WO2016149783A1 - Dispositivo de captação de centelha, absorção de pequenos transientes de uma sobre tensão e método de detecção de fuga e regulagem da captação da centelha de uma sobre tensão em sistema dotado de eletrodos de carga e descarga de sobretensão - Google Patents

Dispositivo de captação de centelha, absorção de pequenos transientes de uma sobre tensão e método de detecção de fuga e regulagem da captação da centelha de uma sobre tensão em sistema dotado de eletrodos de carga e descarga de sobretensão Download PDF

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Roque MEURER
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Meurer Roque
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    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage

Definitions

  • the present invention comprises a device provided with charge and discharge electrodes having an overvoltage spark pickup varistor, connected between phase and grounding of an electrical network for absorption of small LED transients for leakage detection in the system. , intended for the electric energy field, in particular for devices for transfer and control of electric energy.
  • Lightning is a sudden electrical discharge that occurs during rain and storms, when there is contact between rain clouds or with one of these clouds and the ground. Not everything about lightning is fully understood, nor is there consensus about its formation. (Negative) electrons tend to accumulate at the bottom of the cloud, while positively charged particles concentrate at the top. The cloud becomes a stack of millions of volts and about 200,000 amps. The segregation of charges creates an electric field so intense that the positive charge of the cloud repels the positive charge of the ground far below. The electric field also leaves the ionized (electrically charged) air. Positive electrons or ions repel each other, giving them more mobility and consequently become better conductors. The ionization of air forms a link between the cloud and the ground.
  • This link is the "twisting, branching path" that the lightning strike takes.
  • Lightning rods are installed on top of buildings and buildings, drawing electric charges and diverting them to the ground.
  • the lightning chooses the shortest path between two. points, ie the path with less air. For this reason, the highest clouds only have rays between clouds and not between cloud and soil.
  • a notable physical principle is the dielectric strength of a certain material is an electric field limit value applied to the material thickness (kV / mm), from which the atoms that make up the material ionize and the material dielectric no longer functions as an insulator and becomes a conductor.
  • GAP The distance between the electrodes, at which the spark is produced, is called GAP, and depends on the intensity of the current. GAP is the length of the spark.
  • This spark overheats the surface of the material within the discharge field, fusing it. It is estimated that, depending on the intensity of the applied current, the temperature in the spark region may range from 2500 to 50,000 ° C. This spark causes an electro erosion of the electrodes, whose roughness will be higher or lower, according to the GAP. A lower GAP implies longer time of electro erosion and less surface roughness. In the field of power generation, there is a constant search for ways to "tame involuntary electrical discharges that are extremely harmful to electro-electronic equipment.
  • the electrical networks consist of phase, neutral and grounding.
  • Neutral can be considered a 0V reference phase provided by the utility. It is typically used in low voltage single phase loads such as 110V, where it uses a 110V phase and a neutral. In the case of 220V, two 110V phases are used.
  • three-phase networks we use a neutral, for example, at voltages 380V or 440V, we can have a single phase equivalent to 220V using one of the phases and the neutral.
  • the grounding serves as protection against electric shock and must be connected to the chassis of a machine or motor, or even to appliances such as shower, computers, etc., to prevent any shock and protection against external surges, such as lightning.
  • the electrode (2) is a fusible link cartridge.
  • Frame (E) is a conventional insulator (3) with means (4) and base (5) for securing the electrodes in series (1 and 2).
  • the base includes grounding (6) to the fusible link (2) provided with metallic contact (7), allied to the electrode (1), axially, with a distance (d).
  • a dependent claim 2 wherein an overvoltage suppressor structure as defined in claim 1, wherein said electrodes on opposite faces of each said plate are mechanically and electrically interconnected by means of a rivet; and a dependent claim 3 for a discharger overvoltage structure as defined in claim 1, wherein said electrodes on opposite faces of each said plate have a circular configuration.
  • the documents illustrated above have the same concept of deviation of the spark produced by the overvoltage, but do not allow the distance between the electrodes to be adjusted.
  • the documents PI9700274-7 and MU7902763 have fixed electrodes and do not allow the adjustment of the distance between them; US3366832 presents a stacking of the electrodes, presenting a complex and costly construction model, since one set of these is required for each line of the grid and US2615145 of 1952, cited in US3366832, presents stacked plates and formed by radially and fixedly arranged electrodes, whose construction is complex and high cost.
  • VDR Voltage Dependent Resistor
  • This "reaping” is due to the varistor's characteristic of decreasing its own internal resistance with increasing voltage applied to its terminals.
  • the varistor has a certain conductivity potential, ie it is capable of letting voltages of up to a certain limit pass (300 Volts for example). The excess tension of the "mowing" is converted into thermal energy.
  • the varistor also has a limit of conversion of electrical energy to thermal that, exceeding this limit, that is, for some reason the overvoltage continues for a long time, the varistor burns.
