BRPI0800160B1

BRPI0800160B1 - Aparelho de partida suave com carcaça e com componentes elétricos dentro da carcaça como fontes de calor

Info

Publication number: BRPI0800160B1
Application number: BRPI0800160-0A
Authority: BR
Inventors: Marco Dornauer; Norbert Reichenbach
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2023-01-17
Also published as: EP1947920B1; CN101257782B; EP1947920A3; US20080180886A1; US7773369B2; CN101257782A; EP1947920A2; DE102007003329B3; BRPI0800160A

Abstract

DISPOSIÇÃO DE RESFRIAMENTO PARA COMPONENTES ELÉTRICOS DISPOSTOS EM UMA CARCAÇA DE UM APARELHO DE PARTIDA SUAVE, E APARELHO DE PARTIDA SUAVE. A presente invenção refere-se a disposição de resfriamento para componentes elétricos dispostos em uma carcaça (201) de um aparelho de partida suave (200), que é executado, em particular, para o acionamento de um motor elétrico, é caracterizado pelo fato de que, a disposição de resfriamento apresenta, pelo menos, um soprador (220), que está montado inclinado em uma abertura de uma parede da carcaça (201), de tal modo que, o eixo de rotação (a) do soprador (220) está inclinado em relação perpendicular (S) à parede da carcaça (201).

Description

DESCRIÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a disposições de resfriamento para componentes elétricos de um aparelho de partida suave, bem como, a aparelhos de partida suave.

[002] Modernos aparelhos de partida suave, como representado na figura 1, são constituídos de uma parte de potência semicondutiva para a operação do motor, e de uma parte de ponte, para a condução de corrente na fase de operação. A parte de ponte pode ser realizada, por exemplo, por meio de uma proteção mecânica. Através da parte de ponte, as perdas elétricas são consideravelmente reduzidas na fase de operação, o que possibilita dimensões de aparelho menores, e reduz as medidas de resfriamento junto ao usuário. Nos aparelhos mais antigos de partida suave, a parte de ponte é constituída de uma proteção com uma câmara de extinção de arco voltaico.

[003] Através do controle apropriado da parte semicondutiva e da parte de ponte por meio de uma parte de controle, durante a troca de corrente da parte semicondutiva para a parte de ponte e vice-versa, pode ser quase evitada uma formação de arco voltaico. Por isso a parte de ponte também pode ser construída sem a câmara de extinção de arco voltaico, o que reduz visivelmente os custos, as dimensões e o peso. Uma forma de execução da construção mencionada é esclarecida em detalhes no requerimento de patente internacional ainda não publicado previamente PCT/ EP2005/ 012441.

[004] O efeito de resfriamento ainda pode ser mais aperfeiçoado com, pelo menos, um ventilador, que sopra uma corrente de ar de resfriamento sobre as vias de corrente e, de preferência, também sobre as medidas de resfriamento. A fim de poder gerar uma corrente de ar de resfriamento suficiente, o ventilador é, de preferência, suficientemente grande. Além disso, o ventilador é colocado de preferência, de tal modo que, a corrente de ar circula e resfria, de forma mais otimizada possível, as medidas de resfriamento que ampliam as vias de corrente e superfícies. Por isso, de preferência, o ventilador é colocado na tampa da carcaça B do aparelho de partida suave.

[005] Em um caso de falha, ou se o controle da parte semicondu- tiva não funciona exatamente através da parte de controle, pode acontecer que, na parte de ponte ocorra uma formação de arco voltaico. Para que a descarga elétrica do arco voltaico não danifique o ventilador, o ventilador precisa ser mais afastado da parte de ponte, o que aumenta o volume do aparelho, em particular, a altura. Isso é desvantajoso, porque pode reduzir a atratividade para o cliente do aparelho de partida suave.

[006] A tarefa da presente invenção é possibilitar um resfriamento melhorado de um aparelho elétrico, sem que o aparelho elétrico precise ser construído muito mais alto.

[007] Se o dispositivo de resfriamento ou o aparelho de partida suave apresentar, pelo menos, um soprador, que está montado inclinado na carcaça e é executado para gerar uma corrente de fluido de fora da carcaça para os componentes elétricos a serem resfriados, os quais na operação funcionam como fontes de calor potenciais internas ao aparelho, o aumento do volume do aparelho pode ser melhor evitado por meio de uma profundidade de construção maior. De preferência, o soprador pode ser montado inclinado de tal modo que seu eixo de rotação esteja inclinado em relação perpendicular à parede da car-caça ou da tampa da carcaça.

