WO2020210885A1

WO2020210885A1 - Método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos e equipamento elétrico com resfriamento controlado

Info

Publication number: WO2020210885A1
Application number: PCT/BR2020/050111
Authority: WO
Inventors: Daniel PEDROSA SANTOS
Original assignee: Treetech Sistemas Digitais Ltda
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2020-10-22
Also published as: BR102019007902A2; US20220342433A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos (10) e equipamento elétrico (10) com resfriamento controlado, em que o uso de ao menos um meio de refrigeração (15) é avaliado e alterado dinamicamente face à operação do equipamento elétrico (10) cujo envelhecimento é determinado principalmente por uma temperatura de operação, de forma a garantir o tempo de vida em 0 uso contínuo especificado pelo fabricante a despeito de mudanças nas con-dições operativas, enquanto utiliza o meio de refrigeração (15) da forma mais eficiente, evitando custos operativos desnecessários.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO DE CONTROLE DE RESFRIAMENTO EM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS E EQUIPAMENTO ELÉTRICO COM RESFRIAMENTO CONTROLADO".

[001 ] A presente invenção refere-se a um sistema e método de contro le de resfriamento em equipamentos elétricos, configurados para obter da dos de envelhecimento de máquina e obter um balanço de vida correspon dente, definindo ao menos uma temperatura ideal de acionamento seletivo do meio de refrigeração dentro de ao menos um limiar operacional. A pre sente invenção refere-se ainda a um equipamento elétrico com resfriamento controlado.

Descrição do Estado da Técnica

[002] Os transformadores de potência e reatores são equipamentos fundamentais no fornecimento de energia elétrica para as cidades e indús trias. Projetados para operar durante décadas sem reposição, têm na deteri oração do material isolante de seus enrolamentos o principal critério de fim de vida. A velocidade com que o material isolante - geralmente um papel especial feito à base de celulose impregnado em óleo - se deteriora é for temente relacionada à temperatura de operação.

[003] Conforme mostram as normas NBR5356-7, IEC60076-7 e C57.91 -201 1 do IEEE, a temperatura de operação do transformador afeta a velocidade de envelhecimento do material isolante de acordo com a lei de Arrhenius, tal que se a máquina operar mais quente do que o previsto na concepção do projeto, a durabilidade do transformador será bastante diminu ída. Reciprocamente, caso o transformador opere mais frio, poderá durar muitos anos a mais.

[004] Especificações técnicas e normas caracterizam os materiais iso- lantes de forma que é conhecido o comportamento desses em relação à temperatura. As normas ABNT NBR5356-7, IEC 60076-7 e IEEE C57.91 - 201 1 , por exemplo, caracterizam os papéis termoestabilizados e não termo- estabilizados, que admitem elevação de temperatura de 65°C e 55°C res- pectivamente.

[005] Para garantir que o transformador - ou reator - não sobreaque- ça, seu sistema de resfriamento é tipicamente composto pelos seguintes estágios:

• Óleo Natural e Ar Normal (ONAN): compreende o estágio em que o resfriamento da máquina ocorre por convecção natural do óleo isolan- te, que troca calor com as paredes do transformador ou com o radiador ins talado. A eficiência da troca térmica depende da temperatura ambiente e da intensidade do vento que sopra naturalmente sobre o radiador e paredes do transformador;

• Óleo Natural e Ar Forçado (ONAF): compreende o estágio ajudado por ventiladores, que sopram vento nos radiadores de forma a au mentar a eficiência da refrigeração e acelerar a convecção natural do óleo. Pode haver mais de um grupo de ventiladores instalado em uma máquina, e o acionamento individual desses grupos cria os estágios ONAF1 , ONAF2, etc.;

• Óleo Forçado e Ar Forçado (OFAF): compreende o estágio em que o resfriamento da máquina é também ajudado por bombas que for çam a circulação do óleo, acelerando a troca térmica; e

• Óleo Dirigido e Ar Forçado (ODAF): compreende o estágio em que as bombas direcionam a circulação do óleo pelo enrolamento através de canais ou outro recurso similar.

[006] Existem ainda transformadores com outros equipamentos de resfriamento, como radiadores que trocam temperatura com água resfriada ao invés de ar (OFWF), porém são mais raros.

[007] Atualmente, os monitores de temperatura medem a temperatura do topo do óleo e a corrente do enrolamento do transformador - ou reator - para calcular a temperatura do“hotspof, ponto mais quente do enrolamento, e por consequência, do ponto onde o material isolante envelhece mais rapi damente. Sem o controle do sistema de resfriamento proposto nessa inven ção, os monitores geralmente regulam a temperatura de um transformador das seguintes maneiras:

a) Por limiar: São escolhidos limiares de temperatura para o acionamento dos dispositivos de resfriamento. Ao atingir esse determinado valor, um estágio de resfriamento é acionado e assim permanece até que a temperatura diminua para abaixo do limiar de desativação, que costuma ser igual à temperatura de acionamento menos uma histerese. Se, ao invés de diminuir, a temperatura subir até o próximo limiar, o estágio de resfriamento seguinte é ativado. Quando não houver mais estágios disponíveis, o trans formador é retirado de operação antes que sofra danos. Essa última opera ção é conhecida como“fr/p”;

b) Por carga: similar ao método anterior, mas o resfriamento é acionado mediante a carga do transformador ao invés da temperatura. O monitor sabe a carga do transformador pois mede a corrente dos enrolamen tos e conhece as propriedades nominais da máquina. Esse método é um controle de temperatura indireto, muitas vezes usado como complemento ao primeiro, pois pode iniciar as operações de resfriamento antecipadamente; e c) Por horário: embora incomum, o resfriamento do transfor mador pode ser programado para coincidir com os horários em que a má quina é sabidamente mais exigida termicamente.

[008] Os métodos apresentados anteriormente são mais adequados à proteção térmica da máquina do que ao controle do tempo de sua vida útil. Embora ofereçam certa proteção à durabilidade, fazem-no de forma inefici ente ou ineficaz. Por vezes, a temperaturas mais baixas que o necessário, ligam o resfriamento de máquinas que só aquecem esporadicamente e têm muita vida útil poupada, desgastando o sistema de resfriamento e desperdi çando energia no processo. O contrário também acontece, pois podem acio nar“tardiamente” o resfriamento de máquinas que costumam operar quen tes, ou seja, a temperaturas mais altas que o necessário para preservar a vida útil. Mesmo que a máquina esteja protegida de falhas térmicas, como o fulgor do óleo, tais métodos não preservam a vida útil do transformador ade quadamente.

[009] Mesmo quando os limiares de temperatura para acionamento dos estágios de resfriamento são calculados considerando a carga e a tem peratura ambiente típicas do local de onde o transformador deverá operar, costuma haver uma diferença entre a durabilidade projetada e a real. Essa diferença se agrava à medida que as condições de carregamento e o perfil climático mudam ao longo dos anos, tornando os ajustes iniciais progressi- vamente menos eficientes.

[0010] As figuras 1 e 2 exemplificam a dificuldade de ajustar as tempe raturas de ligar e desligar um conjunto de ventiladores de forma consistente para a preservação da vida útil do transformador. No caso, o clima do inver no permitiu que a temperatura da máquina permanecesse abaixo do limiar de resfriamento por mais tempo, envelhecendo a máquina mais rápido que no verão, quando a temperatura sobe mais rápido e precipita o acionamento da refrigeração. Embora a máquina esteja perfeitamente protegida de falhas térmicas em ambos os casos, não há garantia de sua durabilidade.

[0011 ] Sendo assim, não se observa no estado da técnica meios efica zes para se controlar o resfriamento de máquinas elétricas e que sejam con figurados para garantir sua durabilidade.

Objetivos da Invenção

[0012] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos.

[0013] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos, configurados para obter dados de envelhecimento de máquina e obter um balanço de vida cor respondente.

[0014] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos configurado para de finir ao menos uma temperatura ideal de acionamento seletivo do meio de refrigeração.

[0015] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos configurado para computar um balanço de vida relacionado ao menos aos dados de envelhe cimento de máquina.

[0016] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos configurado para controlar o resfriamento do equipamento elétrico com base ao menos no ba lanço de vida.

[0017] Um objetivo da presente invenção é operar o resfriamento com a maior eficiência possível, garantir a vida útil do equipamento elétrico operan- do um sistema de resfriamento o mínimo possível, otimizando os custos de operação e manutenção do equipamento elétrico e do sistema de resfria mento.

