BRPI0601439B1 - Sistema de conexão e desconexão rápida de circuitos elétricos com curto-circuito automático de secundários de transformadores de corrente identificável mecanicamente, e com a função de curto-circuito bloquiável - Google Patents

Sistema de conexão e desconexão rápida de circuitos elétricos com curto-circuito automático de secundários de transformadores de corrente identificável mecanicamente, e com a função de curto-circuito bloquiável Download PDF

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Abstract

sistema de conexão e desconexão rápida de circuitos elétricos com curto-circuito automático de secundários de transformadores de corrente e congêneres trata de um sistema de plugues (6) e tomadas (11) multipolares com capacidade para curto-circuito automático entre pólos (7, 12) ao se iniciar a desconexão entre plugue (6) e tomada (11), sem que ocorra abertura temporária do circuito, para aplicação em circuitos de secundários (3b) de transformadores de corrente (3) e outras aplicações onde se requeiram as mesmas características, o sistema possui um número n de pares de pólos (7,12), sendo cada par de pólos (7, 12) ligado a um secundário (3b) de tc (3), comportando, portanto, a conexão de n secundários de tc<39>s (3). cada par de pólos (7,12) possui um sistema que, em condições normais de uso, ou seja, com plugue (6) e tomada (11) conectados, permite a passagem normal da corrente do secundário (3b) do tc (3) para a carga (14) a ele conectada, sem curto-circuitar o secundário (3b) do tc (3).