[008] Se a, pelo menos uma, fonte de calor potencial interna ao aparelho compreender, pelo menos, um ponto de ligação, que é executado para interromper uma corrente elétrica, o, pelo menos um, ponto de ligação pode ser resfriado. De forma vantajosa a invenção também funciona com, pelo menos, um ponto de ligação, que é executado para interromper uma corrente elétrica, sem o emprego de uma câmara de extinção de arco voltaico. Neste caso, o dano do soprador através de um arco voltaico de ligação pode ser melhor evitado, graças à montagem inclinada.

[009] Em particular, então, o soprador pode ser montado bem afastado do, pelo menos um, ponto de ligação, o que possibilita uma dimensão do aparelho menor. Então o efeito de resfriamento pode ser aperfeiçoado se, o eixo de rotação estiver direcionado para o ponto de ligação ou inclinado em relação a ele.

[0010] Se a, pelo menos uma, fonte de calor potencial interna ao aparelho apresentar, pelo menos, uma via de corrente, o efeito de resfriamento pode ser aperfeiçoado sem que o tamanho de construção do aparelho elétrico precise ser, em essência, aumentado.

[0011] Se o soprador tivesse que ser montado na tampa da carcaça, como marcado na figura 1, a fim de resfriar diretamente por cima a, pelo menos uma, via de corrente, a altura da carcaça precisaria ser aumentada. Se, como marcado na figura 1, o soprador tivesse que ser montado na parede da carcaça C com um eixo de rotação que passa paralelo à, pelo menos uma, via de corrente, a altura do aparelho também precisaria ser aumentada eventualmente, porque, eventualmente ao lado do soprador existe uma outra necessidade de espaço para o contato elétrico do aparelho de partida suave, para um possível usuário ou para uma alimentação de corrente.

[0012] Se o ventilador for assentado afastado da, pelo menos uma, via de corrente, ou se o eixo de rotação for orientado ou inclinado em relação à, pelo menos uma, via de corrente, um eventual dano do so- prador pode ser melhor evitado devido a um movimento do arco voltaico de ligação que surge possivelmente em outro lugar, que sai ao longo da, pelo menos uma, via de corrente.

[0013] Se a, pelo menos uma, via de corrente apresentar uma superfície, e o eixo de rotação for escolhido de tal modo que, o soprador gere uma corrente de fluido ao longo da superfície, o efeito de resfriamento da via de corrente pode ser melhorado ainda mais, em particular, se a superfície for, em essência, plana, uma vez que então uma corrente de fluido desimpedida pode surgir melhor.

[0014] De preferência, o aparelho elétrico é um aparelho de partida suave com, pelo menos, uma parte de potência semicondutiva, e com, pelo menos, uma parte de ponte sem câmara de extinção de arco voltaico. Neste caso, a parte de ponte forma a, pelo menos uma, fonte de calor potencial interna ao aparelho. Com uma forma de execução de acordo com a invenção, podem ser evitados o aterramento dispendioso e a blindagem metálica do soprador dispendiosa devido às grandes correntes de curto-circuito, que ocorrem no caso dos tamanhos de construção correntes, o que pode levar a uma economia de dispêndio e de custos. Além disso, a montagem do soprador, com um intervalo maior, pode ser evitada diretamente acima dos pontos a serem resfriados, pelo que o aumento indesejado da profundidade de construção do aparelho também pode ser evitado.

[0015] A seguir, a invenção será descrita em detalhes, com auxílio dos exemplos nas figuras de 1 a 4, das quais são mostrados:

[0016] Na figura 1 um aparelho de partida suave do estado da técnica,

[0017] na figura 2 uma parte de ponte sem câmara de extinção de arco voltaico

[0018] na figura 3 um aparelho elétrico em representação em perspectiva, e

[0019] na figura 4 um corte longitudinal do aparelho elétrico representado na figura 3.

[0020] Os mesmos números de referência indicam as mesmas características estruturais em todas as figuras.

[0021] A figura 1 mostra um aparelho de partida suave 200 para empregos em corrente trifásica. O aparelho de partida suave está incluído em uma carcaça 201, e é conectado com entradas de corrente 102 para a alimentação de corrente, e com saídas de corrente 101 para um ou mais consumidores como, por exemplo, para um motor.