[0018] Um objetivo da presente invenção é garantir ao menos a durabi lidade mínima do equipamento elétrico e assegurar que que o transformador dure no mínimo a vida útil projetada pelo fabricante, a despeito de mudanças na condição de operação.

[0019] Um objetivo da presente invenção é prover um equipamento elé trico com resfriamento controlado.

Breve Descrição da Invenção

[0020] Os objetivos da presente invenção são alcançados por meio de um sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos compreendendo ao menos um conjunto de sensoriamento, ao menos um meio de refrigeração e ao menos um controlador eletricamente conectados entre si, o sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos sendo configurados para obter ao menos um envelhecimento de máquina teórico, um envelhecimento de máquina real e um balanço de vida e definir ao menos uma temperatura ideal de acionamento seletivo do meio de refrigeração dentro de ao menos um limiar operacional.

Descrição Resumida dos Desenhos

[0021 ] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descri ta com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

Figura 1 - é um gráfico exemplificando uma variação da tempe ratura no hotspot e m um dia quente;

Figura 2 - é um gráfico exemplificando uma variação da tempe ratura no hotspot e m um dia frio;

Figura 3 - é a representação esquemática de um equipamento elétrico, mostrando o ponto mais quente dos enrolamentos ( hotspot);

Figura 4 - é um diagrama de blocos de uma configuração da presente invenção por meio de um controlador PID;

Figura 5 - é a representação esquemática de uma configuração da presente invenção, mostrando principalmente os dados vindos dos sen- sores instalados no equipamento elétrico monitorado e uma realimentação com comandos especialmente ao meio de resfriamento;

Figura 6 - é um exemplo de simulação demonstrando a ação do sistema conhecido no estado da técnica, no qual a ventilação opera entre valores fixos e o que varia é a temperatura ambiente, na qual o primeiro grá fico representa uma temperatura ambiente, o segundo gráfico representa um controle de refrigeração e o terceiro gráfico representa um balanço de vida;

Figura 7 - é um exemplo de simulação demonstrando a ação do sistema, método e equipamento da presente invenção, no qual os limiares de atuação do sistema de refrigeração são ajustados dinamicamente, na qual o primeiro gráfico representa uma temperatura ambiente, o segundo gráfico representa um controle de refrigeração e o terceiro gráfico representa um balanço de vida.

Descrição Detalhada das Figuras

[0022] Para projetar um equipamento elétrico 10 com vida útil adequa da, um fabricante precisa considerar diversos parâmetros como, por exem plo, o perfil de carga e o clima sob o qual irá operar o equipamento elétrico 10 durante toda sua vida útil. Conhecendo essas características, é possível escolher um material isolante adequado, e projetar sua geometria, enrola mentos e meios de refrigeração 15 deste equipamento 10.

[0023] Considerando a característica do material isolante empregado e a vida útil do equipamento elétrico 10, foi obtida uma linha de vida, que deve ser entendida como uma temperatura na qual um equipamento elétrico 10 pode alcançar durabilidade igual ao tempo de vida útil projetado, se mantida constante.

[0024] Conforme será detalhadamente discutido a seguir, o sistema e método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos e equipa mento elétrico com resfriamento controlado objetos da presente invenção são configurados para constantemente calcular uma perda de vida útil de um material isolante e acumular um balanço de vida BV em um“banco de vida”, somando parcelas negativas quando o envelhecimento é acelerado ou par celas positivas no caso oposto. Em seguida, configurar dinamicamente as temperaturas de acionamento do sistema de resfriamento para que o banco de vida seja rapidamente zerado.

[0025] A invenção pode alternativamente controlar ainda outros parâ metros como, por exemplo, a intensidade do resfriamento ao invés dos limia res de temperatura para ativação dos estágios.

[0026] Para tal, um dos parâmetros considerados é a temperatura em um ponto denominado hotspot 25, que é o ponto mais quente em ao menos um enrolamento do equipamento elétrico 10.

[0027] A figura 1 é um esboço de uma curva referente da temperatura Thsp no hotspot 25 em um dia quente, com parâmetros relacionados a uma temperatura ambiente Tamb, uma temperatura nominal Tnom do transformador (linha de vida) e uma temperatura máxima Ton e uma temperatura mínima Totr do transformador, em que um sistema de refrigeração pode ser acionado e desligado. Nesta figura, nota-se que o referido transformador está equipado com um controlador de temperatura“comum”, ou seja, liga e desliga os mei os de refrigeração 15 a temperaturas fixas.

[0028] Como pode ser observado desta figura, em um dia quente a temperatura sobe rapidamente para o ponto em que o meio de refrigeração 1 5 é ligado, ou seja, temperatura máxima Ton. Uma vez ligado, este retira calor do equipamento elétrico 10 lentamente, pois o ambiente não absorve o calor retirado do equipamento elétrico 10 com facilidade.

[0029] Entretanto, nota-se que a temperatura do equipamento elétrico 10 permanece abaixo da linha de vida (ou seja, abaixo da temperatura no minal Tnom) por bastante tempo antes de abaixar até o ponto de desligar o meio de refrigeração 15 ou seja, temperatura mínima Totr.

[0030] Dessa maneira, o tempo que o equipamento elétrico 10 passa com temperatura abaixo da linha de vida é maior que o tempo que passa acima dela, estendendo sua vida útil às custas do meio de refrigeração 15, que permanece ativo por mais tempo.

[0031 ] Por sua vez, a figura 2 é um esboço da temperatura Thsp no hotspot 25 em um dia frio, mostrando os mesmos parâmetros de temperatu ra ambiente Tamb, temperatura máxima Ton e temperatura mínima Totr tam bém mostrados na figura 1. Também neste caso, o controlador de tempera tura da máquina é“comum”, ou seja, liga e desliga o meio de refrigeração 15 a temperaturas fixas.

[0032] Como se observa da figura 2, no dia frio a temperatura sobe len tamente para o ponto em que o meio de refrigeração 15 é ligado. Uma vez ligado, este retira calor do equipamento elétrico 10 mais rapidamente, pois o ambiente absorve o calor retirado com mais facilidade.

[0033] Entretanto, a temperatura do equipamento elétrico 10 permane ce acima da linha de vida por bastante tempo antes de subir até o ponto de ligar o meio de refrigeração 15.

[0034] Dessa maneira, o tempo que o equipamento elétrico 10 passa com temperatura acima da linha de vida é maior que o tempo que passa abaixo dela, reduzindo sua vida útil com ação insuficiente do meio de refrige ração 15, que permanece inativo por muito tempo.

[0035] Neste cenário, comparando as circunstâncias da figura 1 com as da figura 2, nota-se que sistemas com critérios fixos para refrigeração (por exemplo, ventilação) podem levar a erros na previsão de vida útil do equi pamento elétrico 10 em circunstâncias surpreendentes.

[0036] Observa-se também que o meio de refrigeração 15 é desgasta do em momentos que poderia ser poupado e poupado em momentos em que deveria ser utilizado. Esta é uma das principais motivações para a cria ção da presente invenção, que será descrita em maiores detalhes adiante.

[0037] Adicionalmente, a figura 6 exemplifica uma simulação computa cional que demonstra a ação de um sistema tradicional (estado da técnica), no qual o meio de refrigeração 15 opera entre valores fixos. Na simulação, o equipamento elétrico 10 é configurado como um reator com carga fixa. O que varia é a temperatura ambiente.

[0038] Desta figura, observa-se que o gráfico começa em uma condição em que limites estão adequados à atual condição de operação, de forma que o balanço de vida BV permanece em torno de zero.

[0039] Então, tem-se que a temperatura ambiente Tamb varia de cerca de 39°C para 2°C, de forma que o equipamento elétrico 10 esfria, apesar do meio de refrigeração 15 estar desligado. Quando a temperatura Thsp de seu hotspot 25 fica abaixo da chamada“linha de vida”, o balanço de vida BV co meça a crescer. O meio de refrigeração 15 é mantido desligado e o equipa- mento elétrico 10 continua acumulando vida até o ambiente voltar a aquecer.

[0040] Quando isso acontece e a temperatura Thsp do hotspot 25 ultra passa a“linha de vida”, o saldo de vida começa a diminuir. Quando a tem peratura Thsp do hotspot 25 finalmente atinge o limite de refrigeração, o meio de refrigeração 15 volta a ser acionado e o ciclo liga/desliga recomeça.