Description

BREVE APRESENTAÇÃO
[001] Trata a presente solicitação de Patente de Invenção de um inédito “SISTEMA DE CONEXÃO E DESCONEXÃO RÁPIDA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS COM CURTO-CIRCUITO AUTOMÁTICO DE SECUNDÁRIOS DE TRANSFORMADORES DE CORRENTE IDENTIFICÁVEL MECÂNICAMENTE, E COM A FUNÇÃO DE CURTO-CIRCUITO BLOQUEÁVEL”, notadamente de um sistema de plugues e tomadas multipolares com capacidade para curto-circuito automático entre pólos ao se iniciar a desconexão entre plugue e tomada, sem que ocorra abertura temporária do circuito, para aplicação em circuitos de secundários de transformadores de corrente e outras aplicações em que sejam requeridas as mesmas características.
BREVE HISTÓRICO
[002] Os transformadores de corrente, também denominados de TC's, são dispositivos utilizados em instalações elétricas para conversão de magnitude de uma corrente elétrica alternada, tipicamente reduzindo a corrente presente em seu primário, que pode ser da ordem de dezenas, centenas ou milhares de ampères (A), para valores da ordem de 5A em seu secundário. Para tal, o transformador de corrente é conectado em série com uma carga, de forma que a corrente consumida por essa atravesse seu primário, enquanto no secundário estão conectados dispositivos para as funções de medição da corrente de carga, proteção da carga contra sobrecorrentes, etc.
[003] Construtivamente, os transformadores de corrente podem ser equipamentos independentes ou podem estar associados a outros equipamentos de potência, instalados nas buchas de transformadores, disjuntores, etc. Nesse caso, a fiação proveniente dos secundários dos transformadores de corrente é levada a um painel de passagem existente no corpo do equipamento, juntamente com cabos provenientes de outros dispositivos auxiliares. Nesse painel toda a fiação de dispositivos auxiliares é conectada a bornes de passagem, ditos dispositivos: • Secundários de TC's; • Contatos para sinalizações; • Contatos para alarmes; • Contatos para desligamento do equipamento; • Dentre outros.
[004] Os transformadores de corrente possuem uma relação de espiras entre seu primário e secundário que, enquanto reduz o valor da corrente elétrica, aumenta a tensão presente no seu secundário caso não esteja conectado a um circuito de baixa impedância. De fato, quando o secundário de um transformador de corrente é mantido em aberto e é aplicada corrente em seu primário, a tensão desenvolvida entre os dois terminais de seu secundário pode atingir valores elevados a ponto de romper a isolação dos circuitos conectados ao secundário, com risco de segurança para os operadores e de danos aos equipamentos. Para reduzir esse risco, os bornes de passagem utilizados para a conexão dos secundários de transformadores de corrente permitem que esses secundários sejam curto-circuitados quando necessário desconectar a carga a eles associadas, evitando que sejam desenvolvidas tensões elevadas.
ESTADO DA TÉCNICA
[005] Como comentado, caso os secundários dos transformadores de corrente forem mantidos em aberto, as altas tensões aí desenvolvidas podem ocasionar graves acidentes, com risco de morte e de danos aos equipamentos. Para atenuar esse risco são utilizados bornes de passagem que permitem curto-circuitar os secundários dos transformadores de correntes antes de desconectar os cabos das cargas aí ligadas, o que é realizado, por exemplo, parafusando uma barra de material condutor na parte superior dos bornes. Como se observa, esta manobra exige extrema atenção dos operadores, pois se a seqüência de operações for invertida (desconectar os cabos antes de instalar o curto-circuito) as conseqüências podem ser gravíssimas. Esse sistema possui, portanto, os seguintes inconvenientes: • Maior probabilidade de erros humanos durante o procedimento; • Força as concessionárias de energia elétrica a adotar como norma não operar circuitos de transformadores de corrente com o equipamento energizado, forçando o desligamento de equipamentos para execução de trabalhos simples os quais poderiam ser realizados com o equipamento energizado, não fosse esse risco; • As paradas para reparos acarretam custos elevados e multas aplicadas pela agência reguladora do setor, mesmo em caso de desligamento programado; assim como a interrupção gera uma “quebra” no faturamento.
[006] Para maior facilidade de instalação, operação e manutenção, há a tendência de substituição dos bornes de passagem existentes no painel do equipamento por um sistema fundamentado em plugues e tomadas multipolares conforme pleiteado no pedido de Patente PI - 0503641-0. Apesar das vantagens apresentadas por esse sistema, no caso dos secundários de TC's sua utilização fica impossibilitada devido ao risco aumentado de abertura dos secundários em caso de desconexão acidental das tomadas com o equipamento energizado. Dessa forma, opta-se utilizar o sistema de plugues e tomadas multipolares para todos os circuitos auxiliares, exceto para os secundários de TC's, sendo que para esses é mantido o sistema de bornes de passagem, com as desvantagens a ele inerentes.
DA NOVA INVENÇÃO
[007] Trata de um sistema de plugues e tomadas multipolares com capacidade para curto-circuito automático entre pólos ao se iniciar a desconexão entre plugue e tomada, sem que ocorra abertura temporária do circuito, para aplicação em circuitos de secundários de transformadores de corrente e outras aplicações onde se requeiram as mesmas características.
[008] O sistema possui um número N de pares de pólos, sendo cada par de pólos ligado a um secundário de TC, comportando, portanto, a conexão de N secundários de TC's. Cada par de pólos possui um sistema que, em condições normais de uso, ou seja, com plugue e tomada conectados, permite a passagem normal da corrente do secundário do TC para a carga a ele conectada, sem curto-circuitar o secundário do TC.
[009] Ao se iniciar a desconexão mecânica entre plugue e tomada, porém com a conexão elétrica entre plugue e tomada ainda presente, o secundário do TC é automaticamente curto-circuitado antes que o circuito viesse a ser interrompido. Em seguida, prosseguindo a desconexão mecânica, a conexão elétrica entre plugue e tomada é interrompida, porém sem risco de formação de tensões perigosas no secundário do TC, haja vista que esse já foi previamente curto-circuitado.
