador do tipo seco 100 de acordo com as modalidades providas no presente documento. O transformador do tipo seco 100 mostrado é um transformador trifásico, mas, de acordo com outras modalidades, poderão ser empregados transformadores com um número diferente de fases (por exemplo, uma ou duas fases). Transformador do tipo seco, tal como usado no presente documento, significa um transformador que inclui bobinas de alta tensão e de baixa tensão que não são submersas em um banho de óleo contido dentro de um invólucro. Esses transformadores de tipo seco 100 apresentam vantagens significativas, no sentido de que os mesmos não utilizam o óleo que poderá vazar do invólucro e causar contaminação ou possivelmente queimar durante um evento extremo. Além disso, as bobinas são expostas diretamente ao ambiente de tal modo que as mesmas poderão funcionar mais frias por meio do resfriamento por ar ou água (quando submersas).

[00050] A título de exemplo, o transformador do tipo seco 100 pode incluir uma montagem de núcleo 102 montada entre uma porção de estrutura superior 104U e uma porção de estrutura inferior 104L. Chapas isolantes (não mostradas) poderão ser providas no sentido de isolar os lados frontal e traseiro da montagem de núcleo 102 das respectivas porções frontal e traseira da estrutura superior 104U e da estrutura inferior 104L. A montagem de núcleo 102 poderá ser feita de múltiplas laminações de um material magnético. Materiais magnéticos exemplares incluem materiais magneticamente permeáveis, tais como ferro, aço, aço amorfo ou outros metais amorfos magneticamente permeáveis, liga de aço silício, ferro carbonila, cerâmica ferrita e, mais particularmente, camadas laminadas de um ou mais dos materiais acima, ou similar. De acordo com algumas modalidades, poderão ser usados materiais metálicos ferromagnéticos laminados com alto teor de cobalto. Poderão ser usados outros materiais magneticamente permeáveis ou outros metais magnéticos adequados.

[00051] Tal como mostrado na Figura 1 e nas Figuras 3A a 3C, a montagem de núcleo 102 pode incluir múltiplas peças interligadas, as quais podem incluir uma ou mais colunas centrais e, de acordo com a modalidade ilustrada, colunas centrais verticais 102L, 102C e 102R. As colunas centrais verticais 102L, 102C e 102R podem ser montadas com pernas centrais superiores e inferiores 102T, 102B de modo a formar a montagem de núcleo 102. A construção poderá incluir step-laps (pequenas diferenças no comprimento dos cortes das chapas) entre os respectivos componentes da montagem de núcleo 102. A construção da montagem de núcleo 102 pode ser tal como mostrada na Patente dos Estados Unidos N°. 4.200.854 ou na Patente dos Estados Unidos N°. 8.212.645, por exemplo. Outras configurações de corte da montagem de núcleo 102 ou mesmo configurações de núcleo enroladas poderão ser usadas. Quando montada, aparafusada e pintada, a montagem de núcleo 102 poderá incluir, tal como mostrado, duas janelas centrais 102W.

[00052] Cada janela central 102W inclui e é definida por superfícies laterais 102S. Duas janelas centrais 102W são mostradas na modalidade ilustrada. No entanto, deve-se notar que os métodos e aparelhos descritos no presente documento são aplicáveis a montagens de núcleo com apenas uma janela central e incluindo duas colunas centrais nas quais uma ou duas montagens de bobina são providas sobre as suas respectivas colunas centrais. Além disso, nas modalidades ilustradas, as colunas centrais 102L, 102C, 102R são mostradas em uma orientação vertical. No entanto, outras orientações são possíveis.

[00053] Em algumas modalidades, dentro do transformador do tipo seco 100, cada coluna central 102L, 102C e 102R pode ser envolvida por uma montagem de bobina, ou seja, pelas montagens de bobina 106, 108, 110. Um exemplo de montagem de núcleo é mostrado na Figura 2A.

[00054] A Figura 2A ilustra uma vista em perspectiva de uma montagem de bobina exemplar 106. A montagem de bobina 106 é mostrada e descrita a título de exemplo no presente documento, e as montagens de bobina 108, 110 podem ser idênticas ou substancialmente idênticas as mesmas. Tal como mais bem mostrado nas Figuras 2B e 2C, a montagem de bobina 106 inclui uma bobina interna de baixa tensão 112 e uma bobina externa de alta tensão 114 que pode se tornar concêntrica quando instalada com a bobina interna de baixa tensão 112. A bobina interna de baixa tensão 112 pode ser eletricamente isolada da montagem de núcleo 102 e também da bobina externa de alta tensão 114. Por exemplo, a bobina interna de baixa tensão 112 pode ser envolvida por um material isolante, tal como uma resina moldada. De maneira similar, a bobina externa de alta tensão 114 pode ser envolvida por um material isolante, tal como uma resina moldada. Materiais de isolamento exemplares podem incluir qualquer isolamento sólido adequado, tal como um epóxi, um poliuretano, um poliéster, um silicone, ou similar.

[00055] Mais uma vez com referência à Figura 1A e também às Figuras 3A e 3B, as montagens de bobina 106, 108, 110 e a montagem de núcleo 102 podem ser separadas pelos elementos de vedação expansíveis 116a - 116n, sendo que pelo menos alguns, e de preferência todos, incluem uma cavidade. As chapas de vedação de espuma da técnica anterior são descritas na Patente dos Estados Unidos N. 8.614.614, intitulada "Submersible Dry Transformer", cuja descrição é incorporada ao presente documento a título de referência para todos os fins. Os elementos de vedação expansíveis 116a - 116n podem ser de qualquer material de isolamento flexível adequado incluindo uma cavidade 440 e operam coletivamente no sentido de vedar um plano da janela central 102W da montagem de núcleo 102 que se encontra não ocupada a fim de evitar que um circuito de água seja formado quando os mesmos são submersos.

