BRPI0616513A2

BRPI0616513A2 - dispositivo de distribuição elétrica

Info

Publication number: BRPI0616513A2
Application number: BRPI0616513-3A
Authority: BR
Inventors: John J Shea
Original assignee: Eaton Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2011-06-21
Also published as: WO2007026210A1; CA2616549A1; US20070046418A1; AU2006286280A1; AU2006286280B2; MX2008003024A; CA2616549C; US7400225B2; ZA200802713B; CN101253658A

Abstract

DISPOSITIVO DE DISTRIBUIçãO ELéTRICA. Um dispositivo de distribuição elétrica inclui um terminal para prover uma conexão com um primeiro condutor, um mecanismo de mola tendo uma primeira extremidade eletricamente conectada ao terminal, e um segundo condutor eletricamente conectado a um ou mais componentes internos do dispositivo. O mecanismo de mola tem primeira condição e uma segunda condição. Na primeira condição, a segunda extremidade é eletricamente conectada com o segundo condutor por meio de solda. Quando a solda funde, o mecanismo de mola se move da segunda condição,na qual a segunda extremidade não está mais eletricamente conectada ao segundo condutor, dai protegendo os componentes internos de condição de falha que provocam sobre-aquecimento. O indicador de posição também pode ser provido para indicar condição de falha.

Description

"DISPOSITIVO DE DISTRIBUIÇÃO ELÉTRICA"

Campo da Invenção

A invenção se relaciona a dispositivos de distribuiçãoelétrica, mais particularmente, a dispositivos dedistribuição elétrica, tais como tomadas, interruptores,dispositivos de conexão, bases de lâmpadas, caixas deextensão, e ou caixas de distribuição, que tenham arranjoproteção contra sobre-aquecimento.

Descrição da Técnica Anterior

Conexões elétricas especialmente com pontas de fio(tomadas, chaves de parede, e outros dispositivos dedistribuição elétrica) são suscetíveis ao efeito desobre-aquecimento, que pode causar incêndio. As condiçõesde sobre-aquecimento podem ser provocadas por um grandenúmero de eventos, tal como conexões danificadas,desgastadas ou soltas entre um conector elétrico e umterminal. Uma conexão danificada, desgastada, ou soltanão se constitui per si um risco, mas sabe-se que taisconexões podem formar arcos, quando a corrente estáfluindo ou causar desgaste de condutor elétrico.

A formação de arco e/ou desgaste pode produzir problemasque resultam em sobre-aquecimento, por exemplo, contatoincandescente.

Um contato incandescente é uma conexão de resistência quese forma na interface fio/terminal, por exemplo,no receptáculo. A conexão de resistência resulta deformação de oxido de cobre produzido por formação de arcoe/ou desgaste na interface. Durante uma falha de contatoincandescente em um receptáculo, por exemplo, o fio decobre chega a uma temperatura de incandescência, em qualmomento o fio se torna uma resistência de aquecimento.

Em primeiro lugar, a isolação do fio funde no terminal.

A fusão então avança lentamente do terminal para outrosfios no receptáculo. A fusão e a decomposição da isolaçãode plástico do fio e tomada produzem gases inflamáveis(hidrogênio, metano, etano, etileno, acetileno) que podemse incendiar com um arco elétrico. Plástico e materiaiscircundantes (madeira, papelão etc.) também podem seincendiar, somente com a alta temperatura produzida porum contato incandescente.

Mas a corrente que flui durante e depois da formação deum contato incandescente é tipicamente normal, uma vezque a queda de voltagem provocada por um contatoincandescente depende da corrente, varia de 2 a 10 Vrms,sendo que o nível de voltagem mais alto ocorre com umnível de amperagem mais baixo. A existência de contatoincandescente, portanto, não é confiavelmente detectávelpor um dispositivo de proteção de corrente a montante(fusível ou disjuntor) .

Portanto, é desejáveis detectar a formação de contatosincandescentes e outras condições que provoquem sobre-aquecimento, e interromper o fluxo de corrente, antes dea situação se tornar perigosa.

