MONOFÁSICO, BIFÁSICO E TRIFÁSICO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente patente de invenção se refere em geral a medidores eletrônicos de energia elétrica e, em particular, à construção física externa destes medidores que permite a montagem destes medidores em gabinetes com dois ou mais medidores com simplicidade, controle e otimização de ocupação de espaço físico.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Medidores eletrônicos de energia elétrica são uma realidade e já são conhecidos no estado da técnica.

O documento US 4.327.396, depositado em 07/1 1/1979, publicado em 27/04/1982, intitulado "Combination of electrical meter socket column and panelboard for conversion to individual tenant metering", trata do fato de que conversões para medição múltipla de energia elétrica na qual um grupo de medidores deve ser instalado próximo a um painel existente contendo circuitos para vários apartamentos apresentam problemas, especialmente quando a coluna do novo medidor deve ser instalada em uma parede de camada superficial de tijolo na qual o painel existente é embutido. Barramentos de fios especiais, carcaças de transição, conectores e interiores de painel substitutos são combinados para fazer um kit de conversão seguro e económico para fácil instalação por eletricistas enquanto minimizando os potenciais problemas de manutenção para a concessionária de eletricidade. Este documento se refere a um aparelho para facilitar a conversão de medidor mestre em medidor de locatário em que se faz as conexões alimentação-medidor dentro do espaço confinado dentro do painel existente, coluna 3, linhas 30-45. Portanto o documento US 4.327.396 não sugere nem antecipa a presente invenção.

A construção física dos medidores da presente invenção, dependente das especificações dos padrões determinados em cada região ou país em geral, é determinada pela aplicação individual a que se destinam estes medidores considerando sua instalação individual por consumidor.

Em locais onde existe uma maior concentração de medidores, como em prédios de apartamentos ou prédios comerciais, ou ainda, onde existe a instalação de medidores de forma externa às unidades consumidoras - conhecida como medição centralizada, onde os medidores são instalados em gabinetes montados nos postes de distribuição de energia elétrica próximos às unidades consumidoras, a utilização das construções tradicionais dos medidores - embora possível, tende a consumir um espaço físico grande, além de determinar uma maior complexidade com a passagem de fios e cabos para alimentar as borneiras tradicionais de Linha e Carga dos medidores.

Para reduzir o espaço físico e permitir um maior controle sobre múltiplos medidores instalados em um mesmo local ou gabinete, desenvolveu-se a presente patente de invenção, que modifica a forma com que os medidores são construídos e aplicados, determina a padronização de painéis e gabinetes de montagem sem, contudo, descaracterizar a unicidade do medidor, sua possível verificação pela Autoridade Metrológica independentemente do local onde está montado e agregando funções que permitem controlar, de forma sistémica, a presença e disposição física de múltiplos medidores instalados em um mesmo painel ou gabinete, de forma simples e eficiente.

OB JETO DA INVENÇÃO

O objeto da presente invenção consiste na construção dos medidores de energia elétrica monofásicos, bifásicos e trifásicos, e especificação de padrão para estas construções, de forma a facilitar a montagem de múltiplos medidores em gabinetes ou painéis e permitir, de forma sistémica, que esta montagem permita simplificar e dar os recursos necessários para controlar a presença de múltiplos medidores em um mesmo painel.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura 1 representa um medidor eletrônico de energia elétrica tