BRPI0721962A2

BRPI0721962A2 - Sensor de energia

Info

Publication number: BRPI0721962A2
Application number: BRPI0721962-8A
Authority: BR
Inventors: Rudolf Zimmermann
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2014-03-18
Also published as: EP2183605A1; US8405381B2; KR20100057848A; WO2009026945A1; CN101784902B; US20100308797A1; CN101784902A; KR101358171B1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SENSOR DE ENERGIA".

Para o monitoramento de correntes elétricas e voltagens na tec- nologia de energia, em razão dos seus altos valores estes geralmente preci- sam ser convertidos em valores de comparação proporcionais através de uma unidade intermediária, de modo a tornar possível seus registros e análi- ses com dispositivos de medição convencionais.

Conhece-se na tecnologia de dispositivos de comutação e distri- buição os assim chamados conversores de corrente, os quais no formato de 10 "transformador de corrente de tomada" envolvem um condutor portador de corrente de forma anular, sendo por esse motivo chamados de transforma- dores de corrente em forma de anel. De acordo com o seu princípio de fun- cionamento eletromagnético, esses conversores também são designados como um tipo especial de transformador.

Em torno de um núcleo de material ferromagnético, que envolve

um enrolamento primário compreendendo o condutor com a corrente a ser determinada, estende-se um enrolamento secundário em cujas extremida- des se conecta uma resistência - a assim chamada carga - na qual, por sua vez, pode ser medido um valor de voltagem proporcional á corrente primária. Processa-se este valor, por exemplo, em disjuntores eletrica-

mente monitorados em relação à proteção de sobrecarga para os consumi- dores conectados.

Contudo, os transformadores de corrente tipo anel conhecidos são relativamente caros em sua fabricação e montagem, o que faz então surgir o objetivo de desenvolver um sensor de energia que seja mais simples ou, conforme o caso, de fabricação mais econômica.

Este objetivo pode ser obtido com um sensor de energia de a- cordo com a reivindicação 1.

As reivindicações subordinadas descrevem modalidades vanta- josas da invenção.

Descreve-se a seguir a invenção tomando como referência os exemplos representados nas figuras anexadas, nas quais: a Figura 1 mostra a estrutura de uma meia concha; a Figura 2 mostra a estrutura de um sensor de energia composto de duas meias conchas;

a Figura 3 mostra o sensor de energia em volta de um condutor portador de corrente com uma corrente baixa;

a Figura 4 mostra o sensor de energia em volta de um condutor portador de corrente com uma corrente alta; e

a Figura 5 mostra a estrutura possível da carga.

A Figura 1 mostra a estrutura de uma meia concha 11. Fabrica- se a meia concha em formato anular ou tubular empregando métodos de moldagem por injeção de múltiplos componentes e contendo o núcleo ferro- magnético 12, o enrolamento secundário 13 e um ou dois elementos de co- nexão 14 para uma carga.

Coloca-se o núcleo ferromagnético 12 na ferramenta de molda- gem por injeção como uma parte moldada, ou ele é feito de material termo- plástico preenchido com pó magnético e sendo igualmente adequado à mol- dagem por injeção.

Depois de, no curso do procedimento de moldagem por injeção subsequente, a meia concha de núcleo 11 ter sido envolvida com uma ca- 20 mada de isolamento 15, a qual tem um contorno externo adequado ao enro- lamento desejado, pode-se então aplicar o enrolamento secundário 13 de plástico eletricamente condutivo, sendo que nesta etapa os correspondentes elementos de conexão 14 e elementos de conexão 16 para as meias con- chas 11, 21 podem, se apropriado, se integrarem como partes metálicas. Por 25 fim, aplica-se uma manga externa 18 em um procedimento adicional de mol- dagem por injeção.

A Figura 2 mostra a estrutura de um sensor de energia 20 com duas meias conchas 11 e 21. As partes identificadas com os números de referência 11, 12, 13, 14, 15 e 18 correspondem às partes com números de referência 21, 22, 23, 24, 25 e 28. A meia concha 21 pode ser idêntica à meia concha 11, ou os pinos 16 podem ser substituídos por um entalhe 27.

Como evidente na Figura 2, as meias conchas 11 e 21 também podem ser conectadas com uma articulação elástica 29, em particular uma articulação de folha metálica, podendo assim ser fabricada em uma única peça. Se apropriado, os enrolamentos 13 ou 23 podem, respectivamente, passar através da articulação 29.

Em uma modalidade da invenção, incorpora-se a carga como

um colar plástico condutivo em uma única peça com o enrolamento 13, 23. Devido à característica dos plásticos condutivos de aumentar de volume ao fluir uma corrente, abrem-se opções adicionais como, por exemplo, o acio- namento direto de um dispositivo mecânico. Este pode ser um gatilho com a finalidade de interrupção ou outros atuadores mecânicos.

