BRPI0817335B1 - sistema e método para desviar uma célula de energia em um suprimento de energia de células múltiplas - Google Patents

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Abstract

sistema e método para desviar uma célula de energia em um suprimento de energia de cé- lulas múltiplas a presente invenção refere-se a um sistema de desvio de uma célula de energia de um suprimento de energia, o sistema incluindo um dispositivo de múltiplos enrolamentos possuindo um enrolamento primário e uma pluralidade de enrolamentos secundários trifásicos, uma pluralidade de células de energia, em que cada célula de energia é conectada a um enrolamento secundário trifásico do dispositivo de múltiplos enrolamentos, e um dispositivo de desvio conectado aos primeiro e segundo terminais de entrada de pelo menos uma das células de energia e aos primeiro e segundo terminais de saída da pelo menos uma das células de energia.

Description

[002] A presente invenção refere-se, geralmente e em várias modalidades, a um método e um sistema para ultrapassar uma célula de energia em um suprimento de energia de múltiplas células.
[003] Em determinadas aplicações, os suprimentos de energia de múltiplas células utilizam células de energia modulares para processar energia entre uma fonte e uma carga. Tais células de energia modulares podem ser aplicadas a um determinado suprimento de energia com vários graus de redundância para aperfeiçoar a disponibilidade do suprimento de energia. Por exemplo, a figura 1 ilustra várias modalidades de um suprimento de energia (por exemplo, um acionador de motor CA) possuindo nove células de energia. As células de energia na figura 1 são representadas por um bloco possuindo terminais de entrada A, B e C; e terminais de saída T1 e T2. Na figura 1, um transformador ou outro dispositivo de enrolamento múltiplo 110 recebe energia de voltagem média trifásica em seu enrolamento primário 112, e distribui energia para uma carga 130 tal como um motor CA trifásico através de um conjunto de inversores de fase única (também referidos como células de energia). Cada fase da saída de suprimento de energia é alimentada por um grupo de células de energia conectadas em série, chamadas aqui de grupo de fase.
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2/19 [004] O transformador 110 inclui enrolamentos primários 112 que excitam um número de enrolamentos secundários 114-122. Apesar de o enrolamento primário 112 ser ilustrado como possuindo uma configuração tipo estrela, uma configuração tipo entrelaçamento também é possível. Adicionalmente, apesar de os enrolamentos secundários 114-122 serem ilustrados como possuindo um delta ou uma configuração de delta estendido, outras configurações de enrolamento podem ser utilizadas como descrito na patente U.S. N. 5.625.545 de Hammond, a descrição a qual é incorporada aqui por referência em sua totalidade. No exemplo da figura 1 existe um enrolamento secundário separado para cada célula de energia. No entanto, o número de células de energia e/ou enrolamentos secundários ilustrados na figura 1 é meramente ilustrativo, e outros números são possíveis. Detalhes adicionais sobre tal suprimento de energia são descritos na patente U.S. No. 5.625.545.
[005] Qualquer número de classificações de células de energia é conectado entre o transformador 110 e a carga 130. Um posto no contexto da figura 1 é considerado um conjunto trifásico, ou um grupo de três células de energia estabelecido através de cada uma das três fases do sistema de distribuição de energia. Com referência à figura 1, o posto 150 inclui células de energia 151-153, o posto 160 inclui células de energia 161-163, e o posto 170 inclui células de energia 171173. Um sistema de controle principal 195 envia os sinais de comando para os controles locais em cada célula através de fibra ótica ou outro meio de comunicações com ou sem fio 190. Deve-se notar que o número de células por fase apresentado na figura 1 é ilustrativo, e mais ou menos de três classificações podem ser possíveis em várias modalidades.
[006] A figura 2 ilustra várias modalidades de uma célula de energia 210 que é representativa de várias modalidades das células
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3/19 de energia da figura 1. A célula de energia 210 inclui um retificador tipo ponte de diodo trifásico 212, um ou mais capacitores de corrente direta (CC) 214 e um inversor tipo ponte em formato de H 216. O retificador 212 converte a voltagem de corrente alternada (CA) recebida na entrada de célula 218 (isto é, nos terminais de entrada A, B e C) em uma voltagem CC substancialmente constante que é suportada por cada capacitor 214 que é conectado através da saída do retificador 212. O estágio de saída da célula de potência 210 inclui um inversor tipo ponte em formato de H 216 que inclui dois polos, um polo esquerdo e um polo direito, cada um com dois dispositivos de comutação. O inversor 216 transforma a voltagem CC através dos capacitores CC 214 em uma saída CA na saída de célula 220 (isto é, através dos terminais de saída T1 e T2) utilizando modulação de largura de pulso (PWM) dos dispositivos semicondutores no inversor tipo ponte em formato de H 216.
[007] Como ilustrado na figura 2, a célula de energia 210 também pode incluir fusíveis 222 conectados entre a entrada de célula 218 e o retificador 212. Os fusíveis 222 podem operar para ajudar a proteger a célula de energia 210 no caso de uma falha causada por curto-circuito. De acordo com outras modalidades, a célula de energia 210 é idêntica ou similar às descritas na patente U.S. N. 5.986.909 (a patente 909) e suas derivadas 6.222.284 (a patente '284) de Hammond e Aiello, as descrições das quais são incorporadas aqui por referência em sua totalidade.
