BRPI0814030B1

BRPI0814030B1 - Conjunto conector elétrico de derivação tipo cunha e sistema conector elétrico

Info

Publication number: BRPI0814030B1
Application number: BRPI0814030-8A
Authority: BR
Inventors: Charles Dudley Copper; Ned E. Corman
Original assignee: Te Connectivity Corporation
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2019-04-24
Also published as: TWI434475B; TW200922051A; US7819706B2; AU2008295559A1; WO2009032105A2; WO2009032105A3; PE20090859A1; CA2694907C; CN101790816A; US20090061699A1; CN101790816B; US20110028052A1; US8157602B2; AU2008295559B2; BRPI0814030A2; CA2694907A1; MX2010002356A; EP2193574A2

Abstract

conjunto conector elétrico de derivação tipo cunha e sistema conector elétrico é descrito um conjunto conector elétrico que inclui um elemento de mola com um corpo com forma geral de c que se estende entre uma borda frontal e uma borda posterior. o corpo em forma de c é formado por uma primeira parte de gancho, uma segunda parte de gancho e uma seção central que se estende entre a primeira parte de gancho e a segunda parte de gancho. cada uma das partes de gancho é adaptada para receber um condutor. o elemento de mola é móvel entre uma posição normal e uma posição defletida, em que, na posição defletida, o elemento de mola transmite uma força de clampeamento aos primeiro e segundo condutores. o conjunto inclui adicionalmente um elemento de cunha com uma extremidade frontal e uma extremidade posterior. a cunha é posicionável no elemento de mola para acionar o elemento de mola, da posição normal até a posição defletida, em que a cunha tem uma posição inicial e uma posição final correspondente à posição defletida do ele mento de mola. posições relativas do elemento de cunha em relação ao elemento de mola na posição inicial e na posição final variam com base no tamanho dos condutores.

Description

“CONJUNTO CONECTOR ELÉTRICO DE DERIVAÇÃO TIPO CUNHA E SISTEMA CONECTOR ELÉTRICO”

Antecedentes da Invenção

Esta invenção diz respeito, no geral, a conectores elétricos e, mais particularmente, a conectores de fornecedores de energia para conectar mecânica e eletricamente uma condutor de derivação ou distribuição a um condutor de transmissão elétrica principal.

Empresas concessionárias de energia elétrica que constroem, operam e mantêm redes e sistemas de distribuição de energia suspensas e/ou subterrâneas utilizam conectores para derivar condutores de transmissão de energia principais e para alimentar energia elétrica aos condutores da linha de distribuição, algumas vezes referidos como condutores de derivação. Os condutores da linha de energia principal e os condutores de derivação são, tipicamente, cabos de alta tensão que têm diâmetro relativamente grande, e o condutor da linha de energia principal pode ser diferentemente dimensionado em relação ao condutor de derivação, exigindo componentes do conector especialmente desenhados para conectar adequadamente condutores de derivação em condutores da linha de energia principal. Falando no geral, três tipos de conectores são comumente usados com tais propósitos, a saber, conectores parafusados, conectores tipo compressão e conectores tipo cunha.

Tipicamente, conectores parafusados empregam partes do conector ou metades do conector de metal fundido em molde, formadas como imagens especulares uma da outra, algumas vezes referidas como conectores tipo concha. Cada uma das metades do conector define canais opostos que recebem axialmente o condutor de energia principal e o condutor de derivação, respectivamente, e as metades do conector são parafusadas uma na outra para clampear as partes do conector de metal nos condutores. Tais conectores parafusados eram amplamente aceitos na indústria basicamente em função de sua facilidade de instala25 ção, mas tais conectores têm desvantagens. Por exemplo, frequentemente, a instalação apropriada de tais conectores depende de exigências de torque pré-determinadas da conexão do parafuso para alcançar conectividade adequada dos condutores principais e de derivação. Torque aplicado para apertar a conexão parafusada gera força de tensão no parafuso que, por sua vez, cria força normal nos condutores entre as metades do conector. Entre30 tanto, exigências de torque aplicáveis podem ou não ser realmente alcançadas no campo e, mesmo se o parafuso for apropriadamente apertado até as apropriadas exigências de torque inicialmente, durante o tempo, e em virtude do movimento relativo dos condutores em relação às partes do conector ou da deformação comprimível dos cabos e/ou das partes do conector durante o tempo, a força de clampeamento efetiva pode ser reduzida consideravel35 mente. Adicionalmente, a força produzida no parafuso depende das forças de atrito nas roscas do parafuso, o que pode variar consideravelmente e levar à aplicação de força inconsistente entre diferentes conectores.

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Conectores de compressão, em vez de utilizar partes do conector separadas, podem incluir um conector com uma única parte de metal que é curva ou deformada ao redor do condutor de energia principal e do condutor de derivação, para clampeá-los um no outro. No geral, tais conectores de compressão são disponíveis em um custo mais baixo do que conectores parafusados, mas são mais difíceis de instalar. Ferramentas de mão são frequentemente utilizadas para curvar o conector ao redor dos cabos e, em virtude de a qualidade da conexão depender da força relativa e da habilidade do instalador, podem-se resultar conexões de qualidade amplamente variável. Conectores de compressão fracamente instalados ou inapropriadamente instalados podem apresentar problemas de confiabilidade em sistemas de distribuição de energia.