[0022] O lado traseiro da carcaça 201 está fixado, de preferência, na parede, por conseguinte, o lado dianteiro ou a tampa da carcaça B da carcaça 201, então, passa paralelo à parede. Na posição montada, as entradas de corrente 102 apontam para cima, e o lado inferior C com as saídas de corrente 101, para baixo. A parede lateral A permanece, então, de forma preferida, perpendicular ao piso.

[0023] O aparelho de partida suave 200 apresenta uma parte de potência semicondutiva, uma parte de controle 203 e uma parte de ponte. A parte de controle 203 controla a troca entre a parte de potência semicondutiva e a parte de ponte, de tal modo que a entrada e a desaceleração são controladas com a parte de potência, enquanto que no estado de parada, bem como, na operação a corrente é conduzida através da parte de ponte. A parte semicondutiva é ventilada diretamente com um ventilador 210, cuja direção de sopro passa, de preferência, de baixo para cima.

[0024] Em princípio, é almejado empregar uma única parte de ponte, para uma faixa de corrente mais ampla possível, a fim de manter a variância menor possível nas execuções da carcaça.

[0025] A figura 2 mostra uma parte de ponte 100 possível, cuja corrente máxima permitida é definida pelo aquecimento máximo permitido das partes de metal que conduzem corrente, também chamadas vias de corrente 115, 125. As peças de ligação 104 móveis são controladas por meio dos mecanismos de acionamento montado no soco 210, de tal modo que elas se movimentam se aproximando ou se afastando das peças de ligação 103 fixas e, com isso, ligam ou separam as vias de corrente 115, 125 conduzindo eletricidade.

[0026] Uma vez que a parte de ponte 100 não apresenta nenhuma câmara de arco voltaico, através do resfriamento melhorado das vias de corrente 115, 125 é possível aumentar a corrente máxima permitida mediante manutenção do aquecimento máximo permitido. Então podem ser empregadas medidas 110 que aumentam as superfícies próximas à peça de ligação 103 fixa.

[0027] Como possíveis medidas 110 que aumentam as superfícies podem interessar, por exemplo, chapas ou nervuras de resfriamento que aumentam as superfícies, que são fixadas nas vias de corrente 115, 125, de preferência, com, pelo menos, um elemento de fixação 111 como, por exemplo, um parafuso ou um pino. Algumas possibilidades de execução para as medidas de resfriamento são descritas com mais exatidão na patente DE 10 2006 057 814.7.

[0028] As peças de ligação 103, 104 móveis ou fixas e os trilhos de corrente 115, 125 são aquecidas na operação. Também as medidas de resfriamento 110 que podem ser empregadas se aquecem na operação. Por isso as peças de ligação 103, 104 móveis ou fixas, os trilhos de corrente 115, 125 e opcionalmente as medidas de resfriamento 110 também funcionam como fontes de calor internas ao aparelho.

[0029] A figura 3 mostra uma representação em perspectiva de um aparelho de partida suave 200 com a parte de ponte 100 da figura 2 e com um soprador 220 para o seu resfriamento. A figura 4 mostra uma vista lateral do aparelho de partida suave. Tanto na figura 3 como também na figura 4 a parede lateral A foi retirada.

[0030] O soprador 220 montado inclinado sopra, de preferência, diretamente sobre os trilhos de corrente 115 das conexões de corrente 101 no lado de saída. O eixo de rotação α do soprador 220 não é perpendicular em relação à tampa da carcaça B ou à parede da carcaça, mas está inclinado em relação à perpendicular S.

[0031] Devido à posição de montagem inclinada do soprador 220, na operação surge uma corrente de ar através de medidas 110 que aumentam as superfícies e as vias de corrente 115, 125 na direção dos trilhos de corrente para as conexões de corrente 102 no lado de entrada. O ar aquecido sai através da parede do aparelho D no lado de entrada perfurado para fora, e assegura, com isso, o transporte do calor dissipado da parte de ponte 100 do aparelho de partida suave 200. Uma vez que o soprador 220 providencia um resfriamento, o lado inferior C pode ser concebido sem perfuração 170.

[0032] A fim de evitar possíveis danos ao soprador 220, e a fim de não aumentar as dimensões do aparelho H, H’, o soprador 220 é colocado, de preferência, justamente inclinado de tal modo que, seu canto 260 mais superior não fique mais alto que o ponto mais alto da parte de controle 203, isto é, a dimensão K na figura 4 é determinante para o ângulo de montagem.

