BR202012013012U2 - Caixa elétrica de proteção individual para aparelhos elétricos, eletrônicos ou eletroeletrônicos - Google Patents

Abstract

Caixa elétrica de proteção individual para aparelhos elétricos, eletrônicos ou eletroeletrônicos. O presente modelo refere-se a uma caixa elétrica de proteção individual, destinada ao comando e proteção de aparelhos elétricos, eletrônicos ou eletroeletrônicos. As caixas elétricas de proteção individual do estado da técnica compreendem, normalmente, uma tomada (1), um disjuntor (2), uma caixa para acomodação dos componentes (3) e uma tampa de acabamento (4) para a proteção contra curtos-circuitos e sobrecargas. O presente modelo compreende, adicionalmente, uma placa de circuito impresso (5) para a proteção contra sobretensões. É prevista também a utilização de disjuntores (2) diferenciais, para uma adicional proteção contra fuga de corrente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Modelo de Utilidade para "CAIXA ELÉTRICA DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL PARA APARELHOS ELÉTRICOS, ELETRÔNICOS OU ELETROELETRÔNICOS". O presente modelo refere-se a uma caixa elétrica de proteção individual, destinada ao comando e proteção individual de aparelhos elétri- cos, eletrônicos ou eletroeletrônicos. As caixas elétricas de proteção indivi- dual do estado da técnica compreendem, normalmente, uma tomada, um disjuntor, uma caixa para acomodação dos componentes e uma tampa de acabamento para a proteção contra curtos-circuitos e sobrecargas. O pre- sente modelo compreende, adicionalmente, uma placa de circuito impresso para a proteção contra sobretensões.

Descrição do estado da técnica As caixas elétricas de proteção individual disponíveis atualmente são dispositivos destinados ao comando e proteção individual de aparelhos elétricos, eletrônicos ou eletroeletrônicos. Estes tipos de aparelhos são ex- tremamente sensíveis a surtos de tensão, necessitando de uma proteção maior. Adicionalmente, tais aparelhos geralmente possuem alto valor agre- gado, bem como possíveis informações que podem ser perdidas no caso de queima de aparelhos. Por este motivo necessitam de uma proteção especial diferente da proteção utilizada nos circuitos que alimentam outros produtos mais simples.

Como exemplos, podem ser citados os computadores, TVs, apa- relhos de ar condicionado, micro-ondas, copiadoras, lava-louças, lavadoras, secadoras, e diversas outras máquinas e equipamentos.

Assim, as caixas elétricas de proteção individual do estado da técnica apresentam dispositivos para a proteção contra curtos-circuitos e sobrecargas, causados, geralmente, por fios desencapados, falhas na insta- lação, excesso de carga, diversos equipamentos conectados à mesma to- mada ou circuito, entre outros.

Sobrecargas podem gerar uma grande corrente elétrica, ou seja, a corrente elétrica que atravessa a rede durante uma sobrecarga pode supe- rar a capacidade de condução dos fios e cabos, provocando o aquecimento destes cabos, danificando seu isolamento.

Curto-circuito, por outro lado, é uma corrente elétrica muito su- perior à capacidade de condução dos fios e cabos, geralmente devido à re- dução abrupta da impedância em alguma parte da linha de transmissão. Ge- ralmente, estes problemas são derivados da junção de um fio elétrico a ou- tro, tornando a impedância nula entre os mesmos naquele ponto. Deste mo- do, do ponto de vista elétrico, curtos podem ser definidos como uma região em um circuito elétrico na qual a diferença de potencial é nula. Curtos- circuitos provocam reações violentas, visto que dissipam a energia transmiti- da pela rede instantaneamente. Reações como explosões, calor e faíscas podem ser esperadas.

Assim, sobrecargas e curtos-circuitos são uma das principais causas de incêndios em instalações elétricas, sejam elas mal conservadas ou com erros de dimensionamento, sendo considerados de grandes riscos a segurança de pessoas e de patrimônio.

Para evitar ambos os problemas, geralmente são utilizados dis- juntores, que são dispositivos, preferencialmente eletromecânicos, que fun- cionam como interruptores automáticos, ou seja, são configurados para in- terromper o circuito elétrico quando a corrente ultrapassar um valor dimensi- onado. Após a interrupção do circuito por um disjuntor, um técnico pode re- solver o problema que causou tal interrupção, e rearmar manualmente tal dispositivo.

Por este motivo, os disjuntores são extremamente úteis na pro- teção de equipamentos elétricos, eletrônicos ou eletroeletrônicos. Para facili- tar o uso dos disjuntores com esta finalidade, foram criadas as caixas elétri- cas de proteção individual. Essas caixas geralmente são formadas por uma tomada conectada eletricamente a um disjuntor. São previstas, ainda, uma caixa para acomodação dos componentes e uma tampa de acabamento.