Para a realização de movimentos mecânicos, parte do transfor- mador é apropriadamente incorporado na forma de um "bimetal" 31, 32, con- forme mostrado nas Figuras 3 e 4, de modo a permitir a execução de um movimento mecânico relativamente amplo com menor modificação no volu- 15 me da área 32 que contém a carga, a qual por sua vez é adequada à libera- ção de um mecanismo pré-tensionado de acordo como o "princípio da ratoei- ra", por exemplo, para uma interrupção de sobrecarga. A Figura 3 representa a situação no caso de voltagem nominal (I1), a Figura 4 no caso de sobrecor- rente (I2, em que b > I1). Na Figura 4, a linha tracejada indica a posição da 20 área 32 que contém a carga no caso da voltagem nominal (I1). Δ indica o movimento da área 32 que contém a carga.

Neste documento torna-se vantajoso incorporar a carga 51 com uma forma sinuosa, conforme mostrado na Figura 5, de modo a não só in- corporar uma resistência apropriada como converter de forma particularmen- te eficaz o aumento de volume do plástico condutivo no percurso de defle- xão.

Com a combinação inventiva da tecnologia de moldagem por injeção de múltiplos componentes conforme descrita e o uso de plásticos condutivos surge uma multiplicidade de vantagens de natureza técnica e econômica.

O uso da moldagem por injeção para moldar a unidade abre possibilidades de produção imediata automatizada e econômica através da incorporação de componentes mecânicos em um projeto integrado do produ- to completo.

Claims

1. Sensor de energia (20) para um condutor portador de corren- te, caracterizado pelo fato de o sensor (20) ter ao menos um núcleo ferro- magnético (12, 22) e um enrolamento secundário (13, 23), além de elemen- tos de conexão (14, 24) para uma carga ou tem uma carga (51), em que o enrolamento secundário (13, 23) se incorpora como uma parte moldada por injeção em uma camada de isolamento (15) moldada por injeção sobre o núcleo ferromagnético (12, 22).

2. Sensor de energia (20), de acordo com a reivindicação 1, em que o sensor tem uma camada de isolamento (18) incorporada como uma parte moldada como cobertura para o segundo enrolamento (13, 23).

3. Sensor de energia (20), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o sensor (20) compreende duas meias conchas (11, 21), nas quais cada uma tem ao menos um núcleo ferromagnético (12, 22).

4. Sensor de energia (20), de acordo com a reivindicação 3, em que os enrolamentos secundários (13, 23) das duas meias conchas (11, 21) são conectados mecanicamente um ao outro através de uma parte de cone- xão (29) incorporada como uma parte moldada por injeção.

5. Sensor de energia (20), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, em que as duas meias conchas (11, 21) se conectam eletricamente uma à outra através de uma parte de conexão (29) incorporada como uma parte moldada por injeção.

6. Sensor de energia (20), de acordo com a reivindicação 4 ou 5, em que a parte de conexão (29) se incorpora como uma articulação de filme.

7. Sensor de energia (20), de acordo com qualquer das reivindi- cações precedentes, em que ao menos um núcleo ferromagnético (12,22) se incorpora como uma parte moldada.

8. Sensor de energia (20), de acordo com qualquer das reivindi- cações precedentes de 1 a 6, em que ao menos um núcleo ferromagnético (12, 22) se incorpora como uma parte moldada por injeção, de preferência em material termoplástico preenchido com pó magnético.

9. Sensor de energia (20), de acordo com qualquer das reivindi- cações precedentes, em que o sensor (20) tem elementos de conexão inte- grados (14, 24) e/ou elementos de conexão (16, 27) para a meia concha ou meias conchas (11, 21) na forma de partes metálicas, se apropriado.

10. Sensor de energia (20), de acordo com qualquer das reivin- dicações precedentes, em que a carga (51) integra-se como um colar plásti- co condutivo, de preferência em uma peça com o enrolamento secundário (13, 23) ou com elementos de conexão integrados (14, 24) de uma forma contactável/contatada.

11. Sensor de energia (20), de acordo com a reivindicação 10, em que o sensor (20) tem ao menos uma área (31, 32) que contém ou en- volve a carga (51), e em que o sensor de energia (20) se incorpora para mo- ver ao menos uma área (31, 32) por intermédio de uma mudança dependen- te de corrente no volume de uma parte eletricamente condutiva do sensor.

12. Sensor de energia (20), de acordo com a reivindicação 11, em que o movimento se incorpora para liberar um mecanismo pré- tensionado, por exemplo, para uma interrupção de sobrecarga.