[008] A figura 3 ilustra várias modalidades de um dispositivo de desvio 230 conectado aos terminais de saída T1 e T2 da célula de energia 210 da figura 2. Em geral, quando uma determinada célula de energia de um suprimento de energia de múltiplas células falha em um modo de circuito aberto, a corrente através de todas as células de energia nesse grupo de fase passará para zero, e a operação adicio
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4/19 nal não é possível. Uma falha de célula de energia pode ser detectada pela comparação de uma voltagem de saída de célula para a saída comandada, pela verificação dos componentes de célula, através do uso das rotinas de diagnóstico, etc. No caso de uma determinada célula de energia falhar, é possível ultrapassar a célula de energia com falha e continuar a operar o suprimento de energia de múltiplas células com capacidade reduzida.
[009] O dispositivo de desvio 230 é um contactor de um polo duas posições (SPST), e inclui um contato 232 e uma bobina 234. Como utilizado aqui, o termo contato refere-se geralmente a um conjunto de contato possuindo partes estacionárias e uma parte móvel. De acordo, o contato 232 inclui partes estacionárias e uma parte móvel que é controlada pela bobina 234. O dispositivo de desvio 230 pode ser instalado como uma parte integral de um subconjunto conversor em uma unidade de acionamento. Em outras aplicações o dispositivo de desvio 230 pode ser montado separadamente. Quando a parte móvel do contato 232 está em uma posição de desvio, um percurso em derivação é criado entre as respectivas linhas de saída conectadas aos terminais de saída T1 e T2 da célula de energia 210. Em outras palavras, quando a parte móvel do contato 232 está em uma posição de desvio, a saída da célula de energia com falha é cortada. Dessa forma, quando a célula de energia 210 sofre uma falha, a corrente de outras células de energia no grupo de fase pode ser portada através do dispositivo de desvio 230 conectado à célula de energia com falha 210 ao invés de através da célula de energia com falha 210 propriamente dita.
[0010] A figura 4 ilustra várias modalidades de um dispositivo de desvio diferente 240 conectado aos terminais de saída T1 e T2 da célula de energia 210. O dispositivo de desvio 240 é um contactor SPDT, e inclui um contato 242 e uma bobina 244. O contato 242 inclui partes estacionárias e uma parte móvel que é controlada pela bobina 244.
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Quando a parte móvel do contato 242 está em uma posição de desvio, uma das linhas de saída da célula de energia 210 é desconectada (por exemplo, a linha de saída conectada ao terminal de saída T2 na figura 4) e um percurso em derivação é criado entre a linha de saída conectada ao terminal de saída T1 da célula de energia 210 e uma parte a jusante da linha de saída conectada ao terminal de saída T2 da célula de energia 210. O percurso em derivação porta a corrente de outras células de energia no grupo de fase que, do contrário, passaria através da célula de energia 210. Dessa forma, quando a célula de energia 210 sofre uma falha, a saída da célula de energia com falha não é cortada como no caso com a configuração de desvio da figura 3.
[0011] Os dispositivos de desvio ilustrados nas figuras 3 e 4 não operam para desconectar a energia de qualquer um dos terminais de entrada A, B ou C no caso de uma falha de célula de energia. Dessa forma, em determinadas situações, se a falha de uma determinada célula de energia não for severa o suficiente para fazer com que os fusíveis 222 (vide figura 2) desconectem a energia de qualquer dois dos terminais de entrada A, B ou C, a falha pode continuar a causar danos à célula de energia determinada.
SUMÁRIO [0012] Em um aspecto geral, esse pedido descreve um sistema incluindo um dispositivo de múltiplos enrolamentos possuindo um enrolamento primário e uma pluralidade de enrolamentos secundários trifásicos, uma pluralidade de células de energia, em que cada célula de energia é conectada a um enrolamento secundário trifásico diferente do dispositivo de múltiplos enrolamentos, e um dispositivo de desvio conectado aos primeiro e segundo terminais de entrada de pelo menos uma das células de energia e aos primeiro e segundo terminais de saída de pelo menos uma das células de energia.
[0013] Em outro aspecto geral, esse pedido descreve um método
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6/19 incluindo a determinação de que uma falha ocorreu em uma célula de energia de um suprimento de energia de múltiplas células e aplicação de um pulso de corrente a partir de um circuito de controle a uma bobina. A bobina é conectada a um primeiro contato que é conectado a um primeiro terminal de entrada da célula de energia, um segundo contato que é conectado a um segundo terminal de entrada da célula de energia, e um terceiro contato que é conectado aos primeiro e segundo terminais de saída da célula de energia.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0014] Várias modalidades da invenção são descritas aqui por meio de exemplo em conjunto com as figuras a seguir.