Assim, entende-se que as atuais caixas elétricas de proteção in- dividual disponíveis no mercado são dispositivos de proteção individual de aparelhos somente contra curtos-circuitos e sobrecargas. Infelizmente, tais caixas não são aplicáveis à proteção de surtos de tensão ou à detecção de fugas de corrente.

Surtos de tensão são, geralmente, causados por descargas at- mosféricas, e podem ocasionar problemas como a queima de aparelhos, explosões e faíscas, por exemplo. Já as fugas de corrente são as principais causadores de choques elétricos em usuários que façam uso de equipamen- tos eletrônicos.

Objetivos do modelo de utilidade Diante do exposto, é um objetivo da presente modelo proporcio- nar uma caixa elétrica de proteção individual que seja configurada para pro- teger equipamentos elétricos contra curtos-circuitos, sobrecargas e surtos de sobretensão.

Adicionalmente, é outro objetivo da presente invenção detectar e proteger os equipamentos elétricos contra fugas de corrente.

Breve descrição do modelo Tais objetivos são alcançados por meio de uma caixa elétrica de proteção individual compreendendo ao menos uma tomada, um disjuntor, uma caixa para acomodação dos componentes e uma tampa de acabamen- to. O disjuntor é eletricamente conectado a uma rede elétrica de alimentação e à tomada, sendo essa tomada utilizada para alimentar um equipamento eletrônico. A caixa elétrica de proteção individual compreende, adicional- mente, uma placa de circuito impresso configurada para prover uma prote- ção contra sobretensões para o equipamento eletrônico.

Breve Descrição dos Desenhos O presente modelo será, a seguir, mais detalhadamente descrito com base em um exemplo de execução representado pelos desenhos. As figuras mostram: Figura 1 - é uma representação de uma caixa elétrica de prote- ção individual do estado da técnica;

Figura 2 - é uma representação de uma caixa elétrica de prote- ção individual de acordo com o presente modelo;

Figura 3 - é uma vista em perspectiva da placa de circuito im- presso, característica principal da presente invenção;

Figura 4 - é uma vista explodida de uma caixa elétrica de prote- ção individual de acordo com o presente modelo, incluindo elementos opcio- nais de construção;

Figura 5 - é uma vista frontal de uma caixa elétrica de proteção individual de acordo com o presente modelo, apresentando a caixa como vista por um usuário; e Figura 6 - é uma vista em perspectiva de uma caixa elétrica de proteção individual montada de acordo com o presente modelo, sem a tam- pa de acabamento.

Descrição Detalhada das Figuras Afigura 1 ilustra uma caixa elétrica de proteção individual do es- tado da técnica. Como previamente explanado, essas caixas protetoras dis- poníveis no mercado geralmente são formadas por uma tomada 1, um dis- juntor 2, uma caixa para acomodação dos componentes 3 e uma tampa de acabamento 4. A tomada 1 e o disjuntor 2 são eletricamente conectados, e a caixa para acomodação dos componentes 3 deve possuir ainda uma entrada elétrica para os cabos provenientes de uma rede elétrica de alimentação, que geralmente são conectados ao disjuntor 2. Obviamente, os disjuntores previstos para a presente invenção podem ser os disjuntores 2 utilizados no estado da técnica, como, por exemplo, disjuntores 2 unipolares, para uma alimentação formada somente por uma fase e um neutro (sistemas monofá- sicos), ou disjuntores 2 bipolares, para uma alimentação formada por duas fases (sistemas bifásicos). Embora não previstos nos testes de campo, o único fator limitante para a utilização de disjuntores trifásicos é o espaço físi- co. Já a tampa de acabamento 4 deve possuir furos para permitir a visualização de um LED indicador de funcionamento, e acesso tanto do dis- juntor 2, quanto da tomada 1, possuindo a função adicional de proteger o usuário do contato direto com qualquer tipo de elemento elétrico energizado, como por exemplo os fios da rede elétrica e os contatos do disjuntor 2 ou da tomada 1, além de proteger os componentes contra, por exemplo, pó e inse- tos, entre outros. Obviamente, essa tampa de acabamento 4 pode ser adi- cionalmente trabalhada para constituir um adereço ornamental, sem prejuízo ao seu funcionamento.

Deste modo, um equipamento elétrico pode ser alimentado ele- tricamente ao ser conectado à rede elétrica de alimentação por meio da to- mada 1 da caixa elétrica de proteção individual. Como a tomada 1 está em contato elétrico direto com o disjuntor 2, em caso de problemas de curto- circuito ou sobrecarga na rede de alimentação, o disjuntor 2 irá automatica- mente desarmar, impedindo assim a passagem de corrente elétrica para a tomada 1 e consequentemente para o aparelho elétrico a ela conectado.