[00056] Nas Figuras 3B e 3C, os elementos de vedação expansíveis 116c - 116d, 116g - 116n são mostrados alinhados ao longo de um plano central 115 da janela 102W. Os demais elementos de vedação expansíveis 116a - 116b e 116e - 116f poderão ser alinhados ao longo do mesmo plano central 115. Tais elementos de vedação expansíveis alinhados em plano 116a - 116n impedem que a formação de um circuito de água possa atuar como um curto elétrico. Tal como mostrado, os elementos de vedação expansíveis 116h, 116i, 116l e 116m são incluídos entre a bobina interna de baixa tensão 112 e uma bobina externa de alta tensão 114. Os elementos de vedação expansíveis 116g, 116j, 116k e 116n são incluídos entre a bobina interna de baixa tensão 112 e as superfícies laterais das colunas centrais 102L, 102C, 102R e alinhados ao longo do plano central 115. Os elementos de vedação expansíveis 116c e 116d são incluídos entre as bobinas internas de alta tensão 114 e podem ser alinhados ao longo do plano central 115. De maneira similar, os elementos de vedação expansíveis 116a - 116b e 116e - 116f são incluídos entre as superfícies superiores e as superfícies inferiores e as superfícies laterais 102S da janela central 102W e podem ser alinhados ao longo do plano central 115.

[00057] Sendo assim, em uma modalidade, uma montagem de bobina de núcleo 200 é provida incluindo uma coluna central (por exemplo, qualquer uma das colunas centrais 102L, 102C, 102R) e uma primeira bobina (por exemplo, qualquer uma das bobinas internas 212) recebida em volta da respectiva coluna central (por exemplo, qualquer uma das colunas centrais 102L, 102C, 102R) e formando uma abertura entre as mesmas. A montagem de bobina de núcleo 200 inclui ainda um elemento de vedação expansível (por exemplo, qualquer um dos elementos de vedação expansíveis 116g, 116j, 116k, 116n) incluindo uma cavidade 440, vedando a abertura entre a respectiva coluna central e a respectiva primeira bobina.

[00058] A montagem de bobina de núcleo 200 pode incluir ainda uma segunda bobina (por exemplo, a bobina externa 214) que envolve a primeira bobina (por exemplo, a bobina interna 212) e provê uma outra abertura entre a primeira bobina e a segunda bobina, além de um outro elemento de vedação expansível (por exemplo, um dos elementos de vedação expansíveis 116h, 116i, 116l e 116m) incluindo uma cavidade 440 vedando a abertura entre a primeira bobina e a segunda bobina.

[00059] Em uma outra modalidade, é provida uma montagem de bobina de núcleo 200 configurada com as extremidades vedadas de uma montagem de bobina (ver Figuras 3A a 3C). A montagem de bobina de núcleo 200 inclui uma montagem de núcleo 102 de um material magneticamente permeável com uma ou mais janelas centrais 102W com superfícies laterais internas 102S, e uma montagem de bobina (por exemplo, a montagem de bobina 106, 108, 110) em pelo menos uma das, e de preferência em todas as janelas centrais 102W, a montagem de bobina incluindo superfícies de extremidade (por exemplo, as superfícies de extremidade 244, 246, 248, 250). A montagem de bobina de núcleo 200 inclui ainda um elemento de vedação expansível (por exemplo, o elemento de vedação expansível 116a, 116b, 116e, 116f) provido entre a superfície lateral interna 102S da janela central 102W e as superfícies de extremidade 244, 246, 248, 250 da montagem de bobina, o elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade interna.

[00060] Em seguida, com referência às Figuras 1, 2A e 2B, cada uma das montagens de bobina 106, 108, 110 do transformador 100 pode ser provida com terminais de alta tensão 118 que podem ser posicionados em uma parte frontal superior das respectivas montagens de bobina 106, 108, 110. Os terminais de baixa tensão 219 da bobina interna de baixa tensão 212 (Figura 2B) poderão ser providos em um lado traseiro das montagens de bobina 106, 108, 110. Por exemplo, tal como mais bem mostrado na Figura 2A, os terminais de alta tensão 118 podem ficar localizados em uma parte frontal superior de uma extensão frontal colunar 226E do alojamento de bobina 226 compreendendo um isolamento em torno da respectiva bobina externa de alta tensão 214. Os terminais de baixa tensão 219 podem ficar localizados na parte traseira de a bobina interna de baixa tensão 212. No entanto, os terminais de alta tensão 118 e os terminais de baixa tensão 219 poderão ficar situados em outro lugar. Os terminais de alta tensão 118 proveem conexões de energia elétrica às bobinas externas de alta tensão 214 das respectivas montagens de bobina 106, 108, 110. Conectores (não mostrados), tais como conectores de encaixe vedados, poderão ser providos a fim de facilitar a conexão vedada dos terminais de alta tensão 118 aos cabos elétricos (não mostrados). As conexões em estrela (não mostradas) ou similar podem ser feitas com os terminais de baixa tensão 219. Outras conexões elétricas vedadas adequadas são possíveis.

[00061] Tal como mais bem mostrado nas Figuras 1 e 2A a 2C, o transformador 100 poderá também incluir conexões delta 120A, 120B e 120C entre as respectivas bobinas externas de alta tensão 114 das montagens de bobina 106, 108, 110. As conexões delta 120A, 120B, 120C podem compreender cabos blindados, por exemplo. Cada uma das conexões delta 120A, 120B, 120C pode ser feita em um terminal delta superior 122 e em um terminal delta inferior 124 da bobina externa de alta tensão 114 de cada uma das montagens de bobina 106, 108, 110, tal como mostrado. As conexões elétricas podem ser conexões vedadas. O terminal delta superior 122 e o terminal delta inferior 124 podem se estender horizontalmente (tal como mostrado) a partir da extensão frontal colunar 226E do alojamento de bobina 226. Por exemplo, o terminal delta superior 122 e o terminal delta inferior 124 podem se estender para fora a partir de uma face frontal 226F da extensão frontal colunar 226E em algumas modalidades.