[0015] a figura 1 ilustra várias modalidades de um suprimento de energia;
[0016] a figura 2 ilustra várias modalidades de uma célula de energia do suprimento de energia da figura 1;
[0017] a figura 3 ilustra várias modalidades de um dispositivo de desvio conectado a uma saída da célula de energia da figura 2;
[0018] a figura 4 ilustra várias modalidades de um dispositivo de desvio conectado a uma saída da célula de energia da figura 2;
[0019] a figura 5 ilustra várias modalidades de um sistema para a desvio de uma célula de energia de um suprimento de energia;
[0020] a figura 6 ilustra várias modalidades de um sistema para a desvio de uma célula de energia de um suprimento de energia;
[0021] as figuras 7 a 9 ilustram várias modalidades de um dispositivo de desvio;
[0022] a figura 10 ilustra várias modalidades de um sistema para desvio de uma célula de energia de um suprimento de energia;
[0023] a figura 11 ilustra várias modalidades de um sistema para a desvio de uma célula de energia de um suprimento de energia; e [0024] a figura 12 ilustra várias modalidades de um sistema para
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7/19 desvio de uma célula de energia de um suprimento de energia. DESCRIÇÃO DETALHADA [0025] É compreendido que pelo menos algumas das figuras e descrições da invenção foram simplificadas para focar nos elementos que são relevantes para uma compreensão clara da invenção, enquanto elimina, por motivos de clareza, outros elementos que os versados na técnica apreciarão também podem compreender uma parte da invenção. No entanto, visto que tais elementos são bemconhecidos da técnica, e visto que não facilitam necessariamente uma melhor compreensão da invenção, uma descrição de tais elementos não é fornecida aqui.
[0026] A figura 5 ilustra várias modalidades de um sistema 250 pela desvio de uma célula de energia (por exemplo, célula de energia 210) de um suprimento de energia. Como ilustrado na figura 5, o sistema 250 inclui o dispositivo de desvio 252 conectado aos terminais de saída T1 e T2, um dispositivo de desvio 254 conectado ao terminal de entrada A, e um dispositivo de desvio 256 conectado ao terminal de entrada C. Apesar de o sistema 250 ser ilustrado na figura 5 como possuindo os dispositivos de desvio respectivos conectados aos terminais de entrada A e C, será apreciado que, de acordo com outras modalidades, os respectivos dispositivos de desvio podem ser conectados a qualquer dois dos terminais de entrada A, B e C.
[0027] Os dispositivos de desvio 252, 254, 256 podem ser acionados mecanicamente, acionados por fluido, acionados eletricamente ou podem estar em estado sólido, como descrito nas patentes '909 e '284. Para fins de simplicidade, cada dispositivo de desvio será descrito posteriormente no contexto de um dispositivo de desvio que inclui um ou mais contactores acionados eletricamente que são conectados à saída de uma célula de energia. Como descrito posteriormente, um dispositivo de desvio determinado pode ser consubstanciado como um contac
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8/19 tor de um polo uma posição, SPST, um contactor de um polo duas posições (SPDT) ou um contactor de múltiplos polos.
[0028] O dispositivo de desvio 252 é um contactor SPDT, e inclui um contato 258 e uma bobina 260. O contato 258 inclui partes estacionárias e uma parte móvel que é controlada pela bobina 260. O dispositivo de desvio 252 opera de forma similar à descrita acima com relação ao dispositivo de desvio 240 da figura 4. O dispositivo de desvio 254 é um contactor SPST, e inclui um contato 262 e uma bobina 264. O contato 262 inclui partes estacionárias e uma parte móvel que é controlada pela bobina 264. O dispositivo de desvio 256 é um contactor SPST, e inclui um contato 266 e uma bobina 268. O contato 266 inclui partes estacionárias e uma parte móvel que é controlada pela bobina 268. Em geral, no caso de uma falha, os dispositivos de desvio 254, 256 desconectam a energia de entrada de célula substancialmente ao mesmo tempo em que o dispositivo de desvio 252 cria um percurso em derivação para a corrente que anteriormente passava através da célula de energia com falha.
[0029] A condição associada com a criação do percurso em derivação descrito e a desconexão da energia de entrada de célula de pelo menos dois dos terminais de entrada de célula pode ser referida como desvio total. Quando a condição de desvio total está presente, nenhuma energia adicional pode fluir para dentro da célula com falha. Como descrito com relação à figura 2, os fusíveis 222 da célula de energia podem operar para ajudar a proteger a célula no caso de uma falha causada por curto-circuito. No entanto, em determinadas situações (por exemplo, quando a corrente com falha está baixa) os fusíveis 222 podem não liberar rapidamente o suficiente para impedir danos adicionais à célula de energia com falha. De acordo com várias modalidades, os dispositivos de desvio 254, 256 são configurados para agir mais rapidamente do que os fusíveis 222, e a ação mais rápida
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9/19 geralmente resulta em menos danos à célula de energia com falha.