  • CARTRIDGE COLLECTION DEVICE SMALL TRANSIENT ABSORPTION OF ONE OVER VOLTAGE AND LEAK DETECTION METHOD AND ADJUSTMENT OF THE OVERLOAD VOLTAGE CARTRIDGE SYSTEM AND OVERLOAD DISCHARGE. encountered for the previously mentioned problems concerning overvoltage in a power grid and which, synthetically, provides a device and means of regulation of that device, which consists of a charge electrode, isolated, for each existing line, phase and neutral.
  • the charge and discharge electrodes have a circular structure, with diameter and thickness previously configured for the internal network of the property, sized according to the input circuit breaker amperage.
  • the charge electrode is fixed while the discharge electrode can be rotated. For this, it consists of a disc, whose central perforation receives a bearing with eccentric drilling, fixed to the pin connected to the grounding network, by means of a nut or lock.
  • the eccentric bearing allows the discharge electrode disc to be approached from the load electrode and, concomitantly, to be rotated over the bearing, adjusting the positioning of perimeter, localized erosions to provide better device efficiency and prolong electrode replacement. unloading and unloading. After the occurrence of overvoltage of electro erosion in the elements of the plates, the electrician disconnects the internal network through the circuit breaker, loosens the nut or lock that holds the desired discharge electrode bearing, positions a gauge blade, according to the amperage of the net, between the perimeter edges of the loading and unloading electrodes, displacing the disc until it rests on the caliper blade, proceeding to fix the nut or locking.
  • the displacement of the bearing is arbitrary in any axial direction. This allows the positioning adjustment of the discharge electrode to be made relative to one or both adjacent charge electrodes.
  • the mounting of the charging electrodes begins by positioning the positive phase lines above and the neutral line below the positive phases and, following the direction of the incoming electrical current, the discharge electrodes are mounted on the opposite side. That is, energy entering the left, the discharge electrodes are positioned on the right and, conversely, energy entering the right, the discharge electrodes are positioned on the left. An overvoltage applied to one of the charge electrodes exceeds the value of the dielectric stiffness of the air between this electrode and the adjacent discharge electrode, and a spark will jump from the electrodes toward the ground.
  • FIGURES ILLUSTRATING PATENT APPLICATION OBJECT
  • Figures 1 and 2 are upper front perspective views, respectively assembled and exploded, of the three (3) phase device, neutral and charge and discharge electrodes;
  • Figure 3 is a front orthogonal view of a device assembly;
  • Fig. 4 is a section view A-A of Fig. 3;
  • Fig. 5 is a cross-sectional view B-B of Fig. 3;
  • Figure 6 is a side orthogonal view of a device assembly
  • Figure 7 is an isolated and exploded perspective view of the discharge electrode disc and bearing;
  • Figure 8 is an orthogonal top view of the disc and bearing of the discharge electrode;
  • Fig. 9 is an enlarged view of section AA of Fig. 8;
  • Figure 10 is a top perspective view of the three (3) phase device, neutral and charge and discharge electrodes and the connections to the varistors and LEDs;
  • Figure 11 is a top perspective view of the 3 (three) phase device, neutral and charge and discharge electrodes, isolating only one connection to the varistor and LED, having a buzzer installed, for a better understanding of the construction and assembly of the components;
  • Figure 12 is a top orthogonal view of a device assembly
  • Figure 13 is a section view A-A of figure 12.
  • the subject-matter of this patent application comprises at least two vertically aligned charging electrodes (3 and 4) fixed with insulating material from the mounting base (5) adjacent to at least one discharge electrode (9). ), pin-mounted (10), conductor, to a grounded line (11).
  • Each charge electrode (1, 2, 3, or 4) intersects a mains line, phase (12, 13, and 14) or neutral (15).
  • the charging electrode is formed by a disc (61) with central perforation (62) which allows the attachment to the pin (10), nut (16) or other screw or locking device.
  • the discharge electrode consists of a disc (61) with a central perforation (62) or eccentric bore (64), which allows attachment to the pin (10), nut (16), or other locking or locking device. Said hole (64) is displaced from the center of the disc (61).
  • At least one of the charging electrodes (1, 2, 3 or 4) or discharge electrodes (12 to 15) must comprise their decentralized perforation (62) to provide an eccentric rotation with respect to the adjacent electrode.
  • both electrodes of charge (1, 2, 3 or 4) and discharge (12 to 15) may comprise their decentralized perforation (62) to provide an eccentric rotation with respect to the adjacent electrode.
  • the rotation of the disc (61) in relation to the decentralized arrangement of the drilling (64) comprises a means of regulating the spark uptake by displacing the outer perimeter of the disc (61), enabling the discharge electrode ( 6, 7, 8 or 9) is approximated from the adjacent charge electrode to adjust the positioning of localized perimeter erosions.
  • an eccentric bearing (63) together with the disc (61) comprises a means of adjusting the spark trap by shifting the gap between the diameter difference of the pin (10) and the length of the eccentric bore ( 64), allowing the discharge electrode (6, 7, 8 or 9) to be approximated to the adjacent charge electrode, concomitantly, the rotation of the disc (61) in the bearing (63), to adjust the positioning of perimeter erosions, located .