Após solucionado o problema, o usuário pode rearmar o disjun- tor 2 para que a corrente elétrica possa fluir novamente e o equipamento elétrico retome a seu uso normal. Por estes motivos, os furos na tampa de acabamento 4 devem permitir a visualização e acesso tanto do disjuntor 2, quanto da tomada 1. A caixa elétrica de proteção individual do presente modelo é ilus- trada pela figura 2. Analogamente as técnicas anteriores, a caixa compreen- de, em sua configuração preferencial, uma tomada 1, um disjuntor 2, uma caixa para acomodação dos componentes 3 e uma tampa de acabamento 4. O foco do presente modelo é a adição de uma placa de circuito impresso 5, configurada para prover uma proteção adicional contra sobretensões, tam- bém denominadas de surtos de tensão. Como previamente explanado, tais surtos são, geralmente, causados por descargas atmosféricas, e podem o- casionar problemas como a queima de aparelhos, explosões e faíscas, por exemplo.

Ainda, o presente modelo prevê também uma configuração adi- cional em que os disjuntores 2 utilizados sejam disjuntores diferenciais, tam- bém denominados de disjuntores DR, que além de proporcionar a proteção contra curto-circuito e sobrecarga, são configurados para detectar e proteger o aparelho eletrônico a eles conectado contra fugas de corrente, que, como explicado, podem causar choques elétricos em usuários que façam uso do equipamento eletrônico, do disjuntor 2 ou mesmo entrem em contato com a caixa elétrica de proteção individual. Somente o espaço físico da caixa limita o uso de sistemas separados, como, por exemplo, disjuntores e adicional- mente um circuito de proteção DR.

Preferencialmente, ao instalar a caixa de proteção, deve-se co- nectar os fios da rede elétrica de alimentação ao disjuntor 2, conectar os fios do disjuntor 2 à placa de circuito impresso 5, conectar os fios da placa de circuito impresso 5 à tomada 1, encaixar a tomada 1, o disjuntor 2 e a placa de circuito impresso 5 na caixa para acomodação dos componentes 3. Por fim, a tampa de acabamento 4 é encaixada sobre o sistema, e provê a pro- teção do usuário aos componentes energizados, bem como dos componen- tes contra pó, insetos e similares.

Na configuração preferencial e simplificada da presente inven- ção a configuração acima exemplificada determina um circuito em série, em que a rede elétrica de alimentação é conectada em série com o disjuntor 2, que por sua vez está conectado em série com a tomada 1. A placa de circui- to impresso 5, por sua vez, é conectada em paralelo com a rede elétrica de alimentação, sendo que o LED indicador de status 54 fornece ao usuário a informação de que a placa está ou não operando.

Vale lembrar, porém, que como o objetivo do modelo é propor- cionar a proteção do aparelho elétrico, eletrônico ou eletroeletrônico conec- tado à tomada 1, a tomada deve ser conectada em série ao sistema de pro- teção, determinado pelo disjuntor 2 em paralelo com a placa de circuito im- presso 5, nunca diretamente à rede elétrica de alimentação. A figura 3 apresenta uma possível configuração da placa de cir- cuito impresso 5, característica principal da presente invenção. A placa de circuito impresso 5 apresentada por esta configuração apresenta ao menos um capacitor 51, varistores 52, fusíveis térmicos 53, um LED indicador 54 e d iodos e resistores 55.

Nesta configuração, o capacitor 51 é preferencialmente conecta- do eletricamente entre a fase e o neutro, ou entre as duas fases, ou mesmo utilizando um capacitor adicional entre a fase e o terra. O capacitor 51 é res- ponsável por atenuar os ruídos de rádio frequência indesejáveis, causados geralmente por motores elétricos, reatores eletrônicos, entre outros. Tal ele- mento apresenta o mesmo princípio de um filtro de linha.

Os varistores 52, por sua vez, são os elementos responsáveis pela proteção contra surtos de tensão, protegendo os equipamentos conec- tados a caixa de proteção individual ao desviar os surtos de tensão direta- mente para o aterramento do sistema. Para isto, os varistores 52 são ligados em paralelo com a rede elétrica, funcionando como um curto-circuito durante surtos de tensão e servindo de caminho do surto para o terra.

Para tal proteção, os varistores 52 podem ser utilizados em um modo de proteção diferencial ou um modo de proteção comum. O modo de proteção comum utiliza apenas um varistor entre fase e terra, enquanto o modo de proteção diferencial, configuração preferencial da presente inven- ção, utiliza um varistor entre a fase e o terra, um varistor entre o neutro e o terra, e um varistor entre a fase e o neutro. Obviamente, tal configuração é aplicada a um circuito monofásico, podendo ser facilmente adaptada a circui- tos bifásicos ao utilizar um varistor entre uma fase e o terra, um varistor en- tre a outra fase e o terra, e um varistor entre as duas fases.