Também são conhecidos conectores tipo cunha que incluem um elemento de canal em forma de C que engancha acima do condutor de energia principal e do condutor de derivação, e um elemento de cunha com canais em seus lados opostos é acionado através do elemento em forma de C, defletindo as extremidades do elemento em forma de C e clampe15 ando os condutores entre os canais no elemento de cunha e as extremidades do elemento em forma de C. Um conector tipo cunha como este é comercialmente disponível por Tyco Electronics Corporation de Harrisburg, Pensilvânia, e é conhecido como uma Derivação AMPACT ou Conector Estribo. Conectores AMPACT incluem elementos de canal com diferentes dimensões, para acomodar uma faixa ajustada de tamanhos de condutor, e múltiplos tamanhos de cunha para cada elemento de canal. Cada cunha acomoda um condutor de diferente tamanho. Em decorrência disto, conectores AMPACT tendem a ser mais onerosos que tanto conectores parafusados quanto conectores de compressão, em função da maior contagem de partes. Por exemplo, pode-se exigir que um usuário possua três elementos de canal que acomodam uma faixa completa de tamanhos de condutor. Adicionalmente, cada elemento de canal pode exigir até cinco elementos de cunha para acomodar cada tamanho de condutor para o elemento de canal correspondente. Como tal, o usuário deve carregar muitos conjuntos de conector no campo para acomodar a faixa completa de tamanho dos condutores. A maior contagem de partes aumenta os gastos e a complexidade geral dos conectores AMPACT.

Acredita-se que conectores AMPACT fornecem desempenho superior em relação aos conectores parafusado e de compressão. Por exemplo, o conector AMPACT resulta em uma superfície de contato de passagem que, diferente dos conectores parafusado e de compressão, é estável, repetível e consistentemente aplicada nos condutores, e a qualidade da conexão mecânica e elétrica não depende muito das exigências de torque e/ou da habili35 dade relativa do instalador. Adicionalmente, e diferente dos conectores parafusado ou de compressão, em virtude da deflexão das extremidades do elemento em forma de C, alguma faixa elástica está presente, em que as extremidades do elemento em forma de C podem

Petição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 11/26 saltar para fora e compensar a deformação comprimível ou o movimento relativo dos condutores em relação à cunha e/ou ao elemento em forma de C.

Será desejável fornecer uma alternativa de custo mais baixo, mais universalmente aplicável aos conectores tipo cunha convencionais e que fornece desempenho de conexão superior aos conectores parafusado e de compressão.

Sumário da Invenção

Em um aspecto, é fornecido um conjunto conector elétrico incluindo um elemento de mola com um corpo com forma geral de C que se estende entre uma borda frontal e uma borda posterior. O corpo em forma de C é formado por uma primeira parte de gancho, uma segunda parte de gancho e uma seção central que se estende entre a primeira parte de gancho e a segunda parte de gancho. Cada uma das partes de gancho é adaptada para receber um condutor. O elemento de mola é móvel entre uma posição normal e uma posição defletida, em que, na posição defletida, o elemento de mola transmite uma força de clampeamento aos primeiro e segundo condutores. O conjunto inclui adicionalmente um elemento de cunha com uma extremidade frontal e uma extremidade posterior. A cunha é posicionável no elemento de mola para acionar o elemento de mola, da posição normal até a posição defletida, em que a cunha tem uma posição inicial e uma posição final correspondente à posição defletida do elemento de mola. Posições relativas do elemento de cunha em relação ao elemento de mola na posição inicial e na posição final variam com base no tamanho dos condutores.

Opcionalmente, o elemento de cunha pode ser móvel em uma distância, da posição inicial até a posição final, em que a distância corresponde a uma quantidade de deflexão pré-determinada do elemento de mola. O elemento de mola pode ter um primeiro comprimento, e o elemento de cunha pode ter um segundo comprimento, em que o segundo com25 primento é pelo menos duas vezes o primeiro comprimento. O elemento de cunha pode ser móvel menos que metade do comprimento do elemento de cunha, da posição inicial até a posição final. Opcionalmente, o elemento de cunha pode transmitir uma força de clampeamento parcial aos condutores, quando o elemento de cunha ficar disposto na posição inicial.xxx

Em um outro aspecto, um sistema conector elétrico é fornecido para a transmissão do fornecedor de energia. O sistema inclui um condutor da linha de energia principal, um condutor da linha de derivação e um elemento de mola com um corpo com forma geral de C que se estende entre uma borda frontal e uma borda posterior. O corpo em forma de C define um par de partes receptoras do condutor, em que uma primeira das partes receptoras do condutor é adaptada para encaixar no condutor da linha de energia principal e a segunda parte receptora do condutor é adaptada para encaixar no condutor da linha de derivação. O elemento de mola é móvel entre uma posição normal e uma posição defletida, em que, na

Petição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 12/26 posição defletida, o elemento de mola transmite uma força de clampeamento aos condutores da linha de energia principal e da linha de derivação. O sistema também inclui um elemento de cunha com uma extremidade frontal e uma extremidade posterior. A cunha é posicionável no elemento de mola para acionar o elemento de mola, da posição normal até a posição defletida. A cunha tem uma posição inicial e uma posição final correspondente à posição defletida do elemento de mola. As posições relativas do elemento de cunha em relação ao elemento de mola na posição inicial e na posição final variam, dependendo do tamanho dos condutores.

Descrição Resumida dos Desenhos

A figura 1 é uma vista elevada lateral de um conjunto conector tipo cunha conhecido.

A figura 2 é uma vista elevada lateral de uma parte do conjunto mostrado na figura

1.

A figura 3 é um gráfico de força / deslocamento para o conjunto mostrado na figura

1.

A figura 4 é uma vista de topo de um conjunto conector em uma posição não casada e formado de acordo com uma modalidade exemplar da invenção.

A figura 5 é uma vista de topo do conjunto mostrado na figura 4 em uma posição casada.

A figura 6 é uma vista seccional transversal do conjunto mostrado na figura 5 na posição não casada.