  • the bearing (63) is formed by an enlarged upper edge for retaining the disc (61) and a central body whose height is slightly less than the thickness of said disc (61) to allow retention and to prevent unintentional displacement.
  • Bearing displacement (63) is arbitrary in any axial direction.
  • the overvoltage applied to one of the charge electrodes exceeds the value of the dielectric stiffness of air between this electrode and the adjacent discharge electrode, and a spark will jump from the electrodes to the grounded line (11).
  • the thickness and diameter of the discs (61) and bearing (63), as well as the pin gauge (10), are technically defined in accordance with the applied network voltage and amperage (HOv, 220v, 380v, etc.).
  • a varistor (17) Small transient leakage is detected by the application of a varistor (17), LED (20) and / or buzzer (21), where a varistor (17) has a terminal (1701) connected to the phase line via the electrode. phase load (1 to 3) and neutral charge electrode (4) and the other terminal (1702), connected to the discharge electrodes (12 to 15), from ground (11), directly or by bridge (18 and 19). Said bridges (18 and 19) may be partially covered with insulating material to prevent overvoltage leakage to other points of the system.
  • An LED (20) is connected to the varistor (17), which electrically feeds it into its positive terminal, to identify a system wiring situation and integrity of the varistor (17), with the negative terminal interconnected to the neutral.
  • a small transient leakage detection method is to divert the leakage current to a varistor-type device (17) designed to withstand a working voltage comprising a range of 275 to 300Vac and a 600 J power absorption capacity. / 0.01ms, applicable on a mains voltage comprising 100 to 240volts.
  • a battery-powered buzzer (21) may be applied to the varistor (17), alarming upon detection of varistor actuation.
  • a switch switch - not shown - can be installed to turn off the buzzer (21), preventing it from alarming.

Abstract

Patente de Invenção para dispositivo dotado de, pelo menos, dois eletrodos de carga (3 e 4), alinhados verticalmente, adjacentes a, pelo menos, um eletrodo de descarga (9), montado em pino (10), condutor, a uma linha aterrada (11); dito dispositivo é dotado de um varistor (17) conectado a linha fase, através do eletrodo de carga fase (1 a 3) e eletrodo de carga neutro (4) e aos eletrodos de descarga (12 a 15), do aterramento (11), tendo um LED (20) conectado ao varistor (17), em seu terminal positivo, para identificar uma situação de ligação elétrica do sistema e integridade do varistor (17), tendo o terminal negativo interligado ao neutro; um meio de regulagem da captação da centelha de uma sobre tensão, consiste no deslocamento entre os eletrodos de carga (1, 2, 3 ou 4) e eletrodos de descarga (12 a 15) e um método de detecção de fuga de pequenos transientes, é obtido pelo desvio da corrente em fuga para um dispositivo do tipo varistor (17) que, excedida a tensão de atuação, aquece e sobrecarrega o LED (20), queimando-o, alertando para uma fuga de corrente elétrica, necessidade de ajuste, entre, ou substituição dos eletrodos (1 e 12 ou 2 e 13 ou 3 e 14 ou 4 e 15) e, redireciona o transiente para o aterramento, protegendo a rede elétrica.

Description

DISPOSITIVO DE CAPTAÇÃO DE CENTELHA, ABSORÇÃO DE PEQUENOS TRANSIENTES DE UMA SOBRE TENSÃO E MÉTODO DE DETECÇÃO DE FUGA E REGULAGEM DA CAPTAÇÃO DA CENTELHA DE UMA SOBRE TENSÃO EM SISTEMA DOTADO DE ELETRODOS DE CARGA E DESCARGA DE SOBRETENSÃO CAMPO DA INVENÇÃO
A presente patente de invenção compreende um dispositivo dotado de eletrodos de carga e descarga, tendo um varistor de captação da centelha de uma sobre tensão, conectado entre fase e aterramento de uma rede elétrica para absorção de pequenos transientes com LED para detecção de fuga no sistema, destinado ao campo de energia elétrica, em especial a dispositivos para transferência e controle de energia elétrica.
Para compreender o presente dispositivo, sua aplicação e funcionamento, há que se entender o princípio físico que rege as descargas elétricas. As redes elétricas estão sujeitas a distúrbios como: queda de voltagem ou micro corte, surto, pico de energia, ruídos, blackout e harmónicas. Certamente o raio, que é causador dos surtos, é o mais preocupante e devastador.
O raio é uma descarga elétrica brusca, que ocorre durante chuvas e tempestades, quando há contato entre nuvens de chuva ou com uma dessas nuvens e o solo. Nem tudo sobre relâmpagos é totalmente esclarecido, também não há consenso sobre sua formação. Os elétrons (negativos) tendem a se acumular na parte inferior da nuvem, enquanto as partículas positivamente carregadas se concentram na parte de cima. A nuvem se torna uma pilha de milhões de volts e cerca de 200 mil amperes. A segregação das cargas cria um campo elétrico tão intenso que a carga positiva da nuvem repele a carga positiva do solo, bem abaixo. O campo elétrico também deixa o ar ionizado (eletricamente carregado). Os elétrons ou íons positivos se repelem mutuamente, dando-lhes mais mobilidade e, consequentemente, tornam-se melhores condutores. A ionização do ar forma um elo entre a nuvem e o solo. Este elo é o "caminho - tortuoso e cheio de ramificações - percorrido pela descarga elétrica. Para-raios são instalados no topo de prédios e construções, atraindo cargas elétricas e desviando-as para o solo. O raio escolhe o caminho mais curto entre dois pontos, ou seja, o caminho com menos ar. Por esse motivo, as nuvens mais altas só têm raios entre nuvens e não entre nuvem e solo.