Sumário da Invenção

A invenção se relaciona a um dispositivo de distribuiçãoelétrica incluindo um terminal, por exemplo um parafuso,para prover uma conexão elétrica com um primeirocondutor, um mecanismo de mola, tal como uma peça de molade cobre, tendo uma primeira extremidade eletricamenteconectada ao terminal e um segundo condutor eletricamenteconectado a um ou mais componentes internos dodispositivo de distribuição elétrica. Na primeiracondição, a segunda extremidade do mecanismo de molaé eletricamente conectada ao segundo condutor por solda.Quando a solda funde, por ser exposta a temperaturas desobre-aquecimento (por contato incandescente ou formaçãode arco no terminal) que excedem o ponto de fusão dasolda, o mecanismo de mola passa de uma primeira condiçãopara uma segunda condição. Na segunda condição, a segundaextremidade do mecanismo de mola deixa de se conectareletricamente ao segundo condutor, dai protegendo oscomponentes internos de uma condição de falha queprovoque sobre-aquecimento. Preferivelmente, o mecanismode mola deve ser colocado em todas as trajetórias decondutor de linha e neutro. No exemplo de uma tomada deparede seriam quatro mecanismos de mola, uma vez que hádois receptáculos de plugue.

O dispositivo de distribuição elétrica ademais podeincluir um indicador de condição para indicar aocorrência de condições de falha. O indicador de condiçãoé operativamente acoplado à segunda extremidade domecanismo de mola. O indicador de condição se deslocapara uma condição indicativa de falha, quando a mecanismode mola se desloca da primeira condição para a segundacondição. Preferivelmente, o indicador de condição incluium elemento indicador, tal como um elemento deslizante,em um canal operativamente acoplado à segunda extremidadedo mecanismo de mola, que se movimenta de uma primeiraposição para uma segunda posição, qual segunda posiçãoindica a condição de falha. O indicador de condição podeincluir uma janela através da qual o elemento indicador évisível, quando este estiver na segunda posição.

Descrição Resumida dos Desenhos

Um entendimento completo da invenção pode ser conseguidoconsiderando as configurações preferidas em conexão comos desenhos anexos, nos quais:

a figura 1 é uma vista de elevação frontal de umreceptáculo incluindo um arranjo para proteção contracondições de sobre-aquecimento, como as causadas porcontato incandescente, de acordo com a presente invenção;

as figuras 2 e 3 são ilustrações esquemáticas de umarranjo de proteção de um receptáculo contra condições desobre-aquecimento que fazem parte do receptáculo dafigura 1;

a figura 4 é uma vista de elevação frontal de umreceptáculo tendo um indicador de condição de acordo comum aspecto adicional da presente invenção; eas figuras 5 e 6 são representações esquemáticasmostrando a operação do indicador de condição dafigura 4.

Descrição Detalhada da InvençãoA figura 1 é uma vista de elevação frontal de umreceptáculo 5 que inclui um arranjo para proteger contracondições de sobre-aquecimento, como aquelas causadas porcontato incandescente ou formação de arco de acordo coma invenção. Como deve ser apreciado, o receptáculo 5inclui muitos componentes de receptáculos de técnicaanterior. Por exemplo, o receptáculo 5 inclui um corpoque consiste de um molde de duas peças feito de materialisolante termo-plástico. 0 receptáculo 5 também incluiuma placa de montagem de terra convencional 15 paramontar o receptáculo 5 em uma caixa de saída convencional20 e duas saídas de receptáculo convencional 25 e 30.

O receptáculo 5 inclui dois parafusos 35 e 40 paraconectar eletricamente uma linha de força tal como afiação 45 e dois parafusos 50 e 55 para conectareletricamente um fio de neutro 60 de uma fonte de forçaCA convencional de 120 Volts. Um furo de montagem roscado65 é adaptado para receber um fixador, tal como umparafuso recebido através de uma abertura de montagem,de uma tampa (não mostrada) para fixar a tampano receptáculo 5. O receptáculo 5 adicionalmente incluium parafuso 70 para conectar eletricamente uma linha deterra 75, que aterra a placa de montagem aterrada 15.