A figura 7 é um vista seccional transversal do conjunto mostrado na figura 5 na posição casada.

A figura 8 é uma vista de topo do conjunto mostrado na figura 3 em uma posição 25 não casada e formado de acordo com uma outra modalidade exemplar da presente invenção.

A figura 9 é uma vista de topo do conjunto mostrado na figura 6 em uma posição casada.

Descrição Detalhada da Invenção

As figuras 1 e 2 ilustram um conjunto conector tipo cunha 50 conhecido para aplicações de fornecer de energia, em que conexões mecânica e elétrica entre um condutor de derivação ou de distribuição 52 e um condutor de energia principal 54 devem ser estabelecidas. O conjunto conector 50 inclui um elemento de mola em forma de C 56 e um elemento de cunha 58. O elemento de mola 56 engancha acima do condutor de energia principal 54 e do condutor de derivação 52, e o elemento de cunha 58 é acionado através do elemento de mola 56 para clampear os condutores 52, 54 entre as extremidades do elemento de cunha 58 e as extremidades do elemento de mola 56.

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O elemento de cunha 58 pode ser instalado com ferramentas especiais que têm, por exemplo, cartuchos de pólvora embalados, e à medida que o elemento de cunha 58 é forçado para o interior do elemento de mola 56, as extremidades do elemento de mola 56 são defletidas para fora e para longe uma da outra por meio da força FA aplicada, mostrada na figura 2. Tipicamente, o elemento de cunha 58 é completamente acionado até uma posição final, em que a extremidade posterior do elemento de cunha 58 fica substancialmente alinhada com a borda posterior do elemento de mola 56. Adicionalmente, a quantidade de deflexão das extremidades do elemento de mola 56 é determinada pelo tamanho dos condutores 52 e 54. Por exemplo, a deflexão é maior para os condutores de maior diâmetro 52 e

54.

Da forma mostrada na figura 1, o elemento de cunha 58 tem uma altura HW, enquanto que o elemento de mola 56 tem uma altura HC entre as extremidades opostas do elemento de mola 56 em que os condutores 52, 54 são recebidos. O condutor de derivação 52 tem um primeiro diâmetro D1 e o condutor principal 54 tem um segundo diâmetro D2, que pode ser o mesmo ou diferente de D1. Como fica evidente a partir da figura 1, HW e HC são selecionados para produzir interferência entre cada extremidade do elemento de mola 56 e o respectivo condutor 52, 54. Especificamente, a interferência I é estabelecida pelo relacionamento:

(Fórmula Ausente)(1)

Com seleção estratégica de HW e HC, a interferência I real alcançada pode variar para diferentes diâmetros D1 e D2 dos condutores 52 e 54. Alternativamente, Hw e Hc podem ser selecionados para produzir uma quantidade desejada de interferência I para vários diâmetros D1 e D2 dos condutores 52 e 54. Por exemplo, para maiores diâmetros D1 e D2 dos condutores 52 e 54, um menor elemento de cunha 58 com uma altura HW reduzida pode ser selecionado. Alternativamente, um maior elemento de mola 56 com uma altura Hc maior pode ser selecionado para acomodar os maiores diâmetros D1 e D2 dos condutores 52 e 54. Em decorrência disto, um usuário exige elementos de cunha 52 e/ou elemento de molas 56 de múltiplos tamanhos no campo, para acomodar um faixa completa de diâmetros D1 e D2 dos condutores 52 e 54. A geração consistente de pelo menos uma quantidade mínima de interferência I resulta em uma aplicação consistente de força FA aplicada, o que será agora explicado em relação à figura 3.

A figura 3 ilustra uma força exemplar em função da curva de deslocamento para o conjunto 50 mostrado na figura 1. O eixo geométrico vertical representa a força aplicada e o eixo geométrico horizontal representa o deslocamento das extremidades do elemento de mola 56 à medida que o elemento de cunha 58 é acionado em encaixe com os condutores 52, 54 e com o elemento de mola 56. Como a figura 3 demonstra, uma quantidade mínima de interferência, indicada na figura 3 com uma linha tracejada vertical, resulta em deformaPetição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 14/26 ção plástica do elemento de mola 56 que, por sua vez, fornece uma força de clampeamento consistente nos condutores 52 e 54, indicada pelo patamar plástico na figura 3. Acredita-se que o comportamento plástico e elástico do elemento de mola 56 forneça repetibilidade na força de clampeamento nos condutores 52 e 54, o que não é possível com conectores para5 fusados ou conectores de compressão conhecidos. Uma necessidade de um inventário de elementos de molas 56 e elementos de cunha 58 diferentemente dimensionados torna o conjunto conector 50 mais oneroso e menos conveniente do que o desejo de alguns usuários.

É fornecido um conjunto conector 100 que supera estas e outras desvantagens. O conjunto conector 100 é descrito em relação às figuras 4-7. A figura 4 é uma vista de topo de um conjunto conector 100 em uma posição não casada, e formado de acordo com uma modalidade exemplar da invenção. A figura 5 é uma vista de topo do conjunto conector 100 em uma posição casada. A figura 6 é um vista seccional transversal do conjunto conector 100 mostrado na figura 5, na posição não casada. A figura 7 é um vista seccional transver15 sal do conjunto conector 100 mostrado na figura 5, na posição casada. O conjunto conector 100 é adaptado para uso como um conector de derivação para conectar um condutor de derivação 102 em um condutor principal 104 de um serviço de utilidade do sistema de distribuição de energia. Da forma explicada com detalhes a seguir, o conjunto conector 100 fornece desempenho e confiabilidade superiores aos conectores parafusado e de compressão conhecidos, ainda fornecendo facilidade de instalação e maior faixa de capacidade de tomada aos sistemas conectores tipo cunha conhecidos.