[0041 ] Contudo, a nova temperatura ambiente faz com que a forma de onda da temperatura do equipamento elétrico 10 mude completamente.

[0042] Nota-se que a borda de subida passou de praticamente linear para convexa e a de descida passou de côncava para praticamente linear. Assim, apesar dos limites continuarem os mesmos, a nova condição aumen tou o tempo acima da linha de vida na borda de subida e o diminuiu abaixo dela na borda de descida.

[0043] Essa perda de vida se repete a cada ciclo de refrigeração de forma consistente enquanto a condição permanecer. Acumulando momentos como esse, entende-se que o equipamento elétrico 10 não irá durar o tempo de vida útil projetado.

[0044] Ao contrário do que uma primeira intuição pode sugerir, na práti ca é sabido que isso acontece quando a combinação de temperatura ambi ente e carga for moderadamente mais“branda” que aquela considerada ao escolher os limiares.

[0045] Na figura 7, tem-se a mesma simulação, mas com limites de atuação ajustados dinamicamente de acordo com a invenção ora proposta. Nota-se claramente que os limites agora são modulados continuamente, o que mantém o balanço de vida BV sob controle em torno de zero.

[0046] Enquanto o ambiente estiver frio, é possível ver que o acúmulo de vida elevou os limites (respeitando o limite de segurança preestabelecido) de forma a poupar o elemento de refrigeração 15. Isso retardou o aciona mento destes quando o ambiente voltou a aquecer, e o saldo de vida foi ra pidamente zerado.

[0047] Na última parte do gráfico, os limites ajustados dinamicamente se mantiveram abaixo do sistema convencional, resguardando o equipamen to elétrico 10 contra a perda de vida que de outra forma ocorreria.

[0048] Como demonstrado pela presente descrição e figuras, existe um grande ganho de performance e confiabilidade com um custo pequeno, em concordância com os ensinamentos da presente invenção que serão melhor descritos a seguir.

[0049] Neste sentido, em referência às figuras 1 a 7, a presente inven ção refere-se a um sistema 1 de controle de resfriamento em equipamentos elétricos 10, em que os equipamentos elétricos 10 são configurados prefe rencialmente tal como transformadores elétricos mas podem ser alternativa mente configurados tal como outras máquinas elétricas como reatores, por exemplo.

[0050] Em relação ao sistema 1 de controle de resfriamento em equi pamentos elétricos 10, este compreende ao menos um conjunto de sensori- amento 30, ao menos um meio de refrigeração 15 e ao menos um controla dor 20 eletricamente conectados entre si, conforme exemplifica principal mente as figuras 3 a 5.

[0051 ] Em uma configuração, o conjunto de sensoriamento 30 compre ende ao menos um dentre um sensor de temperatura, um sensor de umida- de e um sensor de grandezas elétricas (multímetro, voltímetro, amperímetro, etc.) e pode alternativamente compreender outros elementos sensores ex tras, tais como sensores de vibração. Ademais, pode ser provida também uma integração com outros equipamentos tal como um secador, por exem plo.

[0052] Em uma configuração, o conjunto de sensoriamento 30 corres ponde, por exemplo, a sensores de temperatura que medem a temperatura próxima ao equipamento elétrico 10 e de uma posição denominada“topo do óleo”, definida pelo fabricante. A partir da temperatura do topo do óleo e da carga do equipamento elétrico 10, é possível calcular o hotspot 25 da má quina, que é o ponto onde ela é mais quente.

[0053] Em relação ao meio de refrigeração 15, este pode ser configura do tal como ao menos um ventilador, cooler, radiador, etc., podendo ser li gado em conjunto ou parcialmente a depender de sua configuração. Assim, nota-se que esta não é uma característica limitante da presente invenção, de modo que outros componentes podem ser utilizados para resfriar o equipa mento elétrico 10, como bombas de circulação forçada, por exemplo. [0054] Conforme será melhor detalhado adiante, o sistema 1 de contro le de resfriamento em equipamentos elétricos 10 é configurado para obter ao menos um envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot, um envelheci mento de máquina real Acorrigidor e um balanço de vida BV e definir ao me nos uma temperatura ideal Tideai de acionamento seletivo do meio de refrige ração 15 dentro de ao menos um limiar operacional U.

[0055] Mais especificamente, o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot é preferencialmente obtido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento teórico At e um parâmetro de deterioração teó rico Dt.

[0056] Em uma configuração, o parâmetro de envelhecimento teórico At é calculado com base em ao menos uma temperatura de envelhecimento teórica 0t definida por um usuário U, conforme será exposto a seguir. Em relação ao usuário U, tem-se que este pode ser uma pessoa, um sistema computacional, um quadro de alerta, entre outros. Representa qualquer coi sa para a qual tem relevância os dados gerados pela invenção.

[0057] A equação de Arrhenius permite calcular a variação da constan te de velocidade de uma reação química com a temperatura. Diversas nor mas NBR5356-7 e C57.91 -201 1 , por exemplo, ajustam os parâmetros da equação de acordo com a reação específica que rege o envelhecimento A de um equipamento elétrico:

[0058] Onde“Q” deve ser entendido preferencialmente como uma tem peratura em Celsius.

[0059] A equação 1 acima expressa o envelhecimento da isolação em relação a um exemplo de temperatura de 1 10 °C (Q = 1 10 °C), que é a linha de vida nesse exemplo. Na linha de vida, A=1 . O envelhecimento A será menor do que 1 quando a temperatura for maior do que Q, e será maior do que 1 no caso contrário.

[0060] Todavia, entende-se que o modelo de envelhecimento pela equação de Arrhenius pode ser melhorado adicionando a influência da umi- dade à da temperatura. Por exemplo, a norma IEEE C57.91 -201 1 informa que a taxa de deterioração do papel isolante é diretamente proporcional ao seu teor de água, sendo que o nível de um idade de referência Uref (nível de umidade no qual o envelhecimento é puramente térmico) é tipicamente de 0,2% a 0,3%. Pode-se escrever matematicamente essa informação tal como a equação 2 abaixo, que exemplifica o cálculo de uma deterioração D adici onal:

[0061 ] Na equação 2 são levadas em consideração, portanto, uma umi- dade percentual U% e uma um idade de referência Uref que é, por exemplo, 0,2%. Assim, tem-se que tal deterioração D adicional deve ser multiplicada pelo envelhecimento A da equação 1.

[0062] Portanto, tem-se que o envelhecimento de máquina teórico Acor- rigidot é obtido, por exemplo, através de parâmetros teóricos tal como mos tra a equação 3 abaixo:

Âcorrigido^ = A_{t ,}B_t (eq. 3)

[0063] Que, por sua vez, pode ser também exemplificada tal como a seguir:

[0064] Nesta equação, para cálculo do envelhecimento de máquina teó rico Acorrigidot, deve ser entendido que é utilizada preferencialmente tempe ratura teórica Qt em Celsius. Deste modo, o parâmetro de envelhecimento teórico Acorrigidot é calculado com base em ao menos uma temperatura de envelhecimento teórica Qt definida pelo usuário U.

[0065] Uma configuração permite que o usuário U possa escolher um valor de envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot (desejado) como, por exemplo:

• 1 para obter a velocidade de envelhecimento nominal previs ta em um manual da máquina; ou

• 0,85 para obter uma velocidade de envelhecimento mais len ta em 15% do que o valor nominal.

[0066] Naturalmente, ao escolher uma velocidade menor do que a no minal, o sistema de resfriamento será mais exigido e, ao escolher uma velo cidade maior, será menos exigido. Ademais, destaca-se que os valores cita- dos acima devem ser entendidos apenas como exemplos de possíveis con cretizações da presente invenção, de forma que outros valores podem ser igualmente utilizados.

[0067] Uma configuração alternativa da presente invenção compreende uma maneira indireta para o usuário U determinar o envelhecimento de má quina teórico Acorrigidot, em que é programada a durabilidade esperada pa ra o transformador em anos e meses.

[0068] Nesta configuração, uma vez que os parâmetros referentes ao envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot sejam programados na in venção, ela mesma calcula a velocidade do envelhecimento.

[0069] Similarmente, o envelhecimento de máquina real Acorrigidor é obtido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento real Acorrigidor e um parâmetro de deterioração real D_r, conforme mostra a equação 4 abaixo:

[0070] Em que, neste caso, o parâmetro de envelhecimento real Acorri gidor é calculado com base em ao menos uma temperatura de envelheci mento real 0_r aferida pelo conjunto de sensoriamento 30.