Um princípio físico notável é a rigidez dielétrica de um certo material é um valor limite de campo elétrico aplicado sobre a espessura do material (kV/mm), sendo que, a partir deste valor, os átomos que compõem o material se ionizam e o material dielétrico deixa de funcionar como um isolante e passa a ser um condutor.
Após entendermos o que é rigidez dielétrica podemos perceber claramente que uma centelha elétrica saltará de um corpo eletrizado para outro colocado próximo a ele. Se colocarmos duas placas metálicas separadas por uma certa distância e ambas ligadas aos pólos de uma bateria, elas possuirão entre elas uma camada de ar. Se a bateria for ligada, criará um campo elétrico entre as placas e, ao se exceder o valor da rigidez dielétrica do ar, uma faísca saltará de uma placa a outra, pois o ar se tornou condutor. Essa faísca é a centelha, uma descarga elétrica, um movimento de elétrons livres e íons no ar que era isolante, mas passou a conduzir corrente devido ao campo elétrico.
A distância entre os eletrodos, na qual é produzida a centelha, é denominada GAP, e depende da intensidade da corrente. O GAP é o comprimento da centelha.
Esta centelha superaquece a superfície do material dentro do campo de descarga, fundindo- a. Estima-se que, dependendo da intensidade da corrente aplicada, a temperatura na região da centelha possa variar entre 2500 e 50.000°C. Este centelhamento ocasiona uma eletro erosão dos eletrodos, cuja rugosidade será maior ou menor, conforme o GAP. Um GAP mais baixo implica maior tempo de eletro erosão e menor rugosidade na superfície. No campo da geração de energia, busca-se, incessantemente, meios de "domar as descargas elétricas, involuntárias, extremamente prejudiciais aos equipamentos eletro eletrônicos.
As redes elétricas consistem de fase, neutro e aterramento. O neutro pode ser considerado uma fase de referência em 0V fornecida pela concessionária de energia. Normalmente é utilizado em cargas MONOFÁSICAS em baixa tensão, como 110V, onde utiliza uma fase 110V e o neutro. No caso de 220V, utiliza-se duas fases de 110V. Em redes trifásicas, utilizamos um neutro, por exemplo, em tensões 380V ou 440V, podemos ter um ponto monofásico equivalente a 220V utilizando uma das fases e o neutro. O aterramento serve como proteção contra descargas elétricas e deve ser conectado ao chassi de uma máquina ou motor, ou mesmo nos eletrodomésticos, como chuveiro, computadores, etc, de forma a prevenir eventuais choques e proteção contra surtos externos, como raios.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E TÉCNICA ANTERIOR
Descargas elétricas em uma rede elétrica, adentram a fase ou neutro e seguem para os disjuntores, que devem desarmar para evitar a passagem da tensão elevada. Ocorre que, a tensão pode transpor esse dispositivo e seguir para as tomadas e pontos de luz do imóvel, onde, estando conectados equipamentos eletro eletrônicos, em sua maioria contam com dispositivo de aterramento que se destina a transferir a sobre tensão para o aterramento do imóvel. Ocorre que este sistema de aterramento dos equipamentos pode ser falho e insuficiente e, via de regra, os imóveis não tem suas tomadas devidamente aterradas e, há ainda o fato de que o sistema de aterramento do imóvel pode ser sub dimensionado por questões de custos, tornando-o ineficaz ao propósito. Uma pesquisa por documentos que evidenciem o estado da técnica, traz à tona documentos como PI9700274-7, cuja publicação data de 8/12/1998, intitulado APERFEIÇOAMENTO EM CENTELHADOR ELÉTRICO PARA DESCARREGAR SOBRETENSAO
que, em sua reivindicação 1, independente, pleiteia dois eletrodos (1-2) montados em série em estrutura (E). O eletrodo (2) é um cartucho de elo fusível. A estrutura (E) é um isolador convencional (3) com meios(4) e base(5) p fixar os eletrodos em série (1 e 2). A base inclui aterramento(6) para o elo fusível(2) dotado de contato metálico(7), aliado ao eletrodo (1), axialmente, com uma distância (d).
O documento MU7902763, publicado em 10-07-2001, DISPOSITIVO PROTETOR CONTRA DESCARGA ELÉTRICA PARA APARELHOS ELETRO-ELETRÔN ICOS, em sua reivindicação única reivindica um par de conectores (10) em uma placa (11), tendo interposto um centelhador a gás (12) interligado aos conectores (10) por terminais (13). Em pico/surto de tensão, o centelhador (12) se tornará uma baixa impedância, aterrando a sobrecarga, evitando que o equipamento a ele ligado, queime.