Embora sejam mostrados parafusos 35, 40, 50, 55 e 70,pode ser usada qualquer conexão ou terminal (i.e.sem terminais de compressão, limitação).

As figuras 2 e 3 são representações esquemáticas de umarranjo para proteger o receptáculo 5 contra condições desobre-aquecimento que pode ser causado por contatoincandescente ou formação de arco de acordo com ainvenção. Como pode ser visto na figura 2, um mecanismode mola condutivo 80, tal como uma peça de mola metálica(cobre) ou de um outro material condutivo, é ligado aoparafuso 40, de modo que o mecanismo de mola 80 fiqueconectado eletricamente ao fio 45 em uma primeiraextremidade do mecanismo de mola 80. Uma segundaextremidade 90 do mecanismo de mola 80 é eletricamenteconectada e fisicamente conectada ao condutor 95 porsolda 100. O condutor 95 leva a componentes internos doreceptáculo 5. Como bem sabido, a solda 100 tem umaparticular temperatura de fusão que depende do tipoespecífico de solda 100 usada. O uso de parafuso 40 nasfiguras 2 e 3 é apenas exemplar, e deve ser apreciado queo arranjo da presente invenção também pode ser usado comqualquer combinação de parafusos 35, 40, 50, e 55.(e fios associados, tal como o fio de neutro 60)ou outros terminais adequados. Na configuração preferida,o arranjo das figuras 2 e 3 é usado com cada umdos parafusos 35, 40, 50, 55 (e fios associados).Em condição de operação normal, o arranjo é feito comomostrado na figura 2, de modo que os fios de linha 45conectem eletricamente o condutor 95 (por solda 100) e,portanto, os componentes internos do receptáculo 5.0 mecanismo de mola 80 é feito de um material condutivo,que conduz calor. Assim, quando a temperatura na junção(ou perto dela) do parafuso 40, do fio de linha 45 eda primeira extremidade 85 do mecanismo de mola 80se torna elevada, tal como durante sobre-aquecimentocausado, por exemplo, por contato incandescente ouformação de arco, o calor gerado será conduzido pelomecanismo de mola 80 para a segunda extremidade 90 domecanismo de mola 80. Quando a temperatura na segundaextremidade 90 do mecanismo de mola 80 forsuficientemente alta, i.e. acima do ponto de fusão dasolda 100, a solda 100 funde, e faz o mecanismo de mola80, em particular sua segunda extremidade, se afastar docondutor 95 por ação da mola, como mostrado na figura 3.Em conseqüência, a conexão elétrica rompe entre a segundaextremidade do mecanismo de mola 80 e (por conseguinte, ofio de linha 45) e o condutor 95, isolando os componentesinternos do receptáculo 5, assim os protegendo dascondições de sobre-aquecimento.

Como será notado mais adiante, o particular ponto defusão de solda 100 depende da particular solda escolhida.Ademais, o tempo entre o início de uma condição de sobre-aquecimento, ou seja o início de um contato incandescentee a abertura de conexão entre a segunda extremidade 90 domecanismo de mola 80 e o condutor 95 depende doparticular ponto de fusão da solda 100. Assim, o períodode tempo pode ser determinado para uma dada correnteescolhendo um certo tipo de solda 100. Quanto mais baixoo ponto de fusão escolhido, mais sensível será à subidade temperatura, e mais rapidamente funde a seguir doinício da condição de sobre-aquecimento, que provocaa separação da segunda extremidade 90 do mecanismo demola 80 e o condutor 95. Como apreciado, é preciso muitocuidado para escolher a solda 100, porque um ponto defusão mais baixo faz a solda fundir (ou seja, a segundaextremidade do mecanismo de mola 80 se separa docondutor 95) em conseqüência do calor gerado em condiçãonormal, particularmente em aplicações em altastemperaturas.