[00062] A bobina externa de alta tensão 114 de cada uma das montagens de bobina 106, 108, 110 pode incluir um terminal de aterramento 128. Os condutores de aterramento 129, tais como cabos trançados, podem se conectar entre os respectivos terminais de aterramento 128 das bobinas externas de alta tensão 114 e a estrutura inferior 104L, por exemplo. Uma cinta de aterramento comum 130 pode ser fixada à estrutura inferior 104L e poderá prover um aterramento. Cada uma das montagens de bobina 106, 108, 110 pode incluir uma montagem de comutador 132. As montagens de comutador 132 permitem que a tensão através das respectivas montagens de bobina 106, 108, 110 seja ajustada, geralmente por uma tensão +/- sobre um valor de tensão nominal por meio do reposicionamento de um elemento de ponte móvel.

[00063] Detalhes adicionais relativos à construção convencional de transformadores submersíveis do tipo seco 100 que podem ser empregados de acordo com uma ou mais modalidades providas no presente documento são descritos nas anteriormente mencionadas Patentes dos Estados Unidos Nos 8.614.614 e 9.355.772, que são incorporadas a título de referência em sua totalidade ao presente documento para todos os fins.

[00064] De acordo com uma modalidade ampla da presente invenção, é provida uma montagem de bobina de núcleo (por exemplo, a montagem de bobina de núcleo 106) de um transformador do tipo seco. As montagens de bobina de núcleo 108 e 110 podem ser idênticas ou substancialmente idênticas. A montagem de bobina de núcleo 106 tem uma bobina interna (por exemplo, a bobina interna de baixa tensão 212) com uma superfície interna 232 e uma superfície externa 234 e uma bobina externa 214 com uma superfície interna 236 e uma superfície externa 238. Cada uma das superfícies 232, 234, 236, 238 pode ser cilíndrica no local a ser vedado, tal como será descrito em mais detalhe no presente documento.

[00065] A montagem de bobina de núcleo 106 inclui ainda a montagem de núcleo 102 incluindo uma janela central 102W e uma coluna central 102L de um material magneticamente permeável. A coluna central 102L e a janela central 102W têm superfícies laterais 102S. As superfícies laterais 102S envolvem a periferia interna da janela central 102W.

[00066] A montagem de bobina de núcleo 106 inclui ainda elementos de vedação expansíveis 116a, 116e, 116g e 116h e poderá incluir o elemento de vedação expansível 116c quando houver mais de uma montagem de bobina (por exemplo, as montagens de bobina 106, 108), sendo que cada um dos elementos de vedação expansível 116a, 116e, 116g, 116h e 116c inclui uma cavidade interna 440 que pode ser preenchível ou evacuável. Um primeiro exemplo representativo de um elemento de vedação expansível 116g é mostrado nas Figuras 4A e 4B. O elemento de vedação expansível 116g pode ser feito de um material flexível, tal como um material elastomérico. Materiais elastoméricos adequados incluem nitrila, fluorocarbono, borracha de monômero de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de butadieno, silicone, neoprene, fluorossilicone, borracha de nitrila butadieno hidrogenada (HNBR), elastômero termoplástico (TPE) e borracha natural. Outros materiais flexíveis adequados poderão ser usados. O elemento de vedação expansível 116g pode ser moldado em qualquer forma adequada. Por exemplo, o elemento de vedação expansível 116g mostrado nas Figuras 4A e 4B pode incluir uma extremidade aberta 441 e uma extremidade fechada 442 e poderá ser moldado por injeção, transferência ou compressão, por exemplo. O elemento de vedação expansível 116g inclui dimensões adequadas que permitem a vedação de uma respectiva abertura entre os componentes da montagem de transformador 100.

[00067] No caso do elemento de vedação expansível 116g, a abertura a ser vedada é uma abertura entre a coluna central 102L e a bobina interna 112, sendo que a abertura se estende ao longo do comprimento da bobina interna 112. De acordo com uma primeira modalidade configurada de modo a ser pressurizada e expandida, o elemento de vedação expansível 116g inclui uma dimensão de espessura T ligeiramente menor que a dimensão de abertura a ser inicialmente vedada em um estado livre. A aplicação de uma pressão à cavidade 440 expandirá a dimensão T e, desta maneira, expandirá a vedação da abertura. A dimensão interna D da cavidade 440 e a largura W do elemento de vedação expansível 116g são selecionadas de modo que a aplicação de uma pressão adequada pode causar a expansão da dimensão T. Uma seção transversal retangular é mostrada, mas outras formas de seção transversal poderão ser usadas. Por exemplo, uma ou mais das superfícies que vedam podem ser formadas de modo a ser não planas, mas, por outro lado, podem ser atuadas incluindo um marcador de arco cilíndrico ao longo do comprimento L. De acordo com algumas modalidades, as paredes laterais podem ser não planas de modo a permitir a expansão preferencial ao longo do local da janela central 102W. A cavidade 440 é mostrada como circular em seção transversal, no entanto, outras formas de seção transversal poderão ser usadas.

[00068] Na modalidade ilustrada das Figuras 3B e 3C, é mostrado uma montagem de bobina de núcleo 200. A montagem de bobina de núcleo 200 inclui uma montagem de bobina (por exemplo, 106, 108, 110), cada qual incluindo múltiplas bobinas (por exemplo, a bobina interna 112 e a bobina externa 114), cada uma das múltiplas bobinas tendo uma superfície periférica externa (incluindo as superfícies 232, 234, 244 e 246 para a bobina interna 212 e incluindo as superfícies 236, 238, 248 e 250 para a bobina externa 214). A montagem de bobina de núcleo 200 inclui ainda uma montagem de núcleo 102 (Figura 3A) incluindo uma ou mais janelas centrais 102W formadas no mesmo. A janela central 102W pode ser composta de duas colunas centrais (as colunas centrais 102L e 102C que definem os lados esquerdo e direito da janela central esquerda 102W e as colunas centrais 120C e 102R que definem os lados esquerdo e direito da janela central direita 102W) e pelo menos duas pernas centrais (por exemplo, as pernas centrais 102T e 102B que definem os lados superior e inferior das janelas centrais 102W) todas feitas de um material magneticamente permeável. As janelas centrais 102W compreendem superfícies laterais internas 102S que definem um perímetro interno das mesmas.

[00069] Além disso, a montagem de bobina de núcleo 200 inclui elementos de vedação expansíveis (por exemplo, 116a - 116n), cada qual incluindo uma cavidade interna 440, que pode ser preenchível ou evacuável, inserida entre as superfícies periféricas externas das múltiplas bobinas (por exemplo, as bobinas 212, 214) dentro da janela central 102W e entre as múltiplas bobinas (por exemplo, as bobinas 212, 214) e as superfícies laterais internas 102S da janela central 102W.

[00070] Tal como mais bem mostrado nas Figuras 3B e 3C, o elemento de vedação expansível 116g pode ser provido e vedar entre uma superfície lateral interna 102S da coluna central 102L e uma superfície interna 232 da bobina interna 112. De maneira similar, os elementos de vedação expansíveis 116j e 116k, que podem ter substancialmente a mesma configuração do elemento de vedação expansível 116g, podem ser providos de modo a vedar entre as respectivas superfícies laterais 102S da coluna central 102C e a superfície interna 232 da bobina interna 112 no plano 115 da janela central 102W. O elemento de vedação expansível 116n pode ter uma configuração substancialmente igual à do elemento de vedação expansível 116g e poderá ser provido de modo a vedar entre uma superfície lateral 102S da coluna central 102R e a superfície interna 232 da bobina interna 112 no plano 115 da janela central 102W.

[00071] De maneira similar, os elementos de vedação expansíveis 116h, 116i, 116l e 116m, que podem ter uma configuração substancialmente igual à do elemento de vedação expansível 116g, podem ser providos de modo a vedar entre uma superfície externa 234 da bobina interna 112 e a superfície interna 236 da bobina externa 114 no plano 115 da janela central 102W.

[00072] Em outra área de vedação, os elementos de vedação expansíveis 116c e 116d, que podem ter uma configuração substancialmente igual à do elemento de vedação expansível 116g, poderão ser providos de modo a vedar entre as superfícies externas 238 das bobinas externas 114 no plano 115 da janela central 102W.

[00073] Em outras áreas de vedação acima e abaixo da bobina interna 112 e da bobina externa 114, poderão ser providos os elementos de vedação expansíveis 116a, 116b e 116e, 116f, os quais poderão ter a configuração do elemento de vedação expansível 116a mostrado nas Figuras 4C a 4E. Os elementos de vedação expansíveis 116a, 116b, 116e, 116f são configurados de modo a vedar entre as respectivas superfícies laterais internas 102s das pernas centrais 102T, 102B que formam as janelas centrais 102W e a superfície superior 244 e a superfície inferior 246 da bobina interna 112 e a superfície superior 248 e a superfície inferior 250 da bobina externa 114 no plano 115 da janela central 102W.

[00074] No caso de um transformador monofásico com apenas uma janela central, uma coluna central primária será cercada por uma montagem de núcleo, uma coluna central de retorno, e pelas pernas centrais superior e inferior que interligam a coluna central primária e a coluna central de retorno, e, nesse caso, uma abertura adicional será vedada. No caso do transformador monofásico, 1) a abertura entre as bobinas interna e externa 212, 214, 2) as aberturas entre a bobina interna 112 e a coluna central primária, 3) as aberturas entre as pernas centrais e a parte superior e inferior da montagem de bobina e, adicionalmente, 4) a abertura entre a superfície externa da bobina externa 214 e a superfície lateral interna da coluna de retorno, todas dentro do plano da janela central, serão vedadas.

[00075] O elemento de vedação expansível 116a inclui algumas das mesmas características de construção do elemento de vedação expansível 116g anteriormente descrito. No entanto, de acordo com esta modalidade, a porta na extremidade aberta 441 é eliminada e substituída por uma extremidade fechada 442 e uma porta lateral 452 em um lado não selante do elemento de vedação expansível 116a é provida. Esta modalidade de elemento de vedação expansível 116a pode ser moldada por sopro. Qualquer material flexível moldável por sopro adequado pode ser usado, tal como TPE. De acordo com algumas modalidades, a porta lateral 452 pode se estender a partir de uma superfície lateral não selante do corpo do elemento de vedação expansível 116a', tal como ilustrado na Figura 4E, de modo a permitir facilidade de acesso e conexão. Opcionalmente, o elemento de vedação expansível 116a pode ser formado por extrusão e, em seguida, corte no comprimento L, corte da porta lateral 452, e enchimento das respectivas extremidades abertas 441 com um selante ou tampões.

[00076] Tal como se torna aparente, os dois tipos de elementos de vedação expansíveis 116a, 116g podem assumir a forma de um tubo expansível com um comprimento L, uma largura W e uma espessura T. A dimensão conforme moldada ou conforme extrudada da espessura T poderá ser configurada de modo a ser menor que a dimensão da abertura G da abertura a ser enchida.

[00077] A Figura 5A ilustra uma montagem de vedação 500 que compreende os componentes da montagem de bobina de núcleo a serem vedados; os componentes da montagem de bobina de núcleo sendo providos em uma relação espaçada entre si, definindo uma abertura de dimensão G. Os componentes da montagem de bobina de núcleo a serem vedados podem ser uma coluna central, tal como a coluna central 102L da montagem de núcleo 102, e a bobina interna 112 mostrada.