O documento US3366832, com publicação ocorrida em 30/01/1968-SPARK GAP ARRANGEMENT FOR LIGHTN ING ARRESTER, em seu quadro reivindicatório com 7 (sete) itens, cujos mais relevantes descrevem uma estrutura para sobre tensão compreende uma pilha de placas (1) circulares isolantes, centradas por uma borda elevada para receber e centrar a placa adjacente na pilha. Inter conectados eletricamente eletrodos (2) localizados excentricamente estão posicionados em faces opostas de cada placa (1) para estabelecer um GAP entre as bordas de eletrodos (2) de placas adjacentes na pilha. As placas (1) podem girar em relação a adjacente, para permitir que o GAP possa ser definido com precisão. Uma ferramenta de calibre de fixação das placas (1) é inserida numa abertura radial na periferia da placa (1) de modo a entrar entre os bordos das placas de eletrodos (2) adjacentes. Depois de todas as distancias foram definidas, todas as placas (1) na pilha são protegidas contra a rotação adicional com aplicação de uma resina sintética; apresenta uma reivindicação 2, dependente, onde uma estrutura supressora de sobre tensão tal como definido na reivindicação 1, em que os referidos eléctrodos em faces opostas de cada referida placa estão mecânica e eletricamente interligados por meio de um rebite; e uma reivindicação 3, dependente, para uma estrutura de sobre tensão descarregador, como definido na reivindicação 1, em que os referidos eletrodos, em faces opostas de cada referida placa tem uma configuração circular.
Os documentos, antes, ilustrados apresentam o mesmo conceito de desvio da centelha produzida pela sobre tensão, porém não permitem uma regulagem da distância entre os eletrodos. Os documentos PI9700274-7 e MU7902763 apresentam eletrodos fixos e não possibilitam a regulagem do distanciamento entre eles; o documento US3366832 apresenta um empilhamento dos eletrodos, apresentando um modelo construtivo complexo e de alto custo, visto que se faz necessário um conjunto deste para cada linha da rede elétrica e o documento US2615145, de 1952, citado no documento americano US3366832, apresenta placas empilhadas e conformadas por eletrodos dispostos radialmente e de forma fixa, cuja construção é complexo e de custo elevado.
É fato que, após algumas descargas com sobre tensão, a eletro erosão causada nos elementos das placas, exigirá sua substituição total, encarecendo, além da fabricação industrial, a manutenção da rede elétrica. Um dispositivo, largamente utilizado em equipamentos de proteção indireta contra surtos (picos) de tensão da rede elétrica, é o varistor. Um exemplo desses equipamentos é o filtro de linha, que quando é autêntico possui varistores com o objetivo de "ceifar" transientes que chegam da rede.
Um varistor ou VDR (do inglês Voltage Dependent Resistor) é um componente eletrônico cujo valor de resistência elétrica é uma função inversa da tensão aplicada nos seus terminais. Ou seja, a medida que a diferença de potencial sobre o varistor aumenta, sua resistência diminui.
Esse "ceifamento" se deve a característica do varistor de diminuir a sua própria resistência interna com o aumento da tensão aplicada aos seus terminais. Assim o varistor tem um certo potencial de condutividade, ou seja, é capaz de deixar passar tensões de até um certo limite (300 Volts por exemplo). A tensão excedente do "ceifamento" é convertida em energia térmica.
O varistor possui também um limite de conversão de energia elétrica em térmica que, excedido esse limite, ou seja, por algum motivo a sobre tensão continue por muito tempo, o varistor queima.