[010]DAS VANTAGENS DA INVENÇÃO • Eliminação do processo manual para curto circuito dos secundários dos TC's que, como descrito anteriormente, exigia extrema atenção do operador para seqüência de manobras a executar. Por conseguinte é eliminado o risco de acidentes causados por falha humana, bem como suas conseqüências, como: risco de morte e danos aos equipamentos envolvidos; • Elimina a necessidade de desligamento do equipamento para execução de serviços simples os quais passam a ser executados com o equipamento energizado, em virtude da eliminação da possibilidade do risco de abertura acidental dos secundários dos TC's; • Eliminação dos custos relacionados às multas como referentes às interrupções de fornecimento bem como a “quebra” de faturamento referentes à essas paradas; • Viabilização da substituição dos bornes de passagem existentes no painel do equipamento por um sistema baseado em plugues e tomadas multipolares mesmo no caso dos secundários dos TC's, quando da desconexão entre plugue e tomada; • Viabilização da padronização do sistema de conexão de circuitos auxiliares de transformadores de potência, disjuntores de alta tensão e outros, utilizando plugues e tomadas multipolares para todos os circuitos, sem exceção; com redução do custo de fabricação, operação e manutenção associadas a tal padronização.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[011] A seguir, a invenção será explicada tecnicamente, utilizando como base os desenhos abaixo relacionados;Figura 1: Esquemático do plugue e tomada desconectados mecânica e eletricamente, mostrando contatos de curto-circuito montados junto aos pólos machos;Figura 2: Esquemático do plugue e tomada parcialmente conectados mecanicamente e eletricamente, mostrando de curto-circuito montados junto aos pólos machos;Figura 3: Esquemático do plugue e tomada conectados mecânica e eletricamente, mostrando contatos de curto-circuito montados junto aos pólos machos;Figura 4: Esquemático do plugue e tomada desconectados mecânica e eletricamente, mostrando contatos de curto-circuito montados junto aos pólos fêmeas.
[012] O “SISTEMA DE CONEXÃO E DESCONEXÃO RÁPIDA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS COM CURTO-CIRCUITO AUTOMÁTICO DE SECUNDÁRIOS DE TRANSFORMADORES DE CORRENTE IDENTIFICÁVEL MECÂNICAMENTE, E COM A FUNÇÃO DE CURTO-CIRCUITO BLOQUEÁVEL”, objeto desta solicitação de Patente de Invenção, trata de um sistema de plugues (6) e tomadas (11) multipolares com capacidade para curto-circuito automático entre pólos (7, 12) ao se iniciar a desconexão entre plugue (6) e tomada (11), sem que ocorra abertura temporária do circuito, para aplicação em circuitos de secundários (3B) de transformadores de corrente (3) e outras aplicações onde se requeiram as mesmas características.
[013] O sistema possui um número N de pares de pólos (7,12), sendo cada par de pólos (7, 12) ligado a um secundário (3B) de TC (3), comportando, portanto, a conexão de N secundários de TC's (3B). Cada par de pólos (7, 12) possui um sistema que, em condições normais de uso, ou seja, com plugue (6) e tomada (11) conectados, permite a passagem normal da corrente do secundário (3B) do TC (3) para a carga (14) a ele conectada, sem curto-circuitar o secundário (3B) do TC (3).
[014] Ao se iniciar a desconexão mecânica entre plugue (6) e tomada (11), porém com a conexão elétrica entre plugue (6) e tomada (11) ainda presente, o secundário (3B) do TC (3) é automaticamente curto-circuitado antes que o circuito venha a ser interrompido. Em seguida, prosseguindo a desconexão mecânica, a conexão elétrica entre plugue (6) e tomada (11) é interrompida, porém sem risco de formação de tensões perigosas no secundário (3B) do TC (3), haja vista que esse já foi previamente curto-circuitado.
[015] Mais particularmente o sistema proposto conforme a figura 1 a qual mostra a corrente de carga (4) proveniente do equipamento de potência (1) atravessar o primário (3A) do transformador de corrente (3) em direção a carga (2). Isso gera no secundário (3B) do TC (3) uma corrente (5). O secundário (3B) do TC (3) está conectado a um par de pólos macho (7) do plugue (6). Como o plugue (6) está mecanicamente desconectado da tomada (11), a mola (8) empurra o contato móvel (9) contra o contato fixo (10), mantendo dessa forma o secundário (3B) do TC (3) curto-circuitado mesmo com o plugue (6) e a tomada (11) mecânica e eletricamente desconectados.
[016] Já a figura 2, demonstra o momento em que a conexão mecânica do plugue (6) e da tomada (11) é iniciada, embora ainda incompleta, em que os pólos macho (7) do plugue (6) já estabeleceram contato elétrico com os pólos fêmeas (12) da tomada (11), porém a corrente (5) do secundário (3B) do TC (3) ainda não circula em direção a carga (14) devido ao contato móvel (9) ainda tocar o contato fixo (10) devido a força da mola (8). O indicador visual (16) de contatos de curto-circuito abertos ainda permanece oculto no interior do plugue (6).
[017] Ao ser completada a conexão mecânica do plugue (6) com a tomada (11), conforme demonstrado na figura 3, que mostra os pólos macho (7) do plugue (6) completamente inseridos e eletricamente conectados aos pólos fêmeas (12) da tomada (11) e, o pino (13) da tomada (11) pressionando o contato móvel (9) de forma a afastá- lo do contato fixo (10), vencendo a tensão da mola (8). Sendo assim, a corrente (5) do secundário (3B) do TC (3) circula em direção à carga (14), pois a conexão mecânica e elétrica do plugue (6) com a tomada (11) está completa. Nessa situação, o indicador visual (16) de contatos de curto-circuito abertos aparece agora no exterior do plugue (6), indicando que o secundário (3B) do TC (3) não está mais curto-circuitado.
[018] Fazendo o processo inverso, ou seja, desconectando o plugue (6) da tomada (11), retorna-se a condição mostrada na figura 2, em que a desconexão mecânica foi iniciada, porém os pólos macho (7) e pólos fêmeas (12) ainda estão eletricamente conectados. Nessa situação, o pino (13), fixado na tomada (11) já foi retirado do plugue (6), de forma que o secundário (3B) do TC (3) já foi curto-circuitado pelo contato móvel (9) que toca o contato fixo (10) empurrado pela força da mola (8). O indicador visual (16) de contatos de curto-circuito abertos volta para o interior do plugue (6).
[019] A seguir, ao completar a desconexão entre plugue (6) e a tomada (11), como mostra a figura 1, tem-se o secundário (3B) do TC (3) curto-circuitado, embora os pólos macho (7) e fêmea (12) estejam eletricamente desconectados e a corrente secundária (5) não mais atravesse a carga (14), permitindo, por exemplo, que os trabalhos de manutenção sejam efetuados livremente, ainda que o equipamento de potência (1) permaneça energizado e em operação.
[020] Além das configurações mostradas nas figuras anteriores em que os contatos de curto-circuito fixo (10) e móvel (9) estão montados junto aos pólos macho (7), também é possível a disposição construtiva em que os contatos fixo (10) e móvel (9) estejam montados junto aos pólos fêmeas (12), conforme demonstrado na figura 4.
[021] O sistema de plugue (6) e tomada (11) aqui descrito também pode ser aplicado em situações em que não seja necessário ou desejável o curto-circuito automático entre os pólos e, para isso está provido de um sistema de trava (15), capaz de manter o contato de curto-circuito móvel (9) afastado do contato fixo (10), mesmo que o plugue (6) e a tomada (11) não estejam conectados. Em situações em que dita trava (15) esteja em uso, o indicador (16) de contatos de curto-circuito abertos permanece permanentemente visível, alertando o usuário sobre essa condição.