Os fusíveis térmicos 53, por sua vez, detectam possíveis aque- cimentos indesejáveis dos varistores 52, indicando assim quando estão ino- perantes. Para isto, é utilizado também um indicador 54, geralmente um LED indicador, mostrando que a proteção está ativa quando acesso e, de modo contrário, indicando que os varistores 52 perderam a capacidade de prote- ção contra surtos de tensão quando apagado. Em caso de atuação dos fusí- veis términos 53, o indicador 54 deve também se apagar. Por fim, diodos e resistores 55 proporcionam o correto funcionamento do indicador 54. Obvi- amente, embora um LED indicador tenha sido utilizado como exemplo, nada impede a utilização de outros elementos indicativos amplamente utilizados, como buzzers, saídas digitais, entre outros.

As figuras 4 a 6, por outro lado, apresentam uma configuração alternativa da caixa elétrica de proteção individual. Como pode ser visto da figura 4, esta configuração alternativa do presente modelo apresenta, além da tomada 1, do disjuntor 2, da caixa para acomodação dos componentes 3, da tampa de acabamento 4 e da piaca de circuito impresso 5, uma placa intermediária de suporte 6, que facilita a instalação e fixação de todos os componentes internos, ou seja, a placa intermediária de suporte 6 é fixada na caixa para acomodação dos componentes 3, e é configurada para supor- tar e facilitar o encaixe e fixação na posição correta da tomada 1, do disjun- tor 2 e da placa de circuito impresso 5.

Ainda, como pode ser visto na mesma figura, a placa intermediá- ria de suporte 6 pode ser fixada na caixa para acomodação dos componen- tes 3 por meio de elementos de fixação 7, que embora possam possuir di- versas configurações e construções distintas, como rebites, pregos, entre outros, consistem preferencialmente de parafusos, que facilitam a instalação e manutenção, caso necessário.

As figuras 5 e 6 apresentam configurações que são visualizadas pelo usuário. A figura 5 apresenta a vista frontal da caixa elétrica de prote- ção individual, quando montada e, preferencialmente, embutida na parede.

Como pode ser visto da figura, o usuário visualiza e tem acesso somente à tomada 1 e ao disjuntor 2, o restante da caixa elétrica de proteção individual é totalmente protegido pela tampa de acabamento 4. Já a figura 6 apresenta um exemplo de montagem de uma confi- guração alternativa do presente modelo, não embutido na parede e sem a tampa de acabamento 4. Como pode ser visto da figura, nesta configuração, ao instalar a caixa de proteção, deve-se, preferencialmente, conectar os fios da rede elétrica de alimentação ao disjuntor 2, conectar os fios do disjuntor 2 à placa de circuito impresso 5, conectar os fios da placa de circuito impresso 5 à tomada 1, encaixar a tomada 1, o disjuntor 2 e a placa de circuito im- presso 5 na caixa para acomodação dos componentes 3 com o auxílio da placa intermediária de suporte 6, e por fim fixar a placa intermediária de su- porte 6 na caixa para acomodação dos componentes 3 por meio dos ele- mentos de fixação 7. Obviamente, embora não mostrado na figura 6, a tam- pa de acabamento 4 é encaixada sobre o sistema, e provê a proteção dos componentes.

Por fim, cabe salientar que a configuração da presente invenção apresenta um sistema simples, barato e eficaz, visto que os componentes utilizados para produzir a placa de circuito impresso 5 são baratos e ampla- mente utilizados no comércio de elementos eletrônicos.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, de- ve ser entendido que o escopo do presente modelo abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (3)

1. Caixa elétrica de proteção individual para aparelhos elétricos, eletrônicos ou eletroeletrônicos, compreendendo ao menos uma tomada (1), um disjuntor (2), uma caixa para acomodação dos componentes (3) e uma tampa de acabamento (4); o disjuntor (2) sendo eletricamente conectado a uma rede elétri- ca de alimentação e à tomada (1); a tomada (1) sendo utilizada para alimentar um equipamento eletrônico; a caixa elétrica de proteção individual sendo caracterizada pelo fato de compreender adicionalmente uma placa de circuito impresso (5) con- figurada para prover uma proteção contra sobretensões para o equipamento eletrônico.

2. Caixa elétrica de proteção individual de acordo com a reivindi- cação 1, caracterizada pelo fato de placa de circuito impresso (5) compreen- der ao menos um capacitor (51), varistores (52), fusíveis térmicos (53), um indicador (54) e diodos e resistores (55).

3. Caixa elétrica de proteção individual de acordo com a reivindi- cação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de os disjuntores (2) serem disjuntores diferenciais configurados adicionalmente para detectar e proteger o aparelho eletrônico contra fugas de corrente.