Um exemplo da aplicação de varistores em redes elétricas para proteção a sobre tensões, pode ser melhor avaliado no documento US4276578, compreendendo varistores cuja capacitância aumenta no lado oposto ao aterramento, permitindo a distribuição não uniforme da voltagem e wattagem, aplicado em isoladores de porcelana.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
O presente dispositivo, ora intitulado DISPOSITIVO DE CAPTAÇÃO DE CENTELHA, ABSORÇÃO DE PEQUENOS TRANSIENTES DE UMA SOBRE TENSÃO E MÉTODO DE DETECÇÃO DE FUGA E REGULAGEM DA CAPTAÇÃO DA CENTELHA DE UMA SOBRE TENSÃO EM SISTEMA DOTADO DE ELETRODOS DE CARGA E DESCARGA DE SOBRETENSÃO é a solução encontrada para os problemas, antes aventados, concernentes à sobretensão em uma rede elétrica e que, sintetizadamente, prevê um dispositivo e meio de regulagem desse dispositivo que, conforma-se por um eletrodo de carga, isolado, para cada linha existente, fase e neutro posicionados equidistantes, interposto em uma rede elétrica, na ligação entre a rede externa e a caixa de distribuição do imóvel, sendo que, para cada eletrodo de carga, é adotado, adjacente, um eletrodo de descarga, igualmente posicionados equidistantes entre si, conectado ao aterramento do imóvel. Os eletrodos de carga e descarga tem estrutura circular, com diâmetro e espessura previamente configurados para a rede interna do imóvel, dimensionados em acordo com a amperagem do disjuntor de entrada. O eletrodo de carga é fixo, enquanto o eletrodo de descarga pode ser rotacionado. Para tanto, consiste em um disco, cuja perfuração central recebe um mancai dotado de furação excêntrica, fixa ao pino conectado com a rede de aterramento, por meio de uma porca ou travante. O mancai excêntrico permite que o disco do eletrodo de descarga seja aproximado do eletrodo de carga e, concomitantemente, seja rotacionado sobre o mancai, ajustando o posicionamento de erosões perimetrais, localizadas, afim de prover uma melhor eficiência do dispositivo e prolongar a substituição dos eletrodos descarga e descarga. Feita a constatação, após a ocorrência de sobre tensão, de eletro erosão nos elementos das placas, o eletricista desliga a rede interna, através do disjuntor, afrouxa a porca ou travante que prende o mancai do eletrodo de descarga desejado, posiciona uma palheta calibradora, de acordo com a amperagem da rede, dentre os bordos perimetrais dos eletrodos de carga e descarga, deslocando o disco até que se recoste na palheta calibradora, procedendo a fixação da porca ou travante. O deslocamento do mancai é arbitrário, em qualquer direção axial. Isto permite que o ajuste de posicionamento do eletrodo de descarga, seja feito em relação a um ou ambos os eletrodos de carga, adjacentes.
A montagem dos eletrodos de carga inicia pelo posicionamento das linhas fase positivo acima e a linha neutra abaixo das fases positivas e, seguindo o sentido da corrente elétrica de entrada, os eletrodos de descarga são montados no lado oposto. Ou seja, energia entrando à esquerda, os eletrodos de descarga se posicionam à direita e, inversamente, a energia entrando a direita, os eletrodos de descarga se posicionam à esquerda. Uma sobre tensão aplicada em um dos eletrodos de ca rga, excede o valor da rigidez dielétrica do ar entre este eletrodo e o eletrodo de descarga adjacente, e uma centelha saltará dentre os eletrodos, direcionada para o aterramento.
Ocorre que as sobre tensões de picos elevados ocasionam erosões perimetrais nos discos dos eletrodos de carga e descarga, exigindo seu ajuste, rotacionando o disco para posicionar uma borda integra ou, apenas, deslocando o mancai, aproximando a área com erosão a borda do eletrodo de carga adjacente. Sucessivas sobre tensões, não detectadas podem ocasionar passagem de um surto para a rede elétrica.
Posto isto, verificou-se a necessidade de detectar uma eventual fuga, o que é obtido utilizando-se um varistor entre a linha fase e seu aterramento, para receber esses pequenos transientes, evitando que sigam para a rede elétrica alimentada. Para detectar a atuação do varistor, um dispositivo LED é aplicado ao terminal fase do varistor, mantido acesso para detecção da integridade do varistor e, portanto, do sistema. A queima ou rompimento do varistor ocasiona o desligamento e, até, a queima do LED conectado ao dito varistor. Adicionalmente, um alarme sonoro/ buzzer pode ser aplicado ao varistor, alarmando em caso de detecção de atuação do varistor. Uma chave pode ser instalada para desligar o buzzer, evitando que fique alarmando.
FIGURAS QUE ILUSTRAM O OBJETO DE PEDIDO DE PATENTE
A seguir o objeto desta solicitação de patente será detalhado, inclusive com referências numéricas conjuntas a descrição que se segue, sem pretender a restrição quanto às proporções, quantidade de recipientes, ora ilustrados em 18 unidades, materiais e componentes utilizados na sua fabricação industrial, onde:
As figuras 1 e 2 são vistas em perspectiva frontal superior, respectivamente, montado e explodido, do dispositivo com 3(três) fases, neutro e eletrodos de carga e descarga; A figura 3 é uma vista ortogonal frontal de uma montagem do dispositivo;
A figura 4, vista o corte A-A da figura 3;
A figura 5, vista o corte B-B da figura 3;
A figura 6 é uma vista ortogonal lateral de uma montagem do dispositivo;
A figura 7 é uma vista em perspectiva, isolada e explodida, do disco e mancai do eletrodo de descarga; A figura 8 é uma vista ortogonal, superior, do disco e mancai do eletrodo de descarga; A figura 9 é uma vista ampliada do corte A-A da figura 8;
A figura 10 é uma vista em perspectiva superior, do dispositivo com 3(três) fases, neutro e eletrodos de carga e descarga e as conexões com os varistores e LEDs;
A figura 11 é uma vista em perspectiva superior, do dispositivo com 3(três) fases, neutro e eletrodos de carga e descarga, isolando apenas uma conexão com o varistor e LED, tendo um buzzer instalado, para melhor entendimento da construção e montagem dos componentes;
A figura 12 é uma vista ortogonal superior de uma montagem do dispositivo;
A figura 13, vista o corte A-A da figura 12.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
De acordo com as figuras acima relacionadas, o DISPOSITIVO DE CAPTAÇÃO DE CENTELHA, ABSORÇÃO DE PEQUENOS TRANSIENTES DE UMA SOBRE TENSÃO E MÉTODO DE DETECÇÃO DE FUGA E REGULAGEM DA CAPTAÇÃO DA CENTELHA DE UMA SOBRE TENSÃO EM SISTEMA DOTADO DE ELETRODOS DE CARGA E DESCARGA DE SOBRETENSÃO, objeto maior desta solicitação de patente compreende, pelo menos, dois eletrodos de carga (3 e 4), alinhados verticalmente, fixos com material isolante, da base de fixação (5), adjacentes a, pelo menos, um eletrodo de descarga (9), montado em pino (10), condutor, a uma linha aterrada (11). Cada eletrodo de carga (1, 2, 3 ou 4), intersecciona uma linha da rede elétrica, fase (12, 13 e 14) ou neutro (15).