[00078] Além disso, em algumas modalidades, os componentes da montagem de bobina de núcleo a serem vedados podem ser a bobina interna 112 e a bobina externa 114 espaçadas entre si de modo a formar uma abertura de dimensão G. De acordo com algumas modalidades, os componentes da montagem de bobina de núcleo a serem vedados podem ser uma bobina externa 114 de uma montagem de bobina 108 e uma bobina externa 114 de uma outra montagem de bobina (por exemplo, a montagem de bobina 106 ou 110) que são espaçados entre si de modo a formar uma abertura de dimensão G. De acordo com uma outra modalidade, os componentes da montagem de bobina de núcleo a serem vedados podem ser a bobina interna 112 e a bobina externa 114 e a montagem de núcleo 102, sendo que as superfícies superiores 244, 248 da bobina interna 112 e da bobina externa 114 são espaçadas entre si a partir das superfícies laterais 102S da perna central superior 102T acima das superfícies superiores 244, 248 de modo a formar uma abertura de dimensão G. De maneira similar, de acordo com uma outra modalidade, os componentes da montagem de bobina de núcleo a serem vedados podem ser a bobina interna 112 e a bobina externa 114 da montagem de núcleo 102, sendo que as superfícies inferiores 246, 250 da bobina interna 112 e da bobina externa 114 são espaçadas entre si a partir das superfícies laterais 102S da perna central inferior 102B da montagem de núcleo 102 abaixo das superfícies inferiores 246, 250 de modo a formar uma abertura de dimensão G.

[00079] Além disso, a montagem de vedação 500 inclui um elemento de vedação expansível 116g que ocupa a abertura, o elemento de vedação expansível 116a incluindo uma cavidade interna 440 em todas as modalidades. Outras aberturas a serem enchidas são enchidas com elementos de vedação expansíveis 116a - 116f e 116h - 116m.

[00080] Além disso, a montagem de vedação 500 pode incluir um aparelho expansor/restritor 554 compreendendo um conector de porta 555 acoplado à cavidade 440, tal como por meio de vedação a uma porta. O conector de porta 555 pode ser um bocal de qualquer tamanho e forma, adequado para a obtenção de uma conexão vedada. Por exemplo, um formato externo do conector de porta 555 poderá incluir um afunilamento cônico sobre o mesmo ou outro formato adequado de tal modo que uma inserção forçada na porta possa vedar a porta ao redor do lado externo do conector de porta 555. Opcionalmente, o aparelho expansor/restritor 554 pode incluir uma válvula 557 e um acoplamento de desconexão rápida 558 de tal modo que a bomba 556 possa ser removida e usada com um outro elemento de vedação expansível a fim de vedar uma outra abertura.

[00081] A montagem de vedação 500 pode incluir componentes opcionais no sentido de obter a expansão do elemento de vedação expansível. De acordo com algumas modalidades, é provida uma bomba de pressão positiva 556 (Figura 5A). De acordo com outras modalidades, é provida uma bomba de vácuo 660 (ver Figuras 6A e 6B). Com referência às Figuras 5A a 5C, a bomba de pressão positiva 556 é configurada de modo a bombear um material de enchimento 562 a partir de um supridor de material de enchimento 564 para a cavidade 440 por meio da aplicação de uma pressão positiva. O supridor de material de enchimento 564 é interligado ao conector de porta 555 através da válvula 557.

[00082] Esta pressão positiva da bomba de pressão positiva 556 opera no sentido de expandir e flexionar o elemento de vedação expansível 116g em espessura com uma dimensão T1 não expandida (conforme moldada) para dentro da abertura de dimensão G e, assim, selar a abertura, tal como mostrado na Figura 5B. O material de enchimento 562 poderá, em seguida, ser curado em um material sólido ou semissólido adequado. Por exemplo, o material de enchimento 562 poderá ser qualquer material que, quando curado sob pressão, reterá uma força de vedação contra as superfícies dos componentes da montagem de núcleo e bobina que são vedados. Por exemplo, o material de enchimento 562 pode ser um polímero curável, tal como um material de silicone curável. Por exemplo, o material de enchimento 562 poderá ser um silicone dupla face curável à temperatura ambiente, tal como o produto Elastosil® RT, disponível na empresa Wacker Chemie AG de Munique, Alemanha ou similar. Depois de curar, o conector de porta 555 poderá ser removido e o resultado é uma montagem de bobina de núcleo vedada 500S.

[00083] Em outro caso, a montagem de vedação 600, 700 poderá incluir uma bomba de vácuo 660, tal como ilustrado na Figura 6 e nas Figuras 7A a 7G. A bomba de vácuo 660 é configurada de modo a evacuar e contrair a cavidade 440 do elemento de vedação expansível 116g', e, em seguida, liberar o vácuo e expandir o elemento de vedação expansível 116g' para dentro da abertura da dimensão G. Sendo assim, de acordo com esta modalidade, a dimensão T inicial (conforme moldada) do elemento de vedação expansível 116g' é formada de modo a ser maior que a dimensão de abertura G inicial. A evacuação reduz a espessura T a um valor T1 menor que a dimensão G, de tal modo que o elemento de vedação expansível 116g' possa ser facilmente inserido na abertura e ajustado em posição na mesma. Uma vez corretamente posicionado no plano da janela central 102W, o vácuo poderá ser liberado e o elemento de vedação expansível 116g' poderá ser flexionado e expandido devido a sua inerente energia armazenada, e ser vedado na abertura de dimensão G.

[00084] Tal como se pode observar na Figura 6, a montagem de vedação 600 pode incluir um aparelho expansor/restritor 654 incluindo uma bomba de vácuo 660, uma válvula 657 e um conector de porta 655 configurado de modo a evacuar e contrair a cavidade 440 do elemento de vedação expansível 116g'. O conector de porta 655 pode compreender um conector em T acoplado à extremidade aberta. O aparelho expansor/restritor 654 pode incluir ainda uma montagem de enchimento incluindo uma bomba de pressão positiva 556, uma válvula 557, e um supridor de material de enchimento 564.