[0030] A figura 6 ilustra várias modalidades de um sistema 270 para ultrapassar uma célula de energia (por exemplo, a célula de energia 210) de um suprimento de energia. O sistema 270 inclui um único dispositivo de desvio 272 que alcança a funcionalidade combinada dos dispositivos de desvio 252, 254, 256 da figura 5. O dispositivo de desvio 272 é um contactor de múltiplos polos que inclui um primeiro contato 274 conectado aos terminais de saída T1 e T2 da célula de energia, um segundo contato 276 conectado ao terminal de entrada A, e um terceiro contato 278 conectado ao terminal de entrada C. Cada um dos contatos 274, 276, 278 inclui partes estacionárias e uma parte móvel. Apesar de os segundo e terceiro contatos 276, 278 serem ilustrados na figura 6 como sendo conectados aos terminais de entrada A e C, será apreciado que, de acordo com outras modalidades, os segundo e terceiro contatos 276, 278 podem ser conectados a quaisquer dois dos terminais de entrada A, B e C. O dispositivo de desvio 272 também inclui uma bobina única 280 que controla as partes móveis dos contatos 274, 276, 278.
[0031] Os métodos previamente discutidos podem ser aplicados com contactores ou solenoides convencionais, especificamente contactores que mantêm seus contatos sem uma primeira posição quando a bobina não é energizada e mantêm seus contatos em uma segunda posição quando a bobina é energizada. No entanto, pode ser preferível se empregar contactores de trava magnética que mantêm seus contatos na primeira ou na segunda posição quando a bobina não é energizada, e mediante aplicação de um breve pulso de voltagem à bobina, os contatos transferem para outra posição (isto é, primeira posição para segunda posição ou segunda posição para primeira posição). Um contactor de trava magnética pode empregar apenas uma bobina. Nesse contactor, a direção de transferência dos contatos pode ser de
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10/19 terminada pela polaridade do pulso de voltagem aplicado à bobina. De forma similar, um contactor de trava magnética pode empregar duas bobinas, tal como o contactor descrita na patente U.S. No. 3.022.450 de Chase. Nesse tipo de contactor, a direção de transferência dos contatos pode ser determinada por qual das duas bobinas é energizada. Na descrição ilustrativa a seguir, uma modalidade de contactor de bobina única é apresentada por meio de exemplo apenas. Um contactor de duas bobinas é igualmente válido e pode ser substituído por qualquer um dos contactores de bobina única. Em vista disso, todas as referências às bobinas incluirão uma possível referência a duas bobinas também, isto é, bobina(s).
[0032] As figuras 7 a 9 ilustram várias modalidades de um dispositivo de desvio 300. O dispositivo de desvio é um contactor de múltiplos polos, e pode ser idêntico a ou similar ao dispositivo de desvio 272 da figura 6. O dispositivo de desvio 300 inclui um primeiro contato que inclui partes estacionárias 302, 304 e parte móvel 306, um segundo contato que inclui partes estacionárias 308, 310 e uma parte móvel 312, e um terceiro contato que inclui partes estacionárias 314, 316, 318, 320 e uma parte móvel 322. O dispositivo de desvio 300 também inclui um solenoide ou bobina(s) 324 que controlam as partes móveis 306, 312, 322 dos primeiro, segundo e terceiro contatos. As partes estacionárias 304, 310 dos primeiro e segundo contatos podem ser conectadas a quaisquer dois dos terminais de entrada A, B e C de uma célula de energia. As partes estacionárias 314, 318 do terceiro contato podem ser respectivamente conectadas aos terminais de saída T1 e T2 de uma célula de energia. As partes móveis 306, 312, 322 dos primeiro, segundo e terceiro contatos são ilustradas na posição normal ou de não desvio nas figuras 7 e 8, e são ilustradas na posição de desvio na figura 9.
[0033] Como ilustrado na figura 7, o dispositivo de desvio 300
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11/19 também inclui terminais elétricos 326 conectados à(s) bobina(s) 324, uma estrutura de aço 328 que cerca a(s) bobina(s) 324, uma primeira placa de isolamento 330 entre a estrutura de aço 328 e as partes estacionárias 304, 308, 310, 312 dos primeiro e segundo contatos, uma segunda placa de isolamento 332 entre a estrutura de aço 328 e as partes estacionárias 314, 316 do terceiro contato, e primeiro e segundo suportes 334, 336. O dispositivo de desvio 300 inclui adicionalmente um eixo não-magnético 338 que passa através da(s) bobina(s) 324, através das aberturas na estrutura de aço 328, através das respectivas aberturas nas primeira e segunda placas de isolamento 330, 332, e através das respectivas aberturas dos primeiro e segundo suportes 334, 336.
[0034] Adicionalmente, o dispositivo de desvio 300 também inclui um primeiro elemento de orientação 340 entre o primeiro suporte 334 e uma primeira extremidade do eixo não-magnético 338, um segundo elemento de desvio 342 entre o segundo suporte 336 e uma segunda extremidade do eixo não-magnético, e um dispositivo de sensor 344 que é configurado para fornecer uma indicação da posição (desvio ou não desvio) das partes móveis 306, 312, 322 dos primeiro, segundo e terceiro contatos.
[0035] Apesar de não ser ilustrado por motivos de simplicidade nas figuras 7 a 9, os versados na técnica apreciarão que o dispositivo de desvio 300 pode incluir adicionalmente um êmbolo (por exemplo, um êmbolo de aço cilíndrico) que pode percorrer axialmente através de uma abertura que se estende aproximadamente a partir da primeira extremidade da(s) bobina(s) 324 até a segunda extremidade da(s) bobina(s) 324, ímãs permanentes capazes de reter as posições móveis dos contatos na posição de desvio ou não desvio sem a corrente ser aplicada à(s) bobina(s) 324, um primeiro suporte isolante que porta as partes móveis 306, 312 dos primeiro e segundo contatos, um segundo
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12/19 suporte isolante que porta a parte móvel 322 do terceiro contato, etc.. [0036] Durante a operação, os ímãs permanentes (não ilustrados) retêm o êmbolo em uma primeira ou uma segunda posição, que, por sua vez, retém as partes móveis 306, 312, 322 dos contatos em uma posição de não desvio ou desvio. Quando os terminais cilíndricos 326 recebem pulsos de corrente, os pulsos de corrente são aplicados à(s) bobina(s) 324, gerando assim um campo magnético. Dependendo da polaridade do pulso aplicado e da posição do êmbolo, o pulso aplicado pode ou não fazer com que o êmbolo mude de posição. Por exemplo, de acordo com várias modalidades, se o êmbolo estiver na primeira posição e as partes móveis 306, 312, 322 dos contatos estiverem na posição de não desvio, um pulso de corrente positiva mudará o êmbolo da primeira posição para a segunda posição, o que, por sua vez, muda as partes móveis 306, 312, 322 dos contatos da posição de não desvio para a posição de desvio. Em contraste, se um pulso de corrente negativa for aplicado, o êmbolo permanecerá na primeira posição e as partes móveis 306, 312, 322 dos contatos permanecerão na posição de não desvio.
[0037] De forma similar, de acordo com várias modalidades, se o êmbolo estiver na segunda posição e as partes móveis 306, 312, 322 dos contatos estão na posição de desvio, um pulso de corrente negativa mudará o êmbolo da segunda posição para a primeira posição, o que por sua vez, muda as partes móveis 306, 312, 322 dos contatos da posição de desvio para a posição de não desvio. Em contraste, se um pulso de corrente positiva for aplicado, o êmbolo permanecerá na segunda posição e as partes móveis 306, 312, 322 dos contatos permanecerá na posição de desvio.
[0038] A figura 10 ilustra várias modalidades de um sistema 350 para desvio de uma célula de energia (por exemplo, a célula de energia 210) de um suprimento de energia. O sistema 350 é similar ao sis
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13/19 tema 250 da figura 5. O sistema 350 inclui um primeiro contato 352 conectado aos terminais de saída T1 e T2 da célula de energia, um segundo contato 354 conectado ao terminal de entrada A da célula de energia, e um terceiro contato 356 conectado ao terminal de entrada C do suprimento de energia. Cada um dos contatos 352, 354, 356 inclui partes estacionárias e uma parte móvel. Apesar de os segundo e terceiro contatos 354, 356 serem ilustrados na figura 10 como sendo conectados aos terminais de entrada A e C, será apreciado que, de acordo com outras modalidades, os segundo e terceiro contatos 354, 356 podem ser conectados a quaisquer dois dos terminais de entrada A, B e C.
[0039] O sistema 350 também inclui uma primeira bobina 358 que controla as partes móveis do primeiro contato 352, uma segunda bobina 360 que controla a parte móvel do segundo contato 354, e uma terceira bobina 362 que controla a parte móvel do terceiro contato 356. De acordo com várias modalidades, as bobinas 358, 360, 362 são consubstanciadas como bobinas de contactor. De acordo com outras modalidades, as bobinas 358, 360, 362 são consubstanciadas como parte das contactores de trava magnética que não precisam ter energia contínua aplicada às bobinas a fim de manter o êmbolo em sua primeira ou segunda posição e/ou manter as partes móveis dos contatos 352, 354, 356 na posição de não desvio ou de desvio. Como discutido anteriormente, os contactores de trava magnética podem empregar uma configuração de bobina única ou duas bobinas. O primeiro contato 352 e a primeira bobina 358 podem compreender coletivamente um primeiro contactor, o segundo contato 354 e a segunda bobina 360 podem coletivamente compreender um segundo contactor, e o terceiro contato 356 e a terceira bobina 362 podem compreender coletivamente um terceiro contactor.