O condutor de derivação 102, algumas vezes referido como um condutor de distribuição, pode ser um cabo ou linha de alta tensão conhecidos com uma forma, no geral, cilíndrica, em uma modalidade exemplar. O condutor principal 104 também pode ser uma li25 nha do cabo de alta tensão, no geral, cilíndrica. O condutor de derivação 102 e o condutor principal 104 podem ter a mesma bitola de fio, ou diferentes bitolas de fio, em diferentes aplicações, e o conjunto conector 100 é adaptado para acomodar uma faixa de bitolas de fio para cada um do condutor de derivação 102 e do condutor principal 104.

Quando instalado no condutor de derivação 102 e no condutor principal 104, o con30 junto conector 100 fornece conectividade elétrica entre o condutor principal 104 e o condutor de derivação 102, para alimentar energia elétrica do condutor principal 104 para o condutor de derivação 102, por exemplo, em um serviço de utilidade elétrico do sistema de distribuição de energia. O sistema de distribuição de energia pode incluir inúmeros condutores principais 104, da mesma ou de diferentes bitolas de fio, e inúmeros condutores de derivação

102, da mesma ou de diferentes bitolas de fio. O conjunto conector 100 pode ser usado para fornecer conexões de derivação entre condutores principais 104 e condutores de derivação 102 da maneira explicada a seguir.

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Da forma mostrada na figura 4, o conjunto conector 100 inclui um elemento de cunha 106 e um elemento de mola em forma de C 108 que acopla o condutor de derivação 102 e o condutor principal 104 um no outro. Em uma modalidade exemplar, o elemento de cunha 106 inclui primeiro e segundo lados 110 e 112, respectivamente, que se estendem entre uma extremidade frontal 114 e uma extremidade posterior 116. O primeiro e segundo lados 110 e 112 são cônicos, da extremidade posterior 116 até a extremidade frontal 114, de maneira tal que uma largura seccional transversal Ww entre os primeiro e segundo lados 110 e 112 seja maior próximo da extremidade posterior 116 do que próximo da extremidade frontal 114. Os primeiro e segundo lados cônicos 110 e 112 formam um corpo cuneiforme para o elemento de cunha 106. O elemento de cunha 106 tem um comprimento Lw, medido entre a extremidade frontal 114 e a extremidade posterior 116. Opcionalmente, o comprimento Lw é substancialmente maior que a largura Ww. Na modalidade ilustrada, o comprimento Lw é aproximadamente três vezes a largura Ww na extremidade frontal 114 e duas vezes a largura Ww na extremidade posterior 114. Em uma modalidade exemplar, o comprimento Lw é aproximadamente 10,16 centímetros (quatro polegadas), entretanto, percebe-se que o comprimento Lw pode ser maior ou menor que 10,16 centímetros (quatro polegadas) em modalidades alternativas.

Da forma mais bem ilustrada na figura 6, cada um dos primeiro e segundo lados 110 e 112 inclui cortes côncavos que representam canais receptores do condutor, identifica20 dos, no geral, em 118 e 120, respectivamente. Os canais 118, 120 têm um raio prédeterminado que dispõe os condutores 102, 104, para posicionar os condutores 102, 104 em relação ao elemento de mola 108. A formação e a geometria do elemento de cunha 106 fornecem a interface com condutores diferentemente dimensionados 102, 104, ainda alcançado uma interconexão repetível e confiável do elemento de cunha 106 e dos condutores

102, 104. Em uma modalidade exemplar, bordos 122 dos canais 118, 120 são espaçados para acomodar condutores diferentemente dimensionados 102, 104, e os canais 118, 120 têm profundidades 124 e 126, respectivamente, para acomodar condutores diferentemente dimensionados 102, 104. Em uma modalidade, os canais 118 e 120 são formados de forma substancialmente idêntica, e compartilham o mesmo perfil geométrico e dimensões para facilitar a captura dos condutores 102 e 104 entre o elemento de cunha 106 e o elemento de mola 108 durante o casamento. Entretanto, os canais 118 e 120 podem ser dimensionados diferentemente conforme apropriado para ser encaixados nos condutores diferentemente dimensionados 102, 104, ainda mantendo substancialmente a mesma forma do elemento de cunha 106. Por exemplo, as profundidades 124 e 126 podem ser diferentes, de maneira tal que um dos canais 118 ou 120 possa acomodar condutores maiores e o outro dos canais 118 ou 120 possa acomodar condutores menores. Em uma modalidade exemplar, as profundidades 124 e 126 são selecionadas para serem menores que a metade do diâmetro dos

Petição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 16/26 condutores 102 e 104. Como tal, os lados 110 e 112 não interferem com o elemento de mola 108, assim, a força do elemento de mola 108 é integralmente aplicada nos condutores 102 e 104. Opcionalmente, o raio e/ou as profundidades 124, 126 dos canais 118, 120 podem variar ao longo do comprimento dos canais 118, 120. Por exemplo, em virtude de o elemento de cunha 106 encaixar em condutores maiores 102, 104 próximos da extremidade frontal 114, o raio dos canais 118, 120 próximo da extremidade frontal 114 pode ser maior que na extremidade posterior 116.

Ainda em relação à figura 6, o elemento de mola em forma de C 108 inclui uma primeira parte de gancho 130, uma segunda parte de gancho 132 e uma parte central 134 que se estende entre eles. O elemento de mola 108 inclui adicionalmente uma superfície interna 136 e uma superfície externa 138. O elemento de mola 108 forma uma câmara 140 definida pela superfície interna 136 do elemento de mola 108. Os condutores 102, 104 e o elemento de cunha 106 são recebidos na câmara 140 durante a montagem do conjunto conector 100.