[0071 ] Além disso, observa-se que os parâmetros de envelhecimento teórico e real At, Ar respectivamente são baseados em ao menos uma tem peratura em um hotspot 25 e os parâmetros de deterioração Dt, D_r são ba seados em ao menos um parâmetro de umidade, obtidos pelo conjunto de sensoriamento 30.

[0072] Quando uma configuração não for habilitada para agir sobre uma umidade do equipamento elétrico, será reconsiderado o ajuste do sis tema de resfriamento para compensar também o efeito desta na velocidade de envelhecimento, melhorando a precisão dos ajustes em relação à opera ção sem acesso ao teor de umidade.

[0073] Por outro lado, quando o equipamento elétrico for equipado com meios de secagem como, por exemplo, um secador de óleo on-line, a inven ção poderá controlar - usando os mesmos métodos aqui descritos - a atua- ção deste meio de secagem em paralelo com o sistema de resfriamento, melhorando sua capacidade de controlar o envelhecimento.

[0074] Desta maneira, uma configuração preferencial compreende a aplicação da equação de Arrhenius com influência apenas da temperatura, modelo mais comumente aceito.

[0075] Todavia, cumpre notar que alternativamente outras fórmulas e métodos para calcular o tempo de vida do transformador existem, incluindo outras variáveis aceleradoras de envelhecimento. Tais métodos podem tam bém ser programados na invenção e seus respectivos sensores integrados.

[0076] Em relação ao balanço de vida, este é preferencialmente obtido ao menos através de uma comparação entre o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot e o envelhecimento de máquina real Acorrigidor. Alternati vamente, o balanço de vida pode ser obtido através de outras comparações e dados.

[0077] Conforme mencionado, uma vez que o usuário U defina os pa râmetros teóricos para cálculo do envelhecimento de máquina teórico Acor rigidot, ou seja, defina a durabilidade ou velocidade de envelhecimento dese jada, o balanço de vida BV começa a ser calculado.

[0078] Em uma configuração, tem-se que uma diferença proveniente da comparação mencionada é positiva quando o envelhecimento real é mais lento que a nominal e negativa quando é acelerado.

[0079] Em outras palavras, uma configuração preferencial compreende que o balanço de vida BV é configurado para ser computado em um saldo positivo quando o envelhecimento de máquina real Acorrigidor for menor que o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot e computar um saldo nega tivo quando o envelhecimento de máquina real Acorrigidor for maior que o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot.

[0080] Quando o balanço de vida BV apresenta um saldo total positivo, significa que existe a oportunidade de poupar o uso do meio de refrigeração 15 sem afetar a durabilidade garantida pelo fabricante do equipamento elé trico 10, ou seja, o meio de refrigeração 15 pode vir a ser, por exemplo, des ligado ou utilizado em menor quantidade sem que durabilidade garantida pelo fabricante do equipamento elétrico 10 seja prejudicada. [0081 ] Por outro lado, quando o balanço de vida BV apresenta um sal do total negativo, implica na necessidade de aumentar o uso do meio de re frigeração 15.

[0082] Zerado, o banco de vida BV indica que o uso do meio de refrige ração 15 está otimizado.

[0083] Em outras palavras, de maneira resumida tem-se que o balanço de vida BV é positivo quando a taxa de envelhecimento nominal é maior que a taxa de envelhecimento real e negativo quando o parâmetro de envelheci mento real é maior que o parâmetro de envelhecimento nominal, em que uma parcela de vida negativa é computada ao balanço de vida BV quando é calculado um envelhecimento acelerado, e uma parcela de vida positiva é computada ao balanço de vida BV quando é calculado um envelhecimento retardado.

[0084] Com isso, tem-se que o sistema 1 de controle de resfriamento em equipamentos elétricos 10 é configurado para controlar o resfriamento do equipamento elétrico 10 com base ao menos no balanço de vida BV.

[0085] Tal como mencionado acima, o sistema 1 de controle de resfri amento em equipamentos elétricos 10 é configurado para seletivamente alte rar ao menos uma dentre temperaturas de acionamento do meio de refrige ração 15 e uma intensidade do resfriamento.

[0086] Além disso, uma configuração compreende que quando um mó dulo do saldo do banco de vida BV é elevado e não é observada uma ten dência de diminuição dentro de um intervalo de tempo programado, o usuá rio U é avisado de que o envelhecimento do equipamento elétrico 10 está fora de controle.

[0087] Neste cenário, é informado ao usuário U o envelhecimento de máquina real Acorrigidor (velocidade real de envelhecimento juntamente com uma nova expectativa de vida calculada). Esse alerta é especialmente crítico quando o saldo descontrolado é negativo, pois representa uma precipitação do fim de vida da máquina caso nada seja feito para corrigir a situação.

[0088] Em uma configuração, permite que o saldo positivo seja compu tado enquanto o saldo do banco de vida BV estiver abaixo do limite superior do banco de vida BV. Em uma configuração, por conta da diferença na im- portância dos alertas de descontrole positivo ou negativo conforme exempli ficado, limites positivo e negativo do banco de vida BV podem vir a ser pro gramados individualmente pelo usuário U.

[0089] A título de exemplo, se o usuário U vir a escolher uma configura ção na qual o maior saldo aceitável é zero, tem-se que parcelas positivas de vida deixarão de ser computadas logo que períodos de envelhecimento ace lerado forem compensados.

[0090] Desta forma, o sistema 1 é configurado para buscar compensar os momentos de envelhecimento acelerado, preferencialmente sem se preo cupar em compensar o excesso de vida acumulada.

[0091 ] Neste caso, o usuário U considera que ganhos com a otimização no uso dos meios de refrigeração 15 têm valor irrelevante face a um eventu al aumento da expectativa de vida do equipamento elétrico 10. Para isso, a invenção é configurada para não computar parcelas de vida positivas a partir do momento em que o saldo do banco de vida deixa de ser negativo, ou ou tro valor programado pelo usuário U.

[0092] Em uma configuração, nota-se que mesmo quando há um limite superior programado para o banco de vida BV, as parcelas positivas podem vir a continuar sendo registradas em um banco de vida auxiliar, que pode ser utilizado posteriormente para estudos, mas sem influenciar necessariamente na operação do sistema 1 de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos 10.

[0093] Com isso, tem-se uma configuração que compreende que o sal do do banco de vida BV seja salvo em um banco de dados (i.e., históricos) que pode ser consultado e copiado a qualquer momento. Isso permite que sejam realizados estudos sobre o comportamento térmico dos equipamentos elétricos 10 monitorados bem como o reaproveitamento da informação acu mulada em outro sistema 1 ou equipamento elétrico 10, como no caso em que se deseja que um novo sistema 1 ou equipamento elétrico 10 venha a substituir e continuar o trabalho de um sistema 1 ou equipamento elétrico 10 previamente utilizado.

[0094] Quando, ao longo dos anos, um equipamento elétrico 10 é tro cado por outro similar, o usuário U tem a opção de programar o saldo inicial do banco de vida BV no novo equipamento 10. Assim, o novo equipamento 10 pode ser configurado para continuar o trabalho do anterior sem contra tempos.

[0095] Esta configuração pode facilitar também a expansão do uso da invenção para novos equipamentos elétricos 10 e/ou máquinas que tenham projeto e histórico de uso similares.

[0096] Ademais, conforme já mencionado previamente, uma configura ção possível compreende que o sistema 1 de controle de resfriamento em equipamentos elétricos 10 é configurado para gerar ao menos uma saída S. Em uma configuração, por exemplo, a saída S pode ser configurada para emitir ao menos um alarme ao menos quando o módulo do balanço de vida BV ultrapassar ao menos um limite predeterminado pelo usuário U e/ou quando não é detectada uma tendência de diminuição do módulo do balanço de vida BV, por exemplo.

[0097] A saída S pode ser configurada na forma de avisos, notificações e autodiagnósticos de interesse do usuário U. Anomalias, alterações no perfil de uso do equipamento elétrico 10, perda de controle de vida e outros resul tados de análises da invenção podem vir a fazer parte desta saída S.

[0098] Fisicamente, a saída S configurada tal como um alarme pode ser configurada como um simples relé, que atende a um conjunto específico de alertas, uma comunicação em uma interface homem-máquina do equipa mento 10 ou um dado que pode ser enviado por uma porta de comunicação digital, como RS-485 ou Ethernet, para alimentar com dados computadores e sistemas de gestão.