Um número de soldas com base em chumbo comercialmentedisponível que pode ser usado como solda 100 e seuspontos de fusão são mostrados a seguir:

<table>table see original document page 7</column></row><table><table>table see original document page 8</column></row><table>

A luz das novas normas ambientais pode ser desejável,ou necessário, usar uma solda sem chumbo como solda 100.

Um número de soldas sem chumbo aplicáveis para solda 100e seus pontos de fusão são mostrados a seguir:

<table>table see original document page 8</column></row><table>

A figura 4 é uma vista de elevação frontal de umreceptáculo 105 tendo um indicador de condição 100de acordo com um aspecto adicional da invenção.

O receptáculo 105 é similar ao receptáculo 5 mostrado nafigura 1 e inclui pelo menos um terminal de linha(parafuso 40) e um terminal de neutro (parafuso 50)cada um deles com um arranjo, como nas figuras 2 e 3(e não mostrado na figura 4). 0 indicador de condição 110é capaz de indicar se há uma condição de falha de linhaou neutro no receptáculo 105, em conseqüência daseparação da segunda extremidade 90 do mecanismo de mola80 e o condutor 95 para um dado terminal (terminal delinha ou neutro).

0 indicador de condição 110 inclui elementos deslizantes115A e 115B montados de modo deslizante em um canal 12 0provido na face frontal do receptáculo 105. 0 indicadorde condição 110 adicionalmente inclui uma janela 12 5,preferivelmente feita de material colorido translúcido,ou transparente, tal como um plástico colorido (porexemplo, vermelho). O canal pode ser coberto, de modo queos elementos deslizantes 115A e 115B não fiquem visíveis,exceto através da janela 12 5 como descrito adiante.

Como pode ser visto na figura 4, o elemento deslizante115A é marcado com a letra "L" ("load") para indicar queestá carregado. O elemento deslizante 115A é acoplado,tal como através de um mecanismo de haste ou alavanca,ao mecanismo de mola 8 0 ligado ao terminal de cargado receptáculo 105, de modo que, quando o mecanismo demola 8 0 é separado do condutor associado 95, fazo elemento deslizante 115A se deslocar para a direitacomo mostrado na figura 5 dentro da janela 125.A presença de elemento deslizante 115A na janela 125indica que há uma falha de carga. Similarmente,o elemento deslizante 115B é acoplado, tal como por ummecanismo de haste ou alavanca, ao mecanismo de mola 80que é ligado ao terminal neutro do receptáculo 95,de modo que, quando o mecanismo de mola 80 é separado docondutor associado 95, faz o elemento deslizante 115Bse deslocar para a esquerda como na figura 6 e dentro dajanela 125. A presença do elemento deslizante 115B dentroda janela 12 5 indica a existência de uma falha de neutro.Embora as configurações específicas da presente invençãotenham sido descritas em detalhes, deve ser apreciadopor aqueles habilitados na técnica que váriasmodificações e alternativas poderão ser desenvolvidasa luz dos ensinamentos da invenção. Por exemplo, emborao arranjo mostrado na figura 2 tenha sido descrito comreferência ao receptáculo 5, tal arranjo igualmentepoderá ser usado em terminais de outros dispositivosde distribuição elétrica, tal como, tomadas, dispositivosde fiação, interruptores de parede, caixas de extensão.Portanto, os arranjos particulares descritos na invençãotêm um propósito meramente ilustrativo e não limitam,de nenhuma forma o escopo da invenção que somente serádado pelas reivindicações a seguir e seus equivalentes.