[00085] Após a evacuação da cavidade 440 e a contração da espessura T para a espessura T1 através da operação da bomba de vácuo 660, a válvula 657 é fechada. A válvula 557 é, em seguida, aberta e a bomba de pressão positiva 556 operada para prover um material de enchimento (não mostrado na Figura 6) para o enchimento da cavidade 440, a qual pode ser enchida sob pressão a fim de permitir uma melhor vedação. Os acoplamentos de desconexão rápida 558 poderão ser usados para desacoplar a bomba de vácuo 660 e a bomba de pressão positiva 556, de modo que as mesmas possam ser usadas em uma outra operação de enchimento de abertura em um local diferente. Tal como antes descrito, as válvulas 557, 657 interligadas ao conector de porta 655 são configuradas de modo a ficar em uma orientação fechada após o fluxo de um material de enchimento para dentro da cavidade 440. O material de enchimento poderá, em seguida, ser curado no local.

[00086] A Figura 7 ilustra uma modalidade na qual o aparelho expansor/restritor 754 compreende um conector de porta 755, uma válvula integral 757 interligada a uma bomba de vácuo 660. De acordo com esta modalidade, depois de ser evacuado pelo aparelho expansor/restritor 754 de tal modo que a espessura T seja reduzida a uma dimensão T1 menor que a dimensão de abertura G, o vácuo poderá ser removido/fechado e o elemento de vedação expansível 116g' poderá se expandir no sentido de selar a abertura. De acordo com algumas modalidades, tal como mostrado na Figura 7B, a bomba de vácuo 660 pode ser desconectada usando um acoplamento de desconexão rápida 558. Em seguida, a válvula 757 pode ser aberta a fim de expandir o elemento de vedação expansível 116g'.

[00087] Sendo assim, fica evidente que, de acordo com algumas modalidades, é provida uma montagem de vedação (por exemplo, a montagem de vedação 500, 600, 700). A montagem de vedação inclui componentes da montagem de bobina de núcleo (por exemplo, uma ou mais bobinas 212, 214 e a montagem de núcleo 102) providas em uma relação espaçada que define uma abertura (por exemplo, tendo uma dimensão de abertura G); um elemento de vedação expansível (por exemplo, um dos elementos de vedação expansíveis 116a - 116n) que ocupa a abertura, o elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade 440. A montagem de vedação (por exemplo, a montagem de vedação 500, 600, 700) que inclui ainda um aparelho expansor/restritor (por exemplo, o aparelho expansor/restritor 554, 654, 754) compreendendo um conector de porta (por exemplo, 555, 655, 755) acoplado à cavidade 440, e: uma bomba (por exemplo, a bomba de pressão positiva 556) configurada de modo a bombear um material de enchimento (por exemplo, o material de enchimento 562) para dentro da cavidade 440 e expandir o elemento de vedação expansível na abertura, ou um vácuo (por exemplo, a bomba de vácuo 660) configurado de modo a evacuar a cavidade 440, quando, posteriormente, o vácuo é liberado no sentido de expandir o elemento de vedação expansível para dentro da abertura.

[00088] Tal como se pode observar na Figura 7D, de acordo com algumas modalidades, o elemento de vedação expansível 116g' pode ser evacuado por uma bomba de vácuo 660 em um local comum remoto da abertura, a válvula 757 é fechada e o acoplamento de desconexão rápida 558 é desconectado no sentido de deixar apenas a metade 558A do acoplamento de desconexão rápida 558. Sendo assim, o elemento de vedação expansível 116g' agora se torna móvel e pode ser movido para o lugar conforme desejado a fim de vedar a abertura.

[00089] Em algumas modalidades, a cavidade 440 pode permanecer vazia. Opcionalmente, a cavidade 440 poderá ser enchida com um material de enchimento 562 por meio da inserção de um instrumento de enchimento 759 (por exemplo, um tubo) na cavidade 440 e do enchimento a partir de um recipiente 760 do material de enchimento 562. O instrumento de enchimento 759 pode ser recuado para fora da cavidade 440 quando o enchimento é iniciado. O elemento de vedação expansível 116g' enchido até a extremidade é mostrado na Figura 7F, enchendo e vedando a abertura. De acordo com uma outra opção, a extremidade do elemento de vedação expansível 116g' pode ser tampada com um tampão 762 que compreende um elemento de tampão flexível ou um tampão de um material selante (por exemplo, silicone). Outras técnicas de conexão adequadas poderão ser usadas.

[00090] Várias configurações e métodos de fabricação poderão ser usados para os elementos de vedação expansíveis 116a - 116n e 116g'. Por exemplo, poderão ser usados outros formatos de seção transversal além de um formato retangular.

[00091] Tal como ilustrado nas Figuras 8A a 8D, é mostrada uma modalidade do elemento de vedação expansível 816 que inclui uma seção transversal não retangular e uma configuração extrudada e tampada. O elemento de vedação expansível 816 poderá ser usado para qualquer um dos elementos de vedação expansíveis 116a - 116n e 116g' verticalmente orientados. Tal como mostrado, o elemento de vedação expansível 816 inclui um corpo extrudado 816B formado pela extrusão do material flexível (por exemplo, um TPE) e pela instalação de um tampão de extremidade 862 no mesmo. O tampão de extremidade 862 pode ser tal como acima descrito. O elemento de vedação expansível 816 inclui lados rebaixados que permitem que o elemento de vedação expansível 816 se expanda e/ou se contraia de preferência na direção da espessura mediante a aplicação de pressão ou vácuo. Por exemplo, uma configuração contraída é mostrada na Figura 8D, na qual a aplicação de um vácuo contrai a espessura a uma dimensão T1, menor que a T. De acordo com algumas modalidades, o conector de porta (por exemplo, o conector de porta 755) pode incluir uma configuração alongada ao invés de cônica de modo a permitir cada uma das contrações.