[0040] O sistema 350 inclui adicionalmente um primeiro painel de
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14/19 circuito impresso local 364 em comunicação com a primeira bobina 358, um segundo painel de circuito impresso local 366 em comunicação com a segunda bobina 360, e um terceiro painel de circuito impresso local 368 em comunicação com a terceira bobina 362. Cada um dos painéis de circuito impresso local 364, 366, 368 é configurado para controlar as partes móveis respectivas dos contatos 352, 354, 356 através das respectivas bobinas 358, 360, 362. Em geral, cada um dos painéis de circuito impresso locais 364, 366, 368 é configurado para receber comandos de e reportar a situação para um dispositivo de controle principal (por exemplo, sistema de controle principal 195 da figura 1) que é mantido perto do potencial de terra. Cada um dos painéis de circuito impresso locais 364, 366, 368 também é configurado para distribuir pulsos de energia para as bobinas respectivas 358, 360, 362 como necessário para mudar a posição das partes móveis dos contatos respectivos 352, 354, 356 e para reconhecer a posição das partes móveis dos contatos respectivos 352, 354, 356. Por exemplo, se o dispositivo de controle principal detectar que uma célula de energia deva ser desviada, o dispositivo de controle principal pode enviar um sinal para um painel de circuito impresso individual (por exemplo, painel de circuito impresso 364). Mediante o recebimento do sinal, o painel de circuito impresso pode controlar a parte móvel de seu contato respectivo, desviando, assim, a célula de energia. Cada um dos painéis de circuito impresso locais 364, 366, 368 pode obter energia de controle a partir das linhas de entrada que são conectadas aos terminais de entrada A, B e C da célula de energia, ou a partir de uma fonte de energia remota. Como ilustrado na figura 10, um ou mais dispositivos de sensor de posição (PSD) 365, 367-369 pode ser utilizado para fornecer os painéis de circuito impresso locais 364, 366, 368 com as respectivas posições das partes móveis dos contatos 352, 354, 356. De acordo com várias modalidades, os dispositivos de sensor de
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15/19 posição podem ser consubstanciados como dispositivos de comutação, sensores de efeito Hall, sensores óticos, etc.
[0041] Para modalidades nas quais as bobinas 358, 360, 362 são parte das contactores de trava magnética, os painéis de circuito impresso locais 364, 366, 368 podem incluir, cada um, um capacitor CC que pode armazenar energia o suficiente para comutar o êmbolo e/ou as partes móveis dos contatos respectivos 352, 354, 356 entre as posições. Cada um dos painéis de circuito impresso locais 364, 366, 368 também pode incluir um suprimento de energia que restaura a energia armazenada depois de um evento de comutação, utilizando energia CA das linhas de entrada conectadas aos terminais de entrada A, B e C da célula de energia, ou de uma fonte de energia remota.
[0042] A figura 11 ilustra várias modalidades de um sistema 370 para desvio de uma célula de energia (por exemplo, célula de energia 210) de um suprimento de energia. O sistema 370 é similar ao sistema 350 da figura 10. O sistema 370 inclui um primeiro contato 372 conectado aos terminais de saída T1 e T2 da célula de energia, um segundo contato 374 conectado ao terminal de entrada A da célula de energia, e um terceiro contato 376 conectado ao terminal de entrada C do suprimento de energia. Cada um dos contatos 372, 374, 376, inclui partes estacionárias e uma parte móvel. Apesar de os segundo e terceiro contatos 374, 376 serem ilustrados na figura 11 como sendo conectados aos terminais de entrada A e C, será apreciado que, de acordo com outras modalidades, os segundo e terceiro contatos 374, 376 podem ser conectados a quaisquer dois dos terminais de entrada A, B e C.
[0043] O sistema 370 também inclui uma primeira bobina 378 que controla as partes móveis do primeiro contato 372, uma segunda bobina 380 que controla a parte móvel do segundo contato 374 e uma terceira bobina 382 que controla a parte móvel do terceiro contato 376.
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De acordo com várias modalidades, as bobinas 378, 380, 372 são consubstanciadas como bobinas de contactor. De acordo com outras modalidades, as bobinas 378, 380, 382 são consubstanciadas como parte das contactores de trava magnética que não precisam ter energia contínua aplicada às bobinas a fim de manter o êmbolo em sua primeira ou segunda posição e/ou para manter as partes móveis dos contatos 372, 374, 376 na posição de não desvio ou desvio. Como discutido anteriormente, os contactores de trava magnética podem empregar uma configuração de bobina única ou duas bobinas.
[0044] De acordo com várias modalidades, o primeiro contato 372 e a primeira bobina 378 são partes de um primeiro dispositivo de desvio, o segundo contato 374 e a segunda bobina 380 são partes de um segundo dispositivo de desvio, e o terceiro contato 376 e a terceira bobina 382 são partes de um terceiro dispositivo de desvio. Para tais modalidades, o sistema 370 inclui uma pluralidade de dispositivos de desvio.
[0045] Em contraste com o sistema 350 da figura 1, o sistema 370 inclui um único painel de circuito impresso local 384 que está em comunicação com a primeira bobina 378, a segunda bobina 380 e a terceira bobina 382. O painel de circuito impresso local 384 é configurado para controlar as respectivas partes móveis dos contatos 372, 374, 376 através das respectivas bobinas 378, 380, 382. Dessa forma, o painel de circuito impresso local 384 é similar aos painéis de circuito impresso locais descritos com relação à figura 10, mas é diferente visto que o painel de circuito impresso local 384 é configurado para acionar três bobinas e reconhecer as respectivas posições das partes móveis dos três contatos. Em geral, o painel de circuito impresso local 384 é configurado para receber comandos de, e reportar a situação para um dispositivo de controle principal (por exemplo, sistema de controle principal 195 da figura 1) que é mantido perto do potencial de terPetição 870180129403, de 12/09/2018, pág. 22/33
17/19 ra.