Claims

1. - Dispositivo de distribuição elétrica, caracterizadopelo fato de compreender:um terminal (35, 40, 50, e 55) para prover umaconexão elétrica com um primeiro condutor (45, 60);um mecanismo de mola (80) tendo uma primeiraextremidade (85) e uma segunda extremidade (90), a citadaprimeira extremidade sendo eletricamente conectadaao citado terminal (35, 40, 50, e 55); e- um segundo condutor (95) eletricamente conectado aum ou mais componentes internos do dispositivo dedistribuição elétrica (5);sendo que, o citado mecanismo de mola (80) tem umaprimeira condição e uma segunda condição, na citadaprimeira condição, a citada segunda extremidade (90) docitado mecanismo de mola (80) é eletricamente conectadaao citado segundo condutor (95) por solda (100), ondeo citado mecanismo de mola (80) passa da citada primeiracondição para a citada segunda condição, quando a citadasolda (100) funde, e na citada segunda condição, a citadasegunda extremidade (90) do citado mecanismo de mola (80)não se encontra eletricamente conectada ao citado segundocondutor (95).

2. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o citado terminal (35, 40, 50,e 55) ser um parafuso.

3. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de mola(80) ser uma peça de mola metálica.

4. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a citada solda (100) ser umasolda com base em chumbo.

5. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a citada solda (100) seruma solda sem chumbo.

6. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o citado terminal (35, 40, 50,e 55) ser um terminal de carga.

7.- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o citado terminal (35, 40, 50,e 55) ser um terminal neutro.

8.- Dispositivo de distribuição elétrica, caracterizadopelo fato de compreender:um terminal (35, 40, 50, e 55) para prover umaconexão elétrica com um primeiro condutor (45, 60) ;um mecanismo de mola (80) tendo uma primeiraextremidade (85) e uma segunda extremidade (90), a citadaprimeira extremidade sendo eletricamente conectada aocitado terminal (35, 40, 50, e 55);um segundo condutor (95) eletricamente conectadoa um ou mais componentes internos do dispositivo dedistribuição elétrica (5); eum indicador de condição (110) operativãmenteacoplado à citada segunda extremidade (90) do citadomecanismo de mola (80);sendo que, o citado mecanismo de mola (80) tem umaprimeira condição e uma segunda condição, na citadaprimeira condição, a citada segunda extremidade (90) éeletricamente conectada ao citado segundo condutor (95)por solda (100) , onde o citado mecanismo de mola (80)se desloca da citada primeira condição para a citadasegunda condição, quando a citada solda (100) funde, ena citada segunda condição, a citada segunda extremidade(90) do citado mecanismo de mola (80) não é conectadaeletricamente ao citado segundo condutor (95), e o citadoindicador de condição (110) é deslocado para uma condiçãoindicativa de falha, quando o citado mecanismo de mola(80) passa da citada primeira condição para a citadasegunda condição.

9.- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de o citado indicador de condição(110) incluir um elemento indicador (115A, 115B),o citado elemento indicador (115A, 115B) sendooperativamente acoplado à citada segunda extremidade (90)do citado mecanismo de mola (80), o citado elementoindicador (115A, 115B) sendo móvel de uma primeiraposição para uma segunda posição, sendo que a citadasegunda posição indica uma condição de falha.

10. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de o citado indicador de condição(110) incluir uma janela (125), sendo que o citadoelemento indicador (115A, 115B) é visível através dacitada janela (125) na citada segunda posição.

11.- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de o citado indicador de condição(110) incluir um canal (120), sendo que o citado elementoindicador (115A, 115B) é um elemento deslizante, quedesliza no citado canal (120), e o citado elementoindicador (115A, 115B) se desloca da citada primeiraposição para a citada posição deslizando no citado canal(120) .

12.- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de o citado indicador de condição(110) incluir uma janela (12 5), sendo que o citadoelemento indicador (115A, 115B) é visível através dacitada janela (125) na citada segunda posição.

13.- Dispositivo de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o citado elemento indicador(115A, 115B) incluir uma de letra "L" e letra "N".

14.- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de o citado terminal (35, 40, 50,e 55) ser um parafuso.

15.- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de o mecanismo de mola (80)ser uma peça de mola metálica.

16.- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de a citada solda (100) ser umasolda com base em chumbo.

17.- Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de a citada solda (100) seruma solda sem chumbo.

18. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de o citado terminal (35, 40, 50,e 55) ser um terminal de carga.

19. - Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de o citado terminal (35, 40, 50,e 55) ser um terminal neutro.