Em uma modalidade exemplar, a primeira parte de gancho 130 forma um primeiro berço ou parte receptor de contato 142 posicionado em uma extremidade do câmara 140. O berço 142 é adaptado para receber o condutor de derivação 102 em um ápice 144 do berço 142. Uma extremidade distal 146 da primeira parte de gancho 130 inclui uma curva radial que enrola ao redor do condutor de derivação 102 por cerca de 180 graus circunferenciais em uma modalidade exemplar, de maneira tal que a extremidade distal 146 fique voltada para a direção da segunda parte de gancho 132. Similarmente, a segunda parte de gancho 132 forma um segundo berço ou parte receptor de contato 150 posicionado em uma extremidade oposta da câmara 140. O berço 152 é adaptado para receber o condutor principal 104 em um ápice 152 do berço 150. Uma extremidade distal 156 da segunda parte de gan25 cho 132 inclui uma curva radial que enrola ao redor do condutor principal 104 por cerca de 180 graus circunferenciais em uma modalidade exemplar, de maneira tal que a extremidade distal 156 fique voltada na direção da primeira parte de gancho 130. O elemento de mola 108 pode ser integralmente formado e fabricado a partir de metal extrudado de uma maneira relativamente direta e com baixo custo.

Retornando para a figura 4, o elemento de mola 108 inclui adicionalmente uma borda frontal 160 e uma borda posterior 162. As primeira e segunda partes de gancho 130 e 132 são cônicas da borda posterior 162 até a borda frontal 160, de maneira tal que uma largura seccional transversal Ws entre a primeira e a segunda partes de gancho 130 e 132 seja maior próximo da borda posterior 162 do que próximo da borda frontal 160. O elemento de mola 108 tem um comprimento Ls medido entre a borda frontal 160 e a borda posterior 162. Opcionalmente, o comprimento Ls é ligeiramente menor que a largura Ws. Em uma modalidade exemplar, o comprimento Ls é entre aproximadamente 3,81 e 5,08 centímetros (uma e

Petição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 17/26 meia e duas polegadas). Em uma modalidade exemplar, a largura do elemento de mola Ws é maior que a largura do elemento de cunha Ww, de maneira tal que o elemento de cunha 106 possa ser recebido no elemento de mola 108. O comprimento do elemento de mola Ls é menor que o comprimento do elemento de cunha Lw, de maneira tal que o elemento de cu5 nha 106 possa ficar posicionado em múltiplas posições em relação ao elemento de mola 108 durante o uso do conjunto conector 100, como será descrito com detalhes adicionais a seguir. Opcionalmente, o comprimento do elemento de mola Ls pode ser menor que o comprimento do elemento de cunha Lw em pelo menos uma distância de deslocamento do elemento de cunha 106. Os comprimentos podem ser selecionados para acomodar um faixa de tamanhos de condutor. Por exemplo, o comprimento do elemento de cunha Lw pode ser entre aproximadamente 1,27 centímetro e 7,62 centímetros (0,5 polegada e 3 polegadas) maior que o comprimento do elemento de mola Ls. Quanto maior a diferença no comprimento, maior a faixa de acomodação do conjunto conector 100. Na modalidade ilustrada, o comprimento do elemento de cunha Lw é aproximadamente 7,62 centímetros (3 polegadas) maior que o comprimento do elemento de mola Ls. Opcionalmente, o comprimento do elemento de cunha Lw pode ser entre aproximadamente 1,25 e 4 vezes o comprimento do elemento de mola Ls. Na modalidade ilustrada, o comprimento do elemento de cunha Lw é aproximadamente duas vezes o comprimento do elemento de mola Ls.

O elemento de cunha 106 e o elemento de mola 108 são fabricados separadamente um do outro, ou de outra maneira formados em componentes discretos do conector, e são montados um no outro da forma explicada a seguir. Embora uma forma exemplar dos elementos de cunha e de mola 106, 108 tenha sido aqui descrita, percebe-se que os elementos 106, 108 podem ser alternativamente modelados em outras modalidades, conforme desejado.

Durante a montagem do conjunto conector 100, o condutor de derivação 102 e o condutor principal 104 são posicionados na câmara 140 e colocados contra a superfície interna 136 da primeira e da segunda partes de gancho 130 e 132, respectivamente. Então, o elemento de cunha 106 é posicionado entre os condutores 102, 104, de maneira tal que os condutores 102, 104 sejam recebidos nos canais 118, 120. O elemento de cunha 106 é mo30 vido para frente, na direção da seta A mostrada na figura 4, até uma posição inicial. A posição inicial do elemento de cunha 106 em relação ao elemento de mola 108 depende do tamanho ou da bitola dos condutores 102, 104. Com uma bitola maior, a posição inicial do elemento de cunha 106 é mais para trás. Com uma bitola menor, a posição inicial do elemento de cunha 106 é mais para frente. Na posição inicial, os condutores 102, 104 são pre35 sos de forma apertada entre o elemento de cunha 106 e o elemento de mola 108, mas o elemento de mola 108 permanece bastante não deformado. Em uma modalidade exemplar, não existem folgas ou espaços entre os condutores 102, 104 e nem do elemento de cunha

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106 nem do elemento de mola 108. Opcionalmente, as partes de gancho 130, 132 do elemento de mola 106 podem ser parcialmente defletidas para fora, na direção das setas B e C, na posição inicial. Em uma modalidade exemplar, o elemento de cunha 106 é pressionado por aperto à mão no elemento de mola 108 pelo usuário, de maneira tal que o elemento de mola 108 seja minimamente defletido. Pelo pressionamento por aperto à mão, um usuário pode exercer uma força Fa aplicada no elemento de mola 108, da ordem de 45,36 Kg (100 lbs) de força de clampeamento, contra os condutores 102, 104.