Claims (1)

1) “SISTEMA DE CONEXÃO E DESCONEXÃO RÁPIDA DE CIRCUITOS ELÉTRICOS COM CURTO-CIRCUITO AUTOMÁTICO DE SECUNDÁRIOS DE TRANSFORMADORES DE CORRENTE IDENTIFICÁVEL MECÂNICAMENTE, E COM A FUNÇÃO DE CURTO-CIRCUITO BLOQUEÁVEL”, sendo um sistema de plugues (6) e tomadas (11) multipolares com capacidade para curto-circuito automático entre pólos (7, 12) ao se iniciar a desconexão entre plugue (6) e tomada (11), sem que ocorra abertura temporária do circuito para aplicação em circuitos secundários de transformadores de corrente, sendo a identificação mecânica via haste indicadora (16) associada ao movimento imposto pela mola (8) na ação de curto-circuito de segurança; o indicador visual (16) está mecanicamente fixado ao contato móvel (9), de forma a permanecer oculto no interior do plugue (6) quando o secundário (3B) do TC (3) está curto-circuitado e aparecer no exterior do plugue (6) quando o secundário (3B) do TC (3) não está curto-circuitado, além de alertar o usuário quando os contatos de curto- circuito estão abertos; referido indicador visual (16) mecanicamente fixado ao contato móvel (9), caracterizado por um sistema de trava (15) agindo sobre o identificador visual (16), capaz de manter o contato de curto-circuito móvel (9) afastado do contato fixo (10), mesmo que o plugue (6) e a tomada (11) não estejam conectados.
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