[0099] Assim, uma configuração possível tem que, quando o meio de refrigeração 15 não for capaz de manter o envelhecimento da máquina den tro das margens da meta, um aviso será emitido. Também pode ser calcula da a verdadeira taxa de envelhecimento e a nova durabilidade projetada pa ra a máquina caso nenhuma providência seja tomada.

[00100] Conforme exposto anteriormente, uma configuração da presente invenção permite controlar os limites de ativação dos meios de refrigeração 15 ou gerar os parâmetros para controlar a intensidade dos mesmos, a de pender principalmente da infraestrutura disponível. [001 01 ] Neste sentido, uma configuração da presente invenção tem que o controle de resfriamento do equipamento elétrico 10 é configurado para compreender ao menos um dentre acionar seletivamente o meio de refrige ração 1 5, definir ao menos uma temperatura ideal Tideai ou definir o limiar operacional L_0.

[00102] Conforme será melhor descrito adiante, o limiar operacional U é preferencialmente configurado tal como uma faixa de temperaturas dentro da qual o sistema 1 pode definir a temperatura ideal Tideai de acionamento sele tivo do meio de refrigeração 1.

[00103] Em uma configuração, o usuário U deve programar os limiares operacionais U do controle de resfriamento. No caso, a faixa de temperatu ras (limiares operacionais L₀) na qual o sistema tem liberdade de posicionar a temperatura ideal Tideai do meio de refrigeração 15 deve ser escolhida de forma criteriosa. Isto porque se for permitido que o sistema escolha tempera turas acima do ponto de fulgor do óleo, o transformador não estará mais pro tegido termicamente e poderá incendiar-se.

[00104] Uma vez estabelecido um banco de vida BV e programados os limiares operacionais L₀ do controle de resfriamento, o sistema irá utilizar algum método para decidir, a cada momento, qual a temperatura de aciona mento ideal Tideai para os estágios de resfriamento.

[00105] Em concordância com o descrito anteriormente, a presente in venção compreende também um método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos 10, no qual os equipamentos elétricos 10 são confi gurados preferencialmente tal como transformadores elétricos mas podem ser alternativamente configurados tal como outras máquinas elétricas como reatores, por exemplo.

[00106] Em todo caso, o equipamento elétrico 10 compreende ao menos um conjunto de sensoriamento 30, ao menos um meio de refrigeração 15 e ao menos um controlador 20 eletricamente conectados entre si.

[00107] Conforme mencionado anteriormente, o conjunto de sensoria mento 30 compreende ao menos um dentre um sensor de temperatura, um sensor de umidade e um sensor de grandezas elétricas (multímetro, voltíme tro, amperímetro, etc.) e pode alternativamente compreender outros elemen- tos sensores extras, tais como sensores de vibração.

[00108] Em relação ao método de controle de resfriamento em equipa mentos elétricos 10 propriamente dito, este compreende uma etapa de obter ao menos um envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot, em que o en velhecimento de máquina teórico Acorrigidot é obtido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento teórico At e um parâmetro de deterioração teórico Dt.

[00109] Mais especificamente, o parâmetro de envelhecimento teórico At é calculado com base em ao menos uma temperatura de envelhecimento teórica 0t definida pelo usuário U, conforme já mencionado especialmente na equação 1 explanada previamente.

[00110] Complementarmente, o método da presente invenção é configu rado para considerar também a influência da um idade, além da temperatura. Esta influência é matematicamente modelada através da equação 2, citada anteriormente.

[00111 ] Assim, tem-se que o envelhecimento de máquina teórico Acorri gidot é obtido, por exemplo, através de parâmetros teóricos tal como mos tram principalmente as prévias equações 3 e 4, em que o parâmetro de en velhecimento teórico At é calculado com base em ao menos uma temperatu ra de envelhecimento teórica 0t definida pelo usuário U.

[00112] O método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos 10 compreende ainda uma etapa de obter ao menos um envelhecimento de máquina real Acorrigidor, similar à etapa descrita anteriormente.

[00113] O envelhecimento de máquina real Acorrigidor é obtido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento real Ar e um pa râmetro de deterioração real D_r, conforme mostra a equação 4 já descrita.

[00114] Nota-se que, nesta etapa, o parâmetro de envelhecimento real Ar é calculado com base em ao menos uma temperatura de envelhecimento real 0_r aferida pelo conjunto de sensoriamento 30.

[00115] Cumpre notar ainda que os parâmetros de envelhecimento teóri co e real, respectivamente At, A_r, são baseados em ao menos uma tempera tura no hotspot 25 e o parâmetro de deterioração é baseado em ao menos um parâmetro de um idade obtidos pelo conjunto de sensoriamento 30, tal como já explanado previamente.

[00116] O método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos 10 compreende também uma etapa de obter ao menos balanço de vida BV. Este parâmetro é preferencialmente obtido ao menos através de uma comparação entre o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot e o en velhecimento de máquina real Acorrigidor. Alternativamente, o balanço de vida pode ser obtido através de outras comparações e dados, conforme já descrito.

[00117] Deste modo, uma vez que o usuário U defina os parâmetros teó ricos para cálculo do envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot, ou se ja, defina a durabilidade ou velocidade de envelhecimento desejada, o ba lanço de vida BV começa a ser calculado.

[00118] Conforme já descrito, uma diferença proveniente da comparação mencionada é positiva quando o envelhecimento real é mais lento que a nominal e negativa quando é acelerado.

[00119] Em outras palavras, uma configuração preferencial compreende que o balanço de vida BV é configurado para ser computado em um saldo positivo quando o envelhecimento de máquina real Acorrigidor for menor que o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot e computar um saldo nega tivo quando o envelhecimento de máquina real Acorrigidor for maior que o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot.

[00120] Tal como já descrito, quando o balanço de vida BV apresenta um saldo total positivo, significa que existe a oportunidade de poupar o uso do meio de refrigeração 15 sem afetar a durabilidade garantida pelo fabri cante do equipamento elétrico 10, ou seja, o meio de refrigeração 15 pode vir a ser, por exemplo, desligado ou utilizado em menor quantidade sem que a durabilidade garantida pelo fabricante do equipamento elétrico 10 seja pre judicada.

[00121 ] Por outro lado, quando o balanço de vida BV apresenta um sal do total negativo, implica na necessidade de aumentar o uso do meio de re frigeração 15.

[00122] Zerado, o banco de vida BV indica que o uso do meio de refrige ração 15 está otimizado. [00123] Com isso, o método de controle de resfriamento em equipamen tos elétricos 10 é configurado para compreender uma etapa de controlar o resfriamento do equipamento elétrico 10 com base ao menos no balanço de vida BV.

[00124] Isto se dá preferencialmente no sentido de que o método da pre sente invenção é configurado para seletivamente alterar ao menos um den tre temperaturas de acionamento do meio de refrigeração 15 e uma intensi dade do resfriamento.

[00125] Além disso, uma configuração compreende uma etapa adicional de que quando um módulo do saldo do banco de vida BV é elevado e não é observada uma tendência de diminuição dentro de um intervalo de tempo programado, o usuário U é avisado de que o envelhecimento do equipamen to elétrico 10 está fora de controle.

[00126] Uma configuração permite que o saldo positivo seja computado enquanto o saldo do banco de vida BV estiver abaixo do limite superior do banco de vida BV. Em uma configuração, limites positivo e negativo do ban co de vida BV podem vir a ser programados individualmente pelo usuário U.

[00127] Neste cenário, é informado ao usuário U o envelhecimento de máquina real Acorrigidor (velocidade real de envelhecimento juntamente com uma nova expectativa de vida calculada), similar ao já descrito anteriormen- te.

[00128] Conforme mencionado, o método da presente invenção pode ser configurado para compreender ainda uma etapa adicional na qual as parce las positivas podem vir a continuar sendo registradas em um banco de vida auxiliar, que pode ser utilizado posteriormente para estudos, mas sem influ enciar necessariamente nas demais etapas do método proposto.

[00129] Adicionalmente, o método pode compreender também uma eta pa de gerar ao menos uma saída S, configurada, por exemplo, para emitir ao menos um alarme ao menos quando o módulo do balanço de vida BV ultra passar ao menos um limite pré-determinado pelo usuário U e/ou quando não é detectada uma tendência de diminuição do módulo do balanço de vida BV, por exemplo.