Voltando para a figura 4, uma posição inicial não casada exemplar do elemento de cunha 106 em relação ao elemento de mola 108 é ilustrada. Na posição inicial ilustrada na figura 4, a extremidade frontal 114 do elemento de cunha 106 fica substancialmente alinhada com a borda frontal 160 do elemento de mola 108. Entretanto, outras posições iniciais são possíveis em outras modalidades. Por exemplo, como exposto, em virtude de a posição inicial depender do tamanho dos condutores 102, 104, a posição inicial pode ser diferente se condutores com diferentes dimensões 102, 104 forem usados. Os condutores 102, 104 ilus15 trados na figura 4 estão próximos de uma faixa superior de tamanho do condutor acomodado pelo conjunto conector 100. Em decorrência disto, a posição inicial do elemento de cunha 106 fica próxima de uma posição inicial mais posterior. Por exemplo, o condutor de derivação 102 ilustrado na figura 4 é um condutor de bitola 3/0 ou três nada e o condutor principal 104 é um condutor de bitola 4/0 ou quatro nada. Em comparação, os condutores 202, 204 ilustrados na figura 8 ficam próximos de uma faixa inferior de tamanho do condutor acomodado pelo conjunto conector 100. Em decorrência disto, a posição inicial do elemento de cunha 106 fica próxima de uma posição inicial mais frontal. Por exemplo, o condutor de derivação 202 é um condutor de bitola 6 e o condutor principal 204 é um condutor de bitola 4.

Durante o casamento, o elemento de cunha 106 é pressionado para frente, para o interior do elemento de mola 108, por uma ferramenta, até uma posição casada final. À medida que o elemento de cunha 106 é pressionado para o interior do elemento de mola 108, as partes de gancho 130 são defletidas para fora na direção da seta B, e a parte de gancho 132 é defletida para fora na direção da seta C. O elemento de cunha 106 é movido em uma distância 170 durante o processo de casamento até uma posição final, da forma mostrada na figura 5. O comprimento do elemento de cunha Lw é maior que o comprimento do elemento de mola Ls mais o comprimento 170, para permitir a faixa de movimento do elemento de cunha 108 em relação ao elemento de mola 106. Em uma modalidade exemplar, a distância 170 é aproximadamente um quarto do comprimento Lw do elemento de cunha 106. Opcionalmente, a distância 170 pode ser aproximadamente metade do comprimento Ls do elemento de mola 108. Alternativamente, a distância 170 pode ser aproximadamente igual ao comprimento Ls do elemento de mola 108. Em uma modalidade, a distância 170 é aproximadamente 2,54 centímetros (uma polegada). Opcionalmente, a distância 170 pode ser a

Petição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 19/26 mesma para cada modalidade do conjunto conector 100 e para cada tamanho de condutor 102, 104. Em virtude de a distância 170 corresponder diretamente à deflexão do elemento de mola 108, mover repetitivamente a mesma distância 170 durante o casamento corresponde a ter repetitivamente a mesma quantidade de deflexão do elemento de mola 108, independente do tamanho do condutor. O comprimento 170 é indicado pelo ângulo cônico do elemento de cunha 108 e do elemento de mola 106 e pela interferência exigida. Em decorrência disto, o conjunto conector 100 pode fornecer maior repetibilidade e confiabilidade à medida que o conjunto conector 100 é instalado e usado.

Voltando para a figura 7, na posição final casada, o condutor de derivação 102 é 10 capturado entre o canal 118 do elemento de cunha 106 e a superfície interna 136 da primeira parte de gancho 130. Igualmente, o condutor principal 104 é capturado entre o canal 120 do elemento de cunha 106 e a superfície interna 138 da segunda parte de gancho 132. À medida que o elemento de cunha 106 for pressionado para o interior da câmara 140 do elemento de mola 108, as partes de gancho 130, 132 são defletidas na direção das setas D e

E, respectivamente. O elemento de mola 108 é defletido de forma elástica e plástica, resultando em uma força de efeito mola, na direção das setas F e G, oposta às direções das setas D e E, para fornecer uma força de clampeamento nos condutores 102, 104. Uma grande força de aplicação, da ordem de cerca de 1.814,37 Kg (4.000 lbs) de força de clampeamento, é fornecida em uma modalidade exemplar, e a força de clampeamento garante força de contato elétrico e conectividade adequadas entre o conjunto conector 100 e os condutores 102, 104. Adicionalmente, a deflexão elástica do elemento de mola 108 fornece alguma tolerância à deformação ou compressibilidade dos condutores 102, 104 durante o tempo, em virtude de as partes de gancho 130, 132 poderem retornar efetivamente nas direções das setas F e G se os condutores 102, 104 deformarem em função das forças de compressão.

Forças de clampeamento reais podem ser afrouxadas em uma condição como esta, mas não até uma quantidade tal para comprometer a integridade da conexão elétrica.