O eletrodo de carga conforma-se por um disco (61) com perfuração (62) central que permite a fixação ao pino (10), por porca (16) ou outro dispositivo atarraxante ou travante.
O eletrodo de descarga conforma-se por um disco (61) com perfuração (62) central ou furação (64), excêntrica, que permite a fixação ao pino (10), por porca (16) ou outro dispositivo atarraxante ou travante. Dita furação (64), é deslocada do centro do disco (61).
Pelo menos um dos eletrodos, de carga (1, 2, 3 ou 4) ou eletrodos de descarga (12 a 15) deve compreender sua perfuração (62) decentralizada para prover uma rotação excêntrica em relação ao eletrodo adjacente. Opcionalmente, ambos os eletrodos, de carga (1, 2, 3 ou 4) e descarga (12 a 15) podem compreender sua perfuração (62) decentralizada para prover uma rotação excêntrica em relação ao eletrodo adjacente. O rotacionamento do disco (61), em relação a disposição decentralizada da fu ração (64), compreende um meio de regulagem da captação da centelha, por meio do deslocamento do perímetro externo do disco (61), possibilitando que o eletrodo de descarga (6, 7, 8 ou 9) seja aproximado do eletrodo de carga adjacente, para ajuste do posicionamento de erosões perimetrais, localizadas.
A aplicação de um mancai excêntrico (63), juntamente com o disco (61) compreendem um meio de regulagem da captação da centelha, por meio do deslocamento do espaço entre a diferença do diâmetro do pino (10) e o comprimento da furação excêntrica (64), possibilitando que o eletrodo de descarga (6, 7, 8 ou 9) seja aproximado do eletrodo de carga adjacente, concomitantemente, o rotacionamento do disco (61) no mancai (63), para ajuste do posicionamento de erosões perimetrais, localizadas. Afim de manter a distância desejada entre os eletrodos adjacentes, pode-se apenas girar o disco (61) ou, apenas, deslocar o mancai (63), aproximando a área com erosão a borda do eletrodo de carga adjacente. O mancai (63) é conformado por uma borda superior alargada, para retenção do disco (61) e um corpo central cuja altura é ligeiramente menor que a espessura do dito disco (61), afim de permitir a retenção e evitar o deslocamento involuntário.
O deslocamento do mancai (63) é arbitrário, em qualquer direção axial. A sobre tensão aplicada em um dos eletrodos de carga, excede o valor da rigidez dielétrica do ar entre este eletrodo e o eletrodo de descarga adjacente, e uma centelha saltará dentre os eletrodos, direcionada para a linha aterrada (11).
A espessura e diâmetro dos discos (61) e mancai (63), bem como a bitola do pino (10), são definidas, tecnicamente, em conformidade com a tensão e amperagem da rede aplicada (HOv, 220v, 380v, etc.)
A fuga de pequenos transientes é detectada com a aplicação de um varistor (17), LED (20) e/ou buzzer (21), onde um varistor (17) tem um terminal (1701) conectado a linha fase, através do eletrodo de carga fase (1 a 3) e eletrodo de carga neutro (4) e o outro terminal (1702), conectado ao eletrodos de descarga (12 a 15), do aterramento (11), diretamente ou por meio de ponte (18 e 19). Ditas pontes (18 e 19) podem ser recobertas com material isolante, parcialmente, afim de impedir fuga de sobre tensão para outros pontos do sistema. Um LED (20) é conectado ao varistor (17), que o alimenta, eletricamente em seu terminal positivo, para identificar uma situação de ligação elétrica do sistema e integridade do varistor (17), tendo o terminal negativo interligado ao neutro.
Um método de detecção de fuga de pequenos transientes, consiste em desviar a corrente em fuga para um dispositivo do tipo varistor (17) projetado para suportar uma tensão de trabalho que compreende uma faixa entre 275 e 300Vac e capacidade de absorção de energia de 600 J/0,01ms, aplicável em uma rede elétrica com tensão que compreende uma faixa entre 100 e 240volts. Excedida a tensão de atuação do varistor (17), este aquece e sobrecarrega o LED (20), queimando-o, alertando para uma fuga de corrente elétrica, necessidade de ajuste entre ou substituição dos eletrodos (1 e 12 ou 2 e 13 ou 3 e 14 ou 4 e 15) e, redireciona o transiente para o aterramento, protegendo a rede elétrica.