[00130] O método de controle de resfriamento em equipamentos elétri- cos 10 é configurado para permitir controlar os limites de ativação dos meios de refrigeração 15 ou gerar os parâmetros para controlar a intensidade dos mesmos, a depender da infraestrutura disponível.

[00131 ] Neste sentido, preferencialmente compreende ainda uma etapa de definir ao menos uma temperatura ideal Tideai de acionamento seletivo do meio de refrigeração 15 dentro de ao menos um limiar operacional U, em que este limiar operacional U deve ser entendido tal como uma faixa de temperaturas possuindo as características previamente mencionadas.

[00132] Assim, o método da presente invenção é configurado para per mitir que o usuário U programe os limiares operacionais U do controle de resfriamento.

[00133] Com isso, uma vez estabelecido um banco de vida BV e pro gramados os limiares operacionais U do controle de resfriamento, o sistema irá utilizar algum método para decidir, a cada momento, qual a temperatura de acionamento ideal Tideai para os estágios de resfriamento.

[00134] Em concordância com o sistema e métodos ora descritos, a pre sente invenção compreende ainda um equipamento elétrico 10 compreen dendo ao menos um conjunto de sensoriamento 30, ao menos um meio de refrigeração 15 e ao menos um controlador 20 eletricamente conectados entre si.

[00135] O conjunto de sensoriamento 30 compreende ao menos um den tre um sensor de temperatura, um sensor de um idade e um sensor de gran dezas elétricas, e pode incluir outros sensores tal qual explanado previamen te.

[00136] De acordo com as características previamente mencionadas, o resfriamento do equipamento elétrico 10 é configurado para ser controlado com base ao menos em um balanço de vida BV, configurado com um limite superior e um limite inferior definidos individualmente.

[00137] Uma configuração tem que o balanço de vida BV é obtido ao menos através de uma comparação entre um envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot e um envelhecimento de máquina real Acorrigidor confor me já descrito, em que o balanço de vida BV é configurado para ser compu tado em um saldo positivo quando o envelhecimento de máquina real Acorri- gidor for menor que o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot e com putar um saldo negativo quando o envelhecimento de máquina real Acorrigi- dor for maior que o envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot.

[00138] Em outras palavras, uma configuração permite que o saldo posi tivo seja computado enquanto o saldo do banco de vida BV estiver abaixo do limite superior do banco de vida BV.

[00139] O envelhecimento de máquina teórico Acorrigidot é obtido atra vés de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento teórico At e um parâmetro de deterioração teórico Dt, o parâmetro de envelhecimento teórico At sendo calculado com base em ao menos uma temperatura de en velhecimento teórica 0t definida pelo usuário U, principalmente de acordo com a equação 3 já descrita.

[00140] Por sua vez, o envelhecimento de máquina real Acorrigidor é obtido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento real Ar e um parâmetro de deterioração real D_r, o parâmetro de envelhecimento real Ar sendo calculado com base em ao menos uma temperatura de enve lhecimento real 0_r aferida pelo conjunto de sensoriamento 30, principalmen te de acordo com a equação 4 já descrita.

[001 41 ] Assim, em uma configuração, é definida ao menos uma tempe ratura ideal Tideai de acionamento seletivo do meio de refrigeração 1 5 dentro de ao menos um limiar operacional U, que, conforme já descrito previamen- te, é configurado tal como uma faixa de temperaturas dentro da qual pode-se definir a temperatura ideal Tideai de acionamento seletivo do meio de refrige ração 15.

[00142] Assim sendo, o controle de resfriamento do equipamento elétrico 10 é configurado para compreender ao menos um dentre acionar seletiva mente o meio de refrigeração 15, definir ao menos uma temperatura ideal Tideai, definir o limiar operacional L₀.

[00143] Conforme descrito, os parâmetros de envelhecimento teórico e real At, Ar são baseados em ao menos uma temperatura no hotspot 25 e o parâmetro de deterioração é baseado em ao menos um parâmetro de umi- dade obtidos pelo conjunto de sensoriamento 30.

[00144] Em relação ao balanço de vida BV, tal como já citado, este é configurado para ser positivo quando a taxa de envelhecimento nominal é maior que a taxa de envelhecimento real e negativa quando o parâmetro de envelhecimento real é maior que o parâmetro de envelhecimento nominal, em que uma parcela de vida negativa é computada ao balanço de vida BV quando é calculado um envelhecimento acelerado, e uma parcela de vida positiva é computada ao balanço de vida BV quando é calculado um enve lhecimento retardado.

[00145] Assim sendo, o equipamento elétrico 10 é configurado para sele tivamente alterar ao menos um dentre temperaturas de acionamento do meio de refrigeração 15 e uma intensidade do resfriamento.

[00146] Ainda, uma configuração do equipamento elétrico 10 permite gerar ao menos uma saída S, configurada, por exemplo, para emitir um alarme ao menos quando o módulo do balanço de vida BV ultrapassar ao menos um limite pré-determinado pelo usuário U e quando não é detectada uma tendência de diminuição do módulo do balanço de vida BV.

[00147] Ainda, tem-se em uma configuração que o saldo do banco de vida BV é armazenado em um banco de dados, conforme já explanado.

[00148] Deste modo, com as características descritas acima, observa-se que a presente invenção pode controlar o limiar operacional L₀ dos meios de refrigeração 15 ou gerar os parâmetros para controlar a intensidade dos mesmos, a depender da infraestrutura disponível.

[00149] De maneira geral, a figura 5 exemplifica uma topologia possível à luz das características da presente invenção ora descritas previamente.

[00150] Nesta figura, evidencia-se a integração e interação dos elemen tos da presente invenção incluindo o conjunto de sensoriamento 30 e o equipamento elétrico 10 já dotado dos meios de refrigeração 15, dentre ou tros. Mostra também uma interface com o usuário U, que pode ser direta ou via um sistema computacional. Observa-se que alguns elementos detalha dos nas demais figuras, principalmente figuras 1 a 4, aparecem simplifica- damente na figura 5.

[00151 ] Observa-se que a presente invenção pode estar instalada em um sistema computacional distante do equipamento elétrico 10 ou em um aparelho dedicado, podendo inclusive fazer parte do painel de sensores do referido equipamento 10.

[00152] Portanto, de maneira geral, a presente invenção é configurada para encadear métodos de análise de envelhecimento, balanço de vida BV e controle de meios de refrigeração 15 para controlar de maneira eficiente o envelhecimento de um equipamento elétrico 10 através de dados de tempe ratura e outras variáveis que podem vir a influenciar o tempo de vida do refe rido equipamento 10. A invenção pode também analisar dados obtidos para aprimorar a operação dos métodos encadeados e fornecer informação útil ao usuário U.

[00153] A fim de exemplificar uma configuração possível da presente invenção, tem-se o Exemplo 1 a seguir.

Exemplo 1

[00154] Conforme mencionado, este exemplo compreende meramente uma possível implementação da presente invenção e não deve ser entendi do como uma limitação da mesma, de modo que outras configurações equi valentes podem ser igualmente implementadas e atingir os mesmos efeitos técnico-funcionais.

[00155] A princípio, tem-se que uma pluralidade de dados de entrada pode ser considerada. Por exemplo, pode-se considerar a temperatura do óleo, corrente nos fios do enrolamento, temperatura no hotspot 25, umidade dissolvida no óleo, temperatura ambiente, estado atual dos meios de refrige ração 15, dentre outros como sinais e dados que podem vir a ser relevantes para a implementação e operação da invenção, seja na parte de cálculo de envelhecimento, balanço de vida BV, comando ou análise gerais.

[00156] Neste caso, será considerado que só é possível atuar sobre ao menos um limiar operacional U, definindo também a temperatura ideal Tideai para ligar os meios de refrigeração 15. Esses controles podem ser enviados por meio de sinais analógicos, digitais ou portas de comunicação, podendo haver uma temperatura ideal Tideai para ativação e desativação para cada estágio de resfriamento.

[00157] Assim, o usuário U deve programar o limiar operacional U dese jado. No caso deste exemplo, a faixa de temperaturas na qual pode-se posi cionar o limiar operacional L₀ deve ser escolhida de forma criteriosa, pois se for permitido que se escolha temperaturas acima do ponto de fulgor do óleo, o equipamento elétrico 10 não estará mais protegido termicamente e poderá incendiar-se, dentre outras situações indesejadas que podem vir a ocorrer.