[00092] Tal como ilustrado nas Figuras 9A a 9D, é mostrada uma modalidade de elemento de vedação expansível 916 que inclui uma seção transversal não retangular, e uma configuração moldada por sopro. O elemento de vedação expansível 916 pode ser usado para qualquer um dos elementos de vedação expansíveis 116a - 116m e 116g' verticalmente orientados. Tal como mostrado, o elemento de vedação expansível 916 inclui um corpo moldado por sopro 916B formado por meio da moldagem por sopro de um material flexível (por exemplo, um TPE) em um molde de modo a formar o corpo complexo 916B e uma porta no mesmo. Outros formatos em seção transversal são possíveis, porém paredes laterais mais finas permitem uma direção preferencial de contração, tal como mostrado na Figura 9E.

[00093] Outras configurações poderão ser implementadas, nas quais a porta é provida em um lado não selante do elemento de vedação expansível. Por exemplo, a porta de enchimento poderá ser cortada em um lado não selante do corpo extrudado 816B, e a outra extremidade poderá também ser tampada. Em uma alternativa ao elemento de vedação expansível 916, a porta poderá ser moldada por sopro em um lado, tal como mostrado nas Figuras 4C a 4E. De acordo com algumas modalidades, os elementos de vedação expansíveis podem incluir um selante nas faces de extremidade de vedação a fim de ajudar na produção de uma vedação permanente e minimizar o movimento do elemento de vedação expansível na abertura. Outras configurações adequadas do elemento de vedação expansível serão possíveis, desde que o mesmo possa ser expandido ou contraído, ou ambas as coisas.

[00094] Em um aspecto amplo, é provida uma montagem de bobina de núcleo 100. A montagem de bobina de núcleo 100 inclui uma montagem de bobina incluindo múltiplas bobinas (por exemplo, as bobinas internas 112 que podem ser bobinas de baixa tensão e as bobinas externas 114 que podem ser bobinas externas de alta tensão), cada uma das múltiplas bobinas tendo uma superfície periférica externa (constituída de uma superfície interna, uma superfície externa, uma superfície superior e uma superfície inferior). A montagem de bobina de núcleo 100 inclui ainda uma montagem de núcleo 102 incluindo uma ou mais janelas centrais 102W e pelo menos uma coluna central de um material magneticamente permeável, a janela central 102 tendo superfícies laterais internas. Na prática, é usado um caminho de retorno para o circuito magnético, e geralmente é uma outra coluna central. Na modalidade ilustrada, três colunas centrais (as colunas centrais 102L, 102C, 102R) são incluídas. No caso de um transformador monofásico, somente duas colunas centrais poderão ser usadas.

[00095] A montagem de bobina de núcleo 100 inclui elementos de vedação expansíveis (por exemplo, os elementos de vedação expansíveis 116a - 116n e 116g'). Pelo menos alguns, e de preferência cada um dos elementos de vedação expansíveis (por exemplo, os elementos de vedação expansíveis 116a - 116n e 116g') incluem uma cavidade 440 que é preenchível ou evacuável. Os elementos de vedação expansíveis são inseridos entre as superfícies periféricas externas das múltiplas bobinas (por exemplo, entre a bobina interna 112 e a bobina externa 114) dentro da janela central 102W e entre as múltiplas bobinas e as superfícies laterais internas 102S da janela central 102W (por exemplo, entre as extremidades das bobinas interna e externa 112, 114 e as pernas centrais superior e inferior 102T, 102B) e entre as bobinas internas 112 e a coluna central (por exemplo, a coluna central 102L, 102C, 102R).

[00096] Em algumas modalidades, um método 1000 é provido para vedar uma abertura entre os componentes de uma montagem de bobina de núcleo 200, tal como em um transformador do tipo seco. O método 1000 inclui, na etapa 1002, a provisão de uma montagem de núcleo (por exemplo, a montagem de núcleo 102) tendo uma janela central (por exemplo, a janela central 102W e, de acordo com algumas modalidades, múltiplas janelas centrais 102W) e, na etapa 1004, a provisão de uma montagem de bobina (por exemplo, a montagem de bobina 106, 108 e/ou 110), cuja uma porção do mesmo reside na janela central 102W. O método 100 inclui ainda, na etapa 1006, a provisão de um elemento de vedação expansível (por exemplo, na prática, os múltiplos elementos de vedação expansíveis 116a - 116n, 116g'), incluindo uma cavidade interna (por exemplo, a cavidade interna 440) em uma abertura (de dimensão G) da janela central 102W que não é ocupada pela montagem de bobina. O método 1000 inclui ainda, na etapa 1008, o aumento de um volume da cavidade interna 440 de modo a expandir uma dimensão externa (T ou T1) do elemento de vedação expansível a fim de vedar a abertura. De acordo com uma modalidade, a dimensão (T) é expandida ao se aumentar a pressão na cavidade 440 durante uma operação de enchimento a fim de encher a abertura de dimensão G. De acordo com uma outra modalidade, o aumento do volume da cavidade interna 440 a fim de expandir uma dimensão externa (T1) do elemento de vedação expansível compreende a liberação de um vácuo na cavidade interna 440, desta maneira expandindo a dimensão a fim de encher a abertura de dimensão G.

[00097] Embora a presente invenção tenha sido basicamente descrita com relação a transformadores submersíveis do tipo seco trifásicos, deve-se entender que os elementos e montagens de vedação expansíveis descritos podem também ser empregados com outros tipos de transformadores (por exemplo, com transformadores monofásicos) ou montagens de bobina.

[00098] A descrição acima apresenta tão somente modalidades exemplares. Modificações do aparelho, montagens e métodos acima descritos que recaem dentro do âmbito de aplicação da presente invenção tornar-se-ão prontamente aparentes às pessoas com habilidade simples na técnica. Por exemplo, embora os exemplos acima descritos sejam ilustrados com relação a transformadores do tipo seco, outras modalidades de acordo com a presente invenção poderão ser implementadas para outros dispositivos. A presente descrição não se destina a limitar a invenção ao aparelho, ás montagens e/ou métodos especificamente apresentados, mas, sim, em contrapartida, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas abrangidas pelo âmbito de aplicação das concretizações.