[0046] O painel de circuito impresso local 384 também é configurado para distribuir pulsos de energia para as bobinas 378, 380, 382 como necessário para mudar a posição das partes móveis dos respectivos contatos 372, 374, 376 e para detectar a posição das partes móveis dos respectivos contatos 372, 374, 376. O painel de circuito impresso local 384 pode obter energia de controle a partir das linhas de entrada que são conectadas aos terminais de entrada A, B e C da célula de energia, ou de uma fonte remota de energia. Como ilustrado na figura 11, um ou mais dispositivos de sensor de posição 379, 383, 385 podem ser utilizados para fornecer o painel de circuito impresso local 384 com as respectivas posições das partes móveis dos contatos 372, 374, 376. De acordo com as várias modalidades, os dispositivos de sensor de posição podem ser consubstanciados como dispositivos de comutação, sensores de Efeito Hall, sensores óticos, etc.
[0047] Para as modalidades nas quais as bobinas 378, 380, 382 são parte das contactores de trava magnética, o painel de circuito impresso local 384 pode incluir um capacitor CC que pode armazenar energia suficiente para comutar o êmbolo e/ou as partes móveis dos contatos 352, 354, 356 entre as posições. O painel de circuito impresso local 384 também pode incluir um suprimento de energia que restaura a energia armazenada depois de um evento de comutação, utilizando a energia CA das linhas de entrada conectadas aos terminais de entrada A, B, C da célula de energia, ou de uma fonte de energia remota.
[0048] A figura 12 ilustra várias modalidades de um sistema 390 para ultrapassar uma célula de energia (por exemplo, a célula de energia 210) de um suprimento de energia. O sistema 390 é similar ao sistema 370 da figura 11. O sistema 390 inclui um dispositivo de desvio 392 que pode ser consubstanciado como um contactor de múltiplos
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18/19 polos. O dispositivo de desvio 392 pode ser idêntico ou similar ao dispositivo de desvio 300 ilustrado nas figuras 7 a 9. O dispositivo de desvio 392 inclui um primeiro contato 394 conectado aos terminais de saída T1 e T2 da célula de energia, um segundo contato 396 conectado ao terminal de entrada A da célula de energia, e um terceiro contato 398 conectado ao terminal de entrada C do suprimento de energia. Cada um dos contatos 394, 396, 398 inclui partes estacionárias e uma parte móvel. Apesar de os segundo e terceiro contatos 396, 398 serem ilustrados na figura 12 como sendo conectados aos terminais de entrada A e C, será apreciado que, de acordo com as outras modalidades, os segundo e terceiro contatos 396, 398 podem ser conectados a quaisquer dois dos terminais de entrada A, B e C.
[0049] Em contraste com o sistema 370 da figura 11, o sistema 390 inclui uma bobina 400 que controla as partes móveis dos primeiro, segundo e terceiro contatos 394, 396, 398. De acordo com várias modalidades, a bobina 400 é consubstanciada como uma bobina de contactor. De acordo com outras modalidades, a bobina 400 é consubstanciada como parte do contactor de trava magnética que não precisa ter uma energia contínua aplicada à bobina a fim de manter o êmbolo em sua primeira ou segunda posição e/ou manter as partes móveis dos contatos 394, 396, 398 na posição de não desvio ou desvio. Como discutido anteriormente, as contactores de trava magnética podem empregar uma configuração de bobina única ou duas bobinas.
[0050] O sistema 390 também inclui um painel de circuito impresso local único 402 que está em comunicação com a bobina 400. O painel de circuito impresso local 402 é configurado para controlar as respectivas partes móveis dos contatos 394, 396, 398 através da bobina 400. Em geral, o painel de circuito impresso local 402 é configurado para receber comandos de e reportar a situação para um dispositivo de controle principal (por exemplo, o sistema de controle principal 195 da
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19/19 figura 1) que é mantido perto do potencial de terra.
[0051] O painel de circuito impresso local 402 também é configurado para distribuir pulsos de energia para a bobina 400 como necessário para mudar a posição das partes móveis dos respectivos contatos 394, 396, 398, e para reconhecer a posição das partes móveis dos respectivos contatos 394, 396, 398. O painel de circuito impresso 402 pode obter energia de controle das linhas de entrada que são conectadas aos terminais de entrada A, B, C da célula de energia. Como ilustrado na figura 12, um dispositivo de sensor de posição 403 pode ser utilizado para fornecer ao painel de circuito impresso local 402 respectivas posições das partes móveis dos contatos 394, 396, 398. De acordo com várias modalidades, o dispositivo de sensor de posição pode ser consubstanciado como um dispositivo de comutação, um sensor de efeito Hall, um sensor ótico, etc.
[0052] Para modalidades nas quais a bobina 400 é parte do contactor de trava magnética, o painel de circuito impresso local 402 também pode incluir um capacitor CC que pode armazenar energia suficiente para comutar o êmbolo e/ou as partes móveis dos contatos 394, 396, 398 entre as posições. O painel de circuito impresso local 402 também pode incluir um suprimento de energia que restaura a energia armazenada depois de um evento de comutação, utilizando a energia CA a partir das linhas de entrada conectadas aos terminais de entrada A, B, C da célula de energia.