Seções transversais do conjunto conector 100 podem ser comparadas em cada uma das posições inicial e final em relação às figuras 6 e 7, respectivamente. Na posição inicial, a largura inicial Wwi do elemento de cunha 106 separa os condutores 102, 104. A lar30 gura inicial Wwi é determinada pela posição relativa do elemento de cunha 106 em relação ao elemento de mola 108. Em comparação, na posição final, a largura final Wwf do elemento de cunha 106 separa os condutores 102, 104. A largura final Wwf é determinada pela posição relativa do elemento de cunha 106 em relação ao elemento de mola 108, e é maior que a largura inicial Wwi. Similarmente, na posição inicial, a largura inicial Wsi do elemento de mola 108 se estende entre as superfícies externas 138 das partes de gancho 130, 132. Na posição final, a largura final Wsf do elemento de mola 108 é maior que a largura inicial Wsi. Isto é em função da deflexão das partes de gancho 130, 132. A quantidade de deflexão D é

Petição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 20/26 estabelecida pelo relacionamento:

D = Wsf - Wsi ₍₂₎

Adicionalmente, como exposto, a interferência I é criada de acordo com o seguinte relacionamento:

I = ^{f (}D) (3)

Pela seleção estratégica de Wsi e Wsf, desempenho repetível e confiável pode ser fornecido, a saber, por meio de deformação elástica e plástica do elemento de mola 108. Adicionalmente, pelo controle da distância de inserção 170 do elemento de cunha 106, a deflexão D pode ser repetitivamente alcançada, independente do tamanho dos condutores

102, 104.

A figura 8 é uma vista de topo de uma outra modalidade exemplar de um conjunto conector 200 em uma posição não casada. A figura 9 é uma vista de topo do conjunto conector 200 em uma posição casada. Ao contrário do conjunto conector 100 mostrado nas figuras 4-7, o conjunto conector 200 é adaptado para conectar um condutor de derivação

202 em um condutor principal 204 de um serviço de utilidade do sistema de distribuição de energia, em que os condutores 202, 204 têm uma menor bitola ou tamanho do condutor, se comparado com os condutores 102, 104 mostrados nas figuras 4-7. Na modalidade ilustrada das figuras 8-11, o condutor de derivação 102 é um condutor de bitola 6 e o condutor principal é um condutor de bitola 4.

Opcionalmente, o elemento de cunha 106 e o elemento de mola 108 ilustrados nas figuras 4-7 podem acomodar os condutores 202, 204 ilustrados nas figuras 8 e 9. Em virtude de os condutores 202, 204 serem menores que os condutores 102, 104, as posições inicial e final do elemento de cunha 106 em relação ao elemento de mola 108 são diferentes para os condutores menores 202, 204 do que para os condutores maiores 102, 104 ilustrados nas figuras 4-7. Alternativamente, e da forma ilustrada nas figuras 8 e 9, um elemento de cunha diferente 206 e um elemento de mola diferente 208 podem ser fornecidos para acomodar os condutores 202, 204. O elemento de cunha 206 e o elemento de mola 208 podem ser diferentemente ajustados, modelados e/ou dimensionados, se comparados com o elemento de cunha 106 e com o elemento de mola 108, entretanto, o elemento de cunha 206 e o elemen30 to de mola 208 funcionam de uma maneira substancialmente idêntica. Por exemplo, os comprimentos ou larguras totais dos elementos 206, 208 podem ser diferentes dos elementos 106, 108. Adicionalmente, o tamanho das partes de gancho do elemento de mola 208 pode ser diferente das partes de gancho 130, 132 do elemento de mola 108, ou os canais (não mostrados) do elemento de cunha 206 podem ter uma superfície em raios com tama35 nho ou dimensão diferentes dos canais 118, 120 do elemento de cunha 106, para acomodar condutores com diferentes dimensões.

A figura 8 ilustra a posição inicial do elemento de cunha 206 em relação ao elemenPetição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 21/26 to de mola 208. Uma extremidade frontal 210 do elemento de cunha 206 fica posicionada à frente de uma borda frontal 212 do elemento de mola 208. Esta posição inicial é diferente da posição inicial do elemento de cunha 106 ilustrado na figura 4. Especificamente, a posição inicial do elemento de cunha 206 fica à frente da posição inicial do elemento de cunha 106.

Como exposto, a posição inicial depende do tamanho dos condutores 202, 204. Em virtude de os condutores 202, 204 serem um condutor com bitola menor que os condutores 102, 104, o elemento de cunha 206 fica posicionado diferentemente em relação ao elemento de mola 208 na posição inicial. Opcionalmente, o elemento de mola 208 fica substancialmente centralizado entre a extremidade frontal 210 e uma extremidade posterior 214 do elemento de cunha 206.

A figura 9 ilustra a posição final do elemento de cunha 206 em relação ao elemento de mola 208. O elemento de cunha 206 se moveu em uma distância 216 durante o processo de casamento. A distância 216 é substancialmente igual à distância 170 que o elemento de cunha 106 se move em relação ao elemento de mola 108 durante o processo de casamento do conjunto conector 100. Como tal, e como será descrito com detalhes adicionais a seguir, o elemento de mola 208 é defletido em uma quantidade que é substancialmente igual à quantidade de deflexão do elemento de mola 106. Esta deflexão igual em cada modalidade produz repetibilidade e confiabilidade na conexão dos conjuntos conectores 100 e 200. Em uma modalidade exemplar, a extremidade posterior 214 do elemento de cunha 206 fica po20 sicionada próxima de uma borda posterior 218 do elemento de mola 208 na posição final. Como exposto, o elemento de cunha 206 pode ter múltiplas posições iniciais e múltiplas posições finais em relação ao elemento de mola, dependendo do tamanho dos condutores 202, 204.