[00158] Uma vez estabelecido um banco de vida BV e programados os limiares operacionais U, será utilizado algum método para decidir, a cada momento, qual a temperatura de acionamento ideal Tideai para os estágios de resfriamento.

[00159] Existem vários métodos possíveis para serem implementados, como os estocásticos ou a inteligência artificial. Em uma configuração, é possível inclusive adotar um método tão simples quanto um controle“ON- OFF, no qual havendo saldo negativo o meio de refrigeração 15 é acionado e havendo saldo positivo, só se liga o meio de refrigeração 15 se a tempera tura atingir o limite de segurança operacional. Entretanto, esta é uma manei ra muito ineficiente de realizar o controle.

[00160] Por combinar simplicidade e eficiência, nesse Exemplo 1 toma remos o amplamente estudado controle Proporcional Integral Derivativo (PID) como o mecanismo de escolha.

[00161 ] Simplificadamente, um controle PID como o da figura 4 opera de acordo com a seguinte função de transferência da equação 5:

[00162] As constantes Kp, Ki e KD do PID podem ser escolhidas pelo usuário U, que também pode escolher quais serão delegados para o próprio sistema otimizar ao longo da operação.

[00163] Em relação a estas constantes, tem-se:

[00164] Controle P proporcional, Kp: Verifica a diferença D entre A e J_Sio, ajusta um Ton e Totr, D T°, de acordo. Neste exemplo, é tido como ele mento principal do controle.

[00165] Controle Integral, Ki: Considera AA anteriores, corrige o ajuste de AT^b. É configurado para impedir que erros anteriores se acumulem.

[00166] Controle Diferencial, KD: Observa a variação do A_Á, corrige ajus te de à T° . É configurado como um amortecedor que previne ajustes abrup tos. [00167] Uma vez escolhido envelhecimento de máquina teórico Acorrigi- dot, o controle PID regulará constantemente as temperaturas Ton e Totr ideais dentro dos limiares de operação U para manter o banco de vida BV em zero ou próximo a este valor.

[00168] Neste sentido, principalmente no contexto do Exemplo 1 , tem-se que o controlador PID é configurado para ajustar as temperaturas Ton e Toff e também medir ainda por quanto tempo os meios de refrigeração permanece rão ligados, atuando portanto em uma análise de envelhecimento em um período calculando uma variação de envelhecimento em relação a um pa drão.

[00169] Ainda, tem-se que há a possibilidade de que outros sensores venham a ser implementados em concordância com a presente invenção e com as características descritas.

[00170] Por exemplo, caso sensores de temperatura ambiente sejam conectados à invenção, os métodos de análise citados acima são melhora dos, pois se torna mais fácil diferenciar as causas do aumento no esforço dos meios de refrigeração 15.

[00171 ] Desta forma, unindo o cálculo e cômputo dos envelhecimentos de máquina teórico e real Acorrigidot, Acorrigidor, a obtenção do banco de vida BV e o controle de refrigeração principalmente em função destes parâ metros, a presente invenção é configurada para controlar ao menos os mei os de refrigeração 15 de um equipamento elétrico 10 de forma eficiente.

[00172] Uma vez que o sistema registra em histórico as decisões de con trole dos meios de refrigeração 15, suas tendências crescentes de exigência podem ser detectadas por meio de análises por métodos comparativos esto- cásticos ou reconhecimento de padrões proporcionados pela inteligência artificial, por exemplo. Assim, o usuário U é avisado sobre uma possível per- da de eficiência dos meios de refrigeração 15 ou crescente inadequação fa ce a mudanças na condição de operação do equipamento elétrico 10.

[00173] Uma maior solicitação dos meios de refrigeração 15 para atingir a mesma taxa de envelhecimento, apesar da condição de carga/clima poder permanecer a mesma, indicia a perda de eficiência dos meios de refrigera ção 15, por exemplo. [00174] Desta maneira, são alcançados os objetivos da presente inven ção, permitindo ainda que os proprietários dessas máquinas - como conces sionárias de energia elétrica, por exemplo - tenham maior controle sobre seu plano de investimentos (CAPEX) e operação/manutenção (OPEX).

[00175] Além disso, possibilita que os gestores do equipamento elétrico

10 planejem sua manutenção ou readequação antes que a situação se torne crítica, consequentemente permitindo que setores de engenharia destes não precisem aplicar seu tempo de trabalho preocupando-se com mudanças das condições operativas desses equipamentos elétricos 10 muito frequente- mente.

[00176] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, de ve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possí veis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 . Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos (10) compreendendo ao menos um conjunto de sensoriamento 30, ao menos um meio de refrigeração (15) e ao menos um controlador (20) eletri camente conectados entre si, o sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elétricos (10) sendo caracterizado pelo fato de que é configu rado para obter ao menos um envelhecimento de máquina teórico (Acorrigi- dot), um envelhecimento de máquina real (Acorrigidor) e um balanço de vida (BV) e definir ao menos uma temperatura ideal (Tideai) de acionamento sele tivo do meio de refrigeração (15) dentro de ao menos um limiar operacional (Lo),

em que o envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot) é ob tido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento teóri co (At) e um parâmetro de deterioração teórico (Dt), o parâmetro de envelhe cimento teórico (At) sendo calculado com base em ao menos uma tempera tura de envelhecimento teórica (0t) definida pelo usuário (U),

em que o envelhecimento de máquina real (Acorrigidor) é obtido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento real (Ar) e um parâmetro de deterioração real (D_r), o parâmetro de envelhecimento real (Ar) sendo calculado com base em ao menos uma temperatura de envelhe cimento real (0_r) aferida pelo conjunto de sensoriamento 30,

em que o balanço de vida (BV) é obtido ao menos através de uma comparação entre o envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot) e o envelhecimento de máquina real (Acorrigidor), o balanço de vida (BV) sen do configurado para ser computado em um saldo positivo quando o envelhe cimento de máquina real (Acorrigidor) for menor que o envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot) e computar um saldo negativo quando o enve lhecimento de máquina real (Acorrigidor) for maior que o envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot),

o sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos (10) sendo configurado para controlar o resfriamento do equipamento elétrico (10) com base ao menos no balanço de vida (BV).

2. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé- tricôs (10), de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que o controle de resfriamento do equipamento elétrico (10) é configurado para compreender ao menos um dentre acionar seletivamente o meio de refrige ração (1 5) e definir ao menos uma temperatura ideal (Tideai).

3. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos (10), de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que os parâmetros de envelhecimento teórico e real (At, Ar) são baseados em ao menos uma temperatura no hotspot (25) e o parâmetro de deterioração (Dt, D_r) é baseado em ao menos um parâmetro de um idade obtidos pelo conjun to de sensoriamento (30).

4. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos (10), de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que o balanço de vida (BV) é positivo quando a taxa de envelhecimento nominal é maior que a taxa de envelhecimento real e negativa quando o parâmetro de envelhecimento real é maior que o parâmetro de envelhecimento nominal, em que

uma parcela de vida negativa é computada ao balanço de vida (BV) quando é calculado um envelhecimento acelerado, e

uma parcela de vida positiva é computada ao balanço de vida (BV) quando é calculado um envelhecimento retardado.

5. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que é configurado para seletivamente alterar ao menos um dentre temperaturas de acionamento do meio de refrigeração (15) e uma intensidade do resfriamen to.

6. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que é configurado para gerar ao menos uma saída (S), em que a saída (S) pode ser configurada para emitir um alarme em ao menos um dentre quando o módulo do balanço de vida (BV) ultrapassar ao menos um limite pré- determinado pelo usuário ou quando não é detectada uma tendência de di minuição do módulo do balanço de vida (BV).

7. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé- tricôs (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o limiar operacional (U) é configurado tal como uma faixa de temperaturas dentro da qual o sistema (1 ) pode definir a temperatura ideal (Tideai) de acio namento seletivo do meio de refrigeração (15).

8. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos (10), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensoriamento (30) compreende ao menos um dentre um sen sor de temperatura, um sensor de umidade e um sensor de grandezas elétri cas.

9. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elé tricos (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que é configurado para que possa ser definido ao menos um limite superior do banco de vida (BV) e um limite inferior do banco de vida (BV), em que cada limite é definido individualmente.

10. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elétricos (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o saldo positivo é computado enquanto o saldo do banco de vida (BV) estiver abaixo do limite superior do banco de vida (BV), caso seja determi nado tal limite.

11. Sistema (1 ) de controle de resfriamento em equipamentos elétricos (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o histórico do saldo do banco de vida (BV) é armazenado em um banco de dados.

12. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), o equipamento elétrico (10) compreendendo ao menos um conjunto de sensoriamento (30), ao menos um meio de refrigeração (15) e ao menos um controlador (20) eletricamente conectados entre si, o método de controle de resfriamento em equipamentos elétricos (15) sendo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

- Obter ao menos um envelhecimento de máquina teórico (Acor- rigidot) e obter ao menos um envelhecimento de máquina real (Acorrigidor);

- Obter ao menos balanço de vida (BV);

- Controlar o balanço de vida (BV) do equipamento elétrico (10) com base ao menos no resfriamento, em que

o controle do balanço de vida (BV) do equipamento elétrico (10) com base ao menos no resfriamento compreende ao menos definir ao me nos uma temperatura ideal (Tideai) de acionamento seletivo do meio de refri geração (15) dentro de um limiar operacional (U).

13. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot) é obtido através de ao me nos um dentre um parâmetro de envelhecimento teórico (At) e um parâmetro de deterioração teórico (Dt), o parâmetro de envelhecimento teórico (At) sen do calculado com base em ao menos uma temperatura de envelhecimento teórica (0t) definida pelo usuário.

14. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o envelhecimento de máquina real (Acorrigidor) é obtido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento real (Ar) e um parâmetro de de terioração real (D_r), o parâmetro de envelhecimento real (Ar) sendo calculado com base em ao menos uma temperatura de envelhecimento real (0_r) aferi da pelo conjunto de sensoriamento (30).

15. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de obter ao menos balanço de vida (BV) é configurada para que o ba lanço de vida (BV) seja obtido ao menos através de uma comparação entre o envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot) e o envelhecimento de máquina real (Acorrigidor), o balanço de vida (BV) sendo configurado para ser computado em um saldo positivo quando o envelhecimento de máquina real (Acorrigidor) for menor que o envelhecimento de máquina teórico (Acor rigidot) e computar um saldo negativo quando o envelhecimento de máquina real (Acorrigidor) for maior que o envelhecimento de máquina teórico (Acorri gidot).

16. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar o balanço de vida (BV) do equipamento elétrico (10) com base ao menos no resfriamento é configurada para compreender ao menos um dentre acionar seletivamente o meio de refrigeração (15) e definir ao menos uma temperatura ideal (Tideai).

17. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os parâmetros de envelhecimento teórico e real (At, Ar) são baseados em ao menos uma temperatura (Thsp) no hotspot (20) e o parâmetro de deteriora ção (Dt, D_r) é baseado em ao menos um parâmetro de um idade obtidos pelo conjunto de sensoriamento (30).

18. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de obter ao menos balanço de vida (BV) é configurada de modo que o balanço de vida (BV) é positivo quando a taxa de envelhecimento nominal é maior que a taxa de envelhecimento real e negativa quando o parâmetro de envelhecimento real é maior que o parâmetro de envelhecimento nominal, em que

uma parcela de vida negativa é somada ao balanço de vida (BV) quando é calculado um envelhecimento acelerado, e

uma parcela de vida positiva é somada ao balanço de vida (BV) quando é calculado um envelhecimento retardado.

19. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a etapa de controlar o resfriamento do equipamento elétrico (10) com base ao menos no balanço de vida (BV) é configurada para seletivamente alterar ao menos um dentre temperaturas de acionamento do meio de refrigeração (15) e uma intensidade do resfriamento.

20. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa adicional de gerar ao menos uma saída (S), em que a saída (S) é configurada para emitir ao menos um alarme, em que esta etapa é configurada para ser realizada em ao menos um dentre quando o módulo do balanço de vida (BV) ultrapassar ao menos um limite pré- determinado pelo usuário ou quando não é detectada uma tendência de di- minuição do módulo do balanço de vida (BV).

21. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o limiar operacional (U) é configurado tal como uma faixa de temperaturas dentro da qual pode ser definida a temperatura ideal (Tideai) de acionamento seletivo do meio de refrigeração (15).

22. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa adicional de definir ao menos um limite supe rior do banco de vida (BV) e um limite inferior do banco de vida (BV), em que cada limite é definido individualmente.

23. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o saldo positivo é computado enquanto o saldo do banco de vida (BV) estiver abaixo do limite superior do banco de vida (BV), quando houver tal limite.

24. Método de controle de resfriamento em equipamentos elétri cos (10), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma etapa adicional de armazenar o saldo do banco de vida (BV) em um banco de dados.

25. Equipamento elétrico (10) compreendendo ao menos um conjunto de sensoriamento, ao menos um meio de refrigeração (15) e ao menos um controlador (20) eletricamente conectados entre si, o equipamen to elétrico (10) sendo caracterizado pelo fato de que é configurado para con trolar o resfriamento do equipamento elétrico (10) com base ao menos no balanço de vida (BV),

em que o balanço de vida (BV) é obtido ao menos através de uma comparação entre um envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot) e um envelhecimento de máquina real (Acorrigidor), o balanço de vida (BV) sendo configurado para ser computado em um saldo positivo quando o en velhecimento de máquina real (Acorrigidor) for menor que o envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot) e computar um saldo negativo quando o envelhecimento de máquina real (Acorrigidor) for maior que o envelhecimen to de máquina teórico (Acorrigidot), em que o envelhecimento de máquina teórico (Acorrigidot) é ob tido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento teóri co (At) e um parâmetro de deterioração teórico (Dt), o parâmetro de envelhe cimento teórico (At) sendo calculado com base em ao menos uma tempera tura de envelhecimento teórica (0t) definida pelo usuário,

em que o envelhecimento de máquina real (Acorrigidor) é obtido através de ao menos um dentre um parâmetro de envelhecimento real (Ar) e um parâmetro de deterioração real (D_r), o parâmetro de envelhecimento real (Ar) sendo calculado com base em ao menos uma temperatura de envelhe cimento real (0_r) aferida pelo conjunto de sensoriamento,

em que é definida ao menos uma temperatura ideal (Tideai) de acionamento seletivo do meio de refrigeração (15) dentro de ao menos um limiar operacional (U).

26. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

25, caracterizado pelo fato de que o controle de resfriamento do equipamen to elétrico (10) é configurado para compreender ao menos um dentre acionar seletivamente o meio de refrigeração (15), definir ao menos uma temperatu ra ideal (Tideai), definir o limiar operacional (U).

27. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

26, caracterizado pelo fato de que os parâmetros de envelhecimento teórico e real (At, Ar) são baseados em ao menos uma temperatura no hotspot (25) e o parâmetro de deterioração (Dt, Dr) é baseado em ao menos um parâme tro de um idade obtidos pelo conjunto de sensoriamento.

28. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

27, caracterizado pelo fato de que o balanço de vida (BV) é configurado para ser positivo quando a taxa de envelhecimento nominal é maior que a taxa de envelhecimento real e negativa quando o parâmetro de envelhecimento real é maior que o parâmetro de envelhecimento nominal, em que

29. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que é configurado para seletivamente alterar ao menos um dentre temperaturas de acionamento do meio de refrigeração (15) e uma intensidade do resfriamento.

30. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

29, caracterizado pelo fato de que é configurado para gerar ao menos uma saída (S), em que a saída (S) é configurada para emitir um alarme ao menos quando o módulo do balanço de vida (BV) ultrapassar ao menos um limite pré-determinado pelo usuário e quando não é detectada uma tendência de diminuição do módulo do balanço de vida (BV).

31. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

30, caracterizado pelo fato de que o limiar operacional (U) é configurado tal como uma faixa de temperaturas dentro da qual o sistema (1 ) pode definir a temperatura ideal (Tideai) de acionamento seletivo do meio de refrigeração (15).

32. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

31 , caracterizado pelo fato de que o conjunto de sensoriamento compreende ao menos um dentre um sensor de temperatura, um sensor de umidade e um sensor de grandezas elétricas.

33. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

32, caracterizado pelo fato de que é configurado para que seja definido ao menos um limite superior do banco de vida (BV) e um limite inferior do banco de vida (BV), em que cada limite é definido individualmente.

34. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

33, caracterizado pelo fato de que o saldo positivo é computado enquanto o saldo do banco de vida (BV) estiver abaixo do limite superior do banco de vida (BV), quando houver tal limite.

35. Equipamento elétrico (10), de acordo com a reivindicação

34, caracterizado pelo fato de que o saldo do banco de vida (BV) é armaze nado em um banco de dados.