[0053] Enquanto várias modalidades da invenção foram descritas aqui por meio de exemplo, os versados na técnica apreciarão que várias modificações, alterações e adaptações às modalidades descritas podem ser realizadas sem se distanciar do espírito e escopo da invenção definidos pelas reivindicações em anexo.

Claims (18)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema para desviar uma célula de energia em um suprimento de energia de células múltiplas, que compreende, um dispositivo de múltiplos enrolamentos (110) possuindo um enrolamento primário (112) e uma pluralidade de enrolamentos secundários trifásicos (114-122);
    uma pluralidade de células de energia (151-173), na qual cada célula de energia é conectada a um enrolamento secundário trifásico diferente do dispositivo de múltiplos enrolamentos pelos terminais de entrada (A, B, C) e fornece uma corrente de saída através dos primeiro e segundo terminais (T1, T2), a pluralidade de células de energia sendo conectada em série por seus terminais de saída; e um primeiro dispositivo de desvio (254) conectado a um primeiro terminal de entrada de uma das células de energia; um segundo dispositivo de desvio (256) conectado a um segundo terminal de entrada de uma das células de energia; e um terceiro dispositivo de desvio (252) conectado aos primeiro e segundo terminais de saída das células de energia, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de desvio sejam operáveis para desconectar os primeiro e segundo terminais de entrada a partir do enrolamento secundário, e para desconectar um dos terminais de saída, enquanto mantêm a conexão em série de outras células de energia da pluralidade de células de energia, para fornecer a desvio total da célula de energia.
  2. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os primeiro, segundo e terceiro dispositivos de desvio compreendem, um primeiro contato (274) possuindo partes estacionárias e uma parte móvel, em que o primeiro contato é conectado aos primeiro e segundo terminais de saída;
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    2/4 um segundo contato (276) possuindo partes estacionárias e uma parte móvel, em que o segundo contato é conectado ao primeiro terminal de entrada;
    um terceiro contato (276) possuindo partes estacionárias e uma parte móvel, em que o terceiro contato é conectado ao segundo terminal de entrada; e um solenoide (280) acoplado às partes móveis dos primeiro, segundo e terceiro contatos.
  3. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o solenoide é um contactor de trava magnética.
  4. 4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o contactor de trava magnética possui uma bobina.
  5. 5. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o contactor de trava magnética possui pelo menos duas bobinas.
  6. 6. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um circuito de controle (402) conectado aos primeiro, segundo e terceiro dispositivos de desvio.
  7. 7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de sensor de posição (403) conectado aos primeiro, segundo e terceiro dispositivos de desvio e circuito de controle.
  8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle compreende um painel de circuito impresso.
  9. 9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle é configurado para controlar os primeiro, segundo e terceiro dispositivos de desvio.
  10. 10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizado
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    3/4 pelo fato de que o circuito de controle é conectado a um dispositivo de controle principal.
  11. 11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de desvio inclui pelo menos um contactor acionado eletricamente.
  12. 12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o contactor acionado eletricamente é pelo menos uma dentre um contactor SPST, um contactor SPDT, ou um contactor de múltiplos polos.
  13. 13. Método para desviar uma célula de energia em um suprimento de energia de células múltiplas, caracterizado pelo fato de que compreende, a determinação de que uma falha ocorreu em uma célula de energia de um suprimento de energia de múltiplas células; e a aplicação de um pulso de corrente de um circuito de controle para um solenoide que é acoplado ao seguinte:
    um primeiro contato (276) que é conectado a um primeiro terminal de entrada da célula de energia;
    um segundo contato (278) que é conectado a um segundo terminal de entrada da célula de energia; e um terceiro contato (274) que é conectado aos primeiro e segundo terminais de saída da célula de energia;
    em resposta à corrente aplicada, operando os primeiro, segundo e terceiro contatos para ultrapassar completamente a célula de energia.
  14. 14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a determinação de se a falha ocorreu compreende a comparação de uma voltagem de saída da célula de energia para uma voltagem de saída comandada.
  15. 15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracteriza
    Petição 870190058492, de 25/06/2019, pág. 6/11
    4/4 do pelo fato de que a aplicação do pulso à solenoide compreende pelo menos um dos seguintes:
    aplicação do pulso com uma polaridade positiva; e aplicação do pulso com uma polaridade negativa.
  16. 16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a aplicação do pulso ao solenoide compreende pelo menos um dos seguintes:
    aplicação do pulso para uma primeira das duas bobinas; e aplicação do pulso a uma segunda das duas bobinas.
  17. 17. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
    a determinação de uma posição de uma parte móvel do primeiro contato;
    a determinação de uma posição de uma parte móvel do segundo contato; e a determinação de uma posição de uma parte móvel do terceiro contato.
  18. 18. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a alteração de posição da parte móvel do primeiro contato, a parte móvel do segundo contato, e a parte móvel do terceiro contato em resposta ao pulso de corrente aplicado a pelo menos uma bobina do solenoide.
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