Claims (18)

1. Montagem de bobina de núcleo (106) de um transformador do tipo seco (100) submersível em um corpo de água, compreendendo uma montagem de bobina (106) dotada de uma bobina interna (212) com uma superfície interna (232), uma superfície externa (234), uma superfície superior (244) e uma superfície inferior (246), e uma bobina externa (114) com uma superfície interna (236), uma superfície externa (238), uma superfície superior (248) e uma superfície inferior (250); uma montagem de núcleo (102) incluindo uma janela central (102W) e uma coluna central (102L, 102C, 102R) de um material magneticamente permeável, a coluna central (102L, 102C, 102R) e a janela central (102W) tendo superfícies laterais internas (102S); e caracterizada pelo fato de compreender ainda um elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade interna (440) que é preenchível ou evacuável, o elemento de vedação expansível estando posicionado entre: uma ou mais superfícies laterais internas (102S) da coluna central (102L, 102C, 102R) e uma superfície interna (232) da bobina interna (212), a superfície externa (234) da bobina interna (212) e a superfície interna (236) da bobina externa (214), e entre a superfície superior (244) e a superfície inferior (246) da bobina interna (212) e da bobina externa (214) e as superfícies laterais internas (102S) da janela central (102W), a cavidade interna (440) do elemento de vedação expansível estando preenchida com um material de isolamento sólido compatível, expandindo o elemento de vedação expansível e vedando uma abertura entre as superfícies onde o elemento de vedação expansível está posicionado.

2. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível compreende um tubo expansível.

3. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível compreende uma extremidade aberta e uma extremidade fechada.

4. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a cavidade (440) é preenchida com um polímero curável.

5. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o polímero curável compreende silicone.

6. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um conector em T acoplado à extremidade aberta.

7. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível incluindo a cavidade (440) é provido entre a superfície lateral interna da coluna central (102L, 102C, 102R) e a superfície interna (232) da bobina interna (212).

8. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível incluindo a cavidade (440) é provido entre a superfície externa (234) da bobina interna (212) e a superfície interna (236) da bobina externa (214).

9. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível incluindo a cavidade (440) é provido entre as superfícies superiores (244) da bobina interna (212) e da bobina externa (214) e a superfície lateral interna da janela central (102W).

10. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível incluindo a cavidade (440) é provido entre as superfícies inferiores (246) da bobina interna (212) e da bobina externa (214) e a superfície lateral interna da janela central (102W).

11. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível incluindo a cavidade (440) é provido entre a superfície externa (238) da bobina externa (214) e uma superfície externa (238) de outra bobina externa (214).

12. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível incluindo a cavidade (440) é provido para vedar entre superfícies laterais internas (102S) de uma segunda janela central (102W) da montagem de núcleo (102) e superfícies de uma segunda montagem de bobina (106) e também entre superfícies da segunda montagem de bobina (106).

13. Montagem de bobina de núcleo (106) de um transformador do tipo seco (100) submersível em um corpo de água, compreendendo: uma montagem de bobina (106) incluindo múltiplas bobinas, cada uma das múltiplas bobinas tendo superfícies periféricas externas; uma montagem de núcleo (102) incluindo uma janela central (102W) e pelo menos uma coluna central (102L, 102C, 102R) de um material magneticamente permeável, a janela central (102W) tendo superfícies laterais internas (102S); e caracterizada por compreender ainda elementos de vedação expansíveis, cada qual incluindo uma cavidade interna (440) que é preenchível ou evacuável, os elementos de vedação expansíveis estando inseridos entre: as superfícies periféricas externas das múltiplas bobinas dentro da janela central (102W), e as múltiplas bobinas e as superfícies laterais internas (102S) da janela central (102W), a cavidade interna (440) de cada um dos elementos de vedação expansíveis estando preenchida com um material de isolamento sólido compatível, expandindo o elemento de vedação expansível e vedando uma abertura entre as superfícies onde o elemento de vedação expansível está posicionado..

14. Montagem de bobina de núcleo (106) de um transformador do tipo seco (100) submersível em um corpo de água, compreendendo uma coluna central (102L, 102C, 102R); uma primeira bobina recebida em volta da coluna central (102L, 102C, 102R) e formando uma abertura; e caracterizada por compreender ainda um elemento de vedação expansível (116a - 116n) incluindo uma cavidade (440) que veda a abertura entre a coluna central (102L, 102C, 102R) e a primeira bobina, a cavidade interna (440) do elemento de vedação expansível estando preenchida com um material de isolamento sólido compatível, expandindo o elemento de vedação expansível e vedando a abertura.

15. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação expansível é expansível por meio da aplicação de uma pressão à cavidade (440) ou contrátil por meio da aplicação de vácuo à cavidade (440).

16. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma segunda bobina circundando a primeira bobina e provendo outra abertura entre a primeira bobina e a segunda bobina, e outro elemento de vedação expansível que inclui uma cavidade (440) que veda a abertura entre a primeira bobina e a segunda bobina.

17. Montagem de bobina de núcleo (106), de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que ainda compreende outro elemento de vedação expansível provido entre a superfície lateral interna de uma janela central (102W) e uma superfície de extremidade da primeira bobina e da segunda bobina, o elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade interna (440).

18. Montagem de bobina de núcleo (106) de um transformador do tipo seco (100) submersível em um corpo de água, compreendendo: umontagem de núcleo (102) de um material magneticamente permeável tendo uma janela central (102W) com uma superfície lateral interna; umontagem de bobina (106), uma porção da qual reside na janela central (102W), a montagem de bobina (106) incluindo uma superfície de extremidade; e caracterizada por compreender ainda um elemento de vedação expansível posicionado entre a superfície lateral interna da janela central (102W) e a superfície de extremidade da montagem de bobina (106), o elemento de vedação expansível incluindo uma cavidade interna (440), a cavidade interna (440) do elemento de vedação expansível estando preenchida com um material de isolamento sólido compatível, expandindo o elemento de vedação expansível e vedando uma abertura entre as superfícies onde o elemento de vedação expansível está posicionado.