[0033] Uma chapa condutora de ar 270, que está disposta lateralmente na parte de ponte 100 impede que partes da corrente de ar passem na direção dos trilhos de corrente 102 da conexão no lado de entrada, sem ter circulado e ter resfriado de modo suficiente os trilhos de corrente 115, 125 e os corpos de resfriamento 110. Ao invés de uma chapa condutora de ar 270 também podem ser empregadas duas ou mais chapas condutoras de ar, se possível também nos lados da parte de ponte 100.

[0034] Devido à montagem inclinada do soprador 220 na tampa da carcaça B, o soprador 220 pode ser colocado com intervalo c suficiente em relação à parte de ponte 100, de tal modo que, o perigo de descarga elétrica do arco voltaico sobre o soprador 220 é evitado ou reduzido.

[0035] No caso dessa colocação do soprador pode ser obtido um efeito de resfriamento tão bom que, para a parte de ponte 100 pode ser obtido um aumento de corrente de cerca de 20 até 40%, em um caso concreto seriam 25%. Neste caso, a altura do aparelho H não pode desviar, em essência, da antiga dimensão para um aparelho de par- tida suave sem um soprador adicional.

APARELHO DE PARTIDA SUAVE

[0036] Embora a invenção tenha sido descrita com exemplos, o especialista entende que, ela não pode ser limitada a isso. Pelo contrário, a invenção deve ser interpretada com auxílio das reivindicações de patente. Em particular, o soprador pode ser executado como ventilador, e ao invés de ar também pode ser usado um outro fluido adequado como meio de resfriamento.

Claims

1. Aparelho de partida suave (200) com uma carcaça (201) e com componentes elétricos (103, 104, 110, 115, 125) dentro da carcaça (201) como fontes de calor, em que o aparelho de partida suave (200) apresenta, pelo menos, uma disposição de resfriamento para seus componentes elétricos (103, 104, 110, 115, 125), sendo que a disposição de resfriamento apresenta, pelo menos, um soprador (220), caracterizado pelo fato de que o soprador (220) está montado inclinado em uma abertura de uma parede da carcaça (201), de tal modo que o eixo de rotação (α) do soprador (220) esteja inclinado em relação perpendicular (S) à parede da carcaça (201), em que os componentes elétricos (103, 104, 110, 115, 125) a serem resfriados como uma fonte de calor potencial interna ao aparelho compreendem, pelo menos, um ponto de ligação (103, 104) com uma peça de ligação fixa e uma peça de ligação móvel (103, 104) para interromper uma corrente elétrica, em que o soprador (220) está disposto na abertura da parede da carcaça (201) de modo que ele refrigere os componentes elétricos (103, 104, 110, 115, 125) durante a operação.

2. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ponto de ligação (103, 104) é projetado para interromper uma corrente elétrica sem o emprego de uma câmara de extinção de arco voltaico.

3. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o soprador (220) está assentado afastado do, pelo menos um, ponto de ligação (103, 104).

4. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o eixo de rotação (α) está direcionado para o ou inclinado em relação ao, pelo menos um, ponto de ligação (103, 104).

5. Aparelho de partida suave (200) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o apare- lho de partida suave (200) apresenta pelo menos uma via de corrente (115, 125), a qual apresenta uma superfície, e em que o eixo de rotação (α) é escolhido de tal modo que, o soprador (220) gere uma corrente de fluido ao longo da superfície durante a operação.

6. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a superfície é, em essência, plana.

7. Aparelho de partida suave (200) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o aparelho de partida suave (200) apresenta, pelo menos, uma parte de potência semicondutiva, uma parte de controle (203) e, pelo menos, uma parte de ponte (100) sem câmara de extinção de arco voltaico, sendo que a parte de ponte (100) apresenta os componentes elétricos (103, 104, 110, 115, 125) a serem resfriados, os quais funcionam como fonte de calor (103, 104, 110, 115, 125) potencial interna ao aparelho durante a operação.

8. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a parte de ponte (100) compreende as peças de ligação móvel e fixa (103, 104) e o soprador (220) serve para resfriar a parte de ponte (100).

9. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma chapa condutora de ar (270) é disposta lateralmente à parte de ponte (100).

10. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o soprador (220) é posicionado em um ângulo tal que seu canto (260) mais superior não fique mais alto que a posição mais alta de uma parte de controle (203) do aparelho de partida suave (200).

11. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede da carcaça (201) é a tampa da carcaça (B).

12. Aparelho de partida suave (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a abertura na parede da carcaça (201) conduz ao interior do aparelho de partida suave (200).