Como exposto, os elementos de cunha e de mola 106, 108 ou 206, 208 podem acomodar uma maior faixa de tamanhos ou bitolas dos condutores, em comparação aos conectores tipo cunha convencionais. Adicionalmente, mesmo se diversas versões dos elementos de cunha e de mola 106, 108 e 206, 208 forem fornecidas para instalação em fio condutor com diferentes tamanhos ou bitolas, o conjunto 100 exige um menor inventário de partes, em comparação aos sistemas conectores tipo cunha convencionais, por exemplo, para acomodar uma faixa completa de instalações no campo. Isto é, uma família relativamente pequena de partes conectoras com partes de cunha similarmente dimensionadas e modeladas pode substituir efetivamente uma família muito maior de partes conhecidas dos sistemas conectores tipo cunha convencionais. Particularmente, em virtude de o elemento de cunha 106 ou 206 poder acomodar uma ampla faixa dos condutores, pelo menos em parte, em função de seu tamanho relativo, se comparado com o elemento de mola 108, 208 e das dimensões dos canais 118, 120, o elemento de cunha 106 ou 206 pode substituir as muitas cunhas diferentes exigidas para manusear a faixa de tamanho dos condutores nos

Petição 870180145721, de 29/10/2018, pág. 22/26 sistemas conectores tipo cunha convencionais.

Portanto, acredita-se que o conjunto conector 100 fornece o desempenho de sistemas conectores tipo cunha convencionais em um conjunto conector de custo mais baixo que não exige um grande inventário de partes para satisfazer necessidades de instalação. O conjunto conector 100 pode ser fornecido em baixo custo, ainda provendo maiores reprodutibilidade e confiabilidade à medida que o conjunto conector 100 é instalado e usado. A ação da cunha em combinação dos elementos de cunha e de mola 106 e 108 fornece uma força de clampeamento confiável e consistente nos condutores 102 e 104 e é menos sujeita à variabilidade de força de clampeamento quando instalados do que tanto o sistema conector parafusado quanto o sistema conector tipo compressão conhecidos.

Embora a invenção tenha sido descrita em termos de várias modalidades específicas, versados na técnica percebem que a invenção pode ser praticada com modificação no espírito e no escopo das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto conector elétrico (100), que compreende:

um elemento de mola (108) que compreende um corpo com forma geral de C que se estende entre uma borda frontal (160) e uma borda posterior (162), o corpo em forma de

5 C formado por uma primeira parte de gancho (130), uma segunda parte de gancho (132) e uma seção central (134) que se estende entre a primeira parte de gancho (130) e a segunda parte de gancho (132), cada uma da primeira e da segunda partes de gancho (130, 132) sendo adaptada para receber um condutor (102, 104), o elemento de mola (108) sendo móvel entre uma posição normal e uma posição defletida, na posição defletida, o elemento de

10 mola (108) transmitindo uma força de aperto aos primeiro e segundo condutores (102, 104); e um elemento de cunha (106) que compreende uma extremidade frontal (114) e uma extremidade posterior (116), a cunha podendo (106) ser posicionada no elemento de mola (108) para acionar o elemento de mola (108), da posição normal até a posição defletida, em

15 que o elemento de cunha (106) tem uma posição inicial e uma posição final correspondente à posição defletida do elemento de mola (108), em que as posições relativas do elemento de cunha (106) em relação ao elemento de mola (108) na posição inicial e na posição final variam com base em um tamanho dos condutores (102, 104), em que o elemento de cunha (106) inclui um primeiro lado (110) tendo um primeiro canal (118) para receber o primeiro

20 condutor (102), o primeiro canal (118) sendo definido por uma superfície curva tendo um raio predeterminado, CARACTERIZADO pelo fato de que o raio é variável ao longo de um comprimento do primeiro canal (118).
2. Conjunto conector, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de cunha (106) é móvel em uma distância a partir da posição inicial

25 até a posição final, a distância correspondendo a uma quantidade de deflexão prédeterminada do elemento de mola (108).
3. Conjunto conector, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade frontal (114) é posicionada à frente da borda frontal (160) na posição inicial.

30
4. Conjunto conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3,

CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de mola (108) tem um primeiro comprimento (Ls) e o elemento de cunha (106) tem um segundo comprimento (Lw), em que o segundo comprimento (Lw) é pelo menos a soma do primeiro comprimento (Ls) mais a distância entre as posições de cunha inicial e final.

35 5. Conjunto conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,

CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de cunha (106) tem um comprimento (Lw), o elemento de cunha (106) móvel menos que a metade do comprimento a partir da posição

Petição 870190016084, de 18/02/2019, pág. 8/9 inicial até a posição final.

6. Conjunto conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de cunha (106) transmite uma força de aperto parcial aos condutores (102, 104) quando o elemento de cunha (106) é posicionado
5 na posição inicial.
7. Conjunto conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade de deflexão do elemento de mola (108) é substancialmente a mesma para diferentes tamanhos do condutor (102, 104).
8. Conjunto conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, 10 CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade de deflexão do elemento de mola (108) é substancialmente a mesma para quaisquer tamanhos do condutor (102, 104).
9. Conjunto conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro condutor (102) tem um primeiro tamanho e o segundo condutor (104) tem um segundo tamanho, que é diferente do primeiro tamanho.

15
10. Conjunto conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9,

CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de cunha (106) inclui ainda um segundo lado (112) tendo um segundo canal (120), cada um do primeiro e do segundo canais (118, 120) sendo adaptado para engatar condutores (102, 104) tendo uma faixa de tamanhos.
11. Sistema conector elétrico para serviço de utilidade de transmissão de energia,

20 CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um conjunto conector elétrico (100) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e compreendendo ainda:

um condutor da linha de energia principal (102); um condutor da linha de derivação (104);

em que a primeira parte de gancho (130) é adaptada para acoplar o condutor da li25 nha de energia principal (102) e a segunda parte de gancho (132) é adaptada para acoplar o condutor da linha de derivação (104), o elemento de mola (108) sendo móvel entre uma posição normal e uma posição defletida, na posição defletida, o elemento de mola (108) transmitindo uma força de clampeamento aos condutores da linha de energia principal (102) e da linha de derivação (104).