Adicionalmente, um buzzer (21), auto alimentado por bateria pode ser aplicado ao varistor (17), alarmando em caso de detecção de atuação do varistor. Uma chave interruptora - não ilustrada- pode ser instalada para desligar o buzzer (21), evitando que fique alarmando.

Claims

R E I V I N D I C A Ç Õ E S
1. DISPOSITIVO DE CAPTAÇÃO DE CENTELHA, ABSORÇÃO DE PEQUENOS TRANSIENTES DE UMA SOBRE TENSÃO, dotado de eletrodos de carga e descarga e varistor, destinado ao campo de energia elétrica, em especial a dispositivos para transferência e controle de energia elétrica, caracterizado pelo fato de compreender, pelo menos, dois eletrodos de carga (3 e 4), alinhados verticalmente, fixos com material isolante, à base de fixação (5), adjacentes a, pelo menos, um eletrodo de descarga (9), montado em pino (10), condutor, a uma linha aterrada (11); compreende um varistor (17) com um terminal (1701) conectado a linha fase, através do eletrodo de carga fase (1 a 3) e eletrodo de carga neutro (4) e o outro terminal (1702), conectado aos eletrodos de descarga (12 a 15), do aterramento (11); compreende um LED (20) conectado ao varistor (17), em seu terminal positivo, para identificar uma situação de ligação elétrica do sistema e integridade do varistor (17), tendo o terminal negativo interligado ao neutro;
2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os eletrodos de carga (1, 2, 3 ou 4), interseccionarem uma linha da rede elétrica, fase (12, 13 e 14) ou neutro (15);
3. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os eletrodos de carga e descarga compreenderem a forma de disco;
4. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de o eletrodo de carga compreender um disco (61) com perfuração (62) central que permite a fixação ao pino (10), por porca (16) ou outro dispositivo atarraxante ou trava nte;
5. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a furação (64) ser deslocada do centro do disco (61);
6. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1 ou 4 ou 5, caracterizado pelo fato de o eletrodo de descarga compreender um disco (61) com perfuração (62) central acoplável à um mancai (63) dotado de furação excêntrica (64);
7. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o mancai (63) compreender uma borda superior alargada e altura do corpo central, menor que a espessura do dito disco (61);
8. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o varistor (17) ser conectado a linha fase, através do eletrodo de carga fase (1 a 3) e eletrodo de carga neutro (4), por meio de ponte (18);
9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o varistor (17) ser conectado aos eletrodos de descarga (12 a 15), do aterramento (11), por meio de ponte (19);
10. DISPOSITIVO, de acordo com as reivindicações 8 e 9, caracterizado pelo fato de a ponte (18 ou 19), compreender um material isolante;
11. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um buzzer (21), auto alimentado por bateria, conectado ao varistor (17), com uma chave interruptora de alarme;
12. MÉTODO DE DETECÇÃO DE FUGA E REGULAGEM DA CAPTAÇÃO DA CENTELHA DE UMA SOBRE TENSÃO EM SISTEMA DOTADO DE ELETRODOS DE CARGA E DESCARGA DE SOBRETENSÃO, a reivindicação 1, precedente, caracterizado pelo fato de compreender um meio de regulagem da captação da centelha de uma sobre tensão, por meio do deslocamento entre os eletrodos de carga (1, 2, 3 ou 4) e eletrodos de descarga (12 a 15) ; compreende método de detecção de fuga de pequenos transientes, pelo desvio a corrente em fuga para um dispositivo do tipo varistor (17) que, excedida a tensão de atuação, este aquece e sobrecarrega o LED (20), queimando-o, alertando para uma fuga de corrente elétrica, necessidade de ajuste, entre, ou substituição dos eletrodos (1 e 12 ou 2 e 13 ou 3 e 14 ou 4 e 15) e, redireciona o transiente para o aterramento, protegendo a rede elétrica;
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de os eletrodos, de carga (1, 2, 3 e/ou 4) terem sua perfuração (62) decentralizada para prover uma rotação excêntrica em relação ao eletrodo de descarga adjacente;
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de os eletrodos de descarga (12 a 15) terem sua perfuração (62) decentralizada para prover uma rotação excêntrica em relação ao eletrodo de carga adjacente;
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender rotacionamento, independente, do disco (61);
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender deslocamento, independente, do mancai (63);
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender rotacionamento do disco (61) no mancai (63), para ajuste do posicionamento de erosões perimetrais, localizadas;
18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o varistor (17) compreender uma tensão de trabalho numa faixa entre 275 e 300Vac e capacidade de absorção de energia de 600 J/0,01ms, aplicável em uma rede elétrica com tensão que compreende uma faixa entre 100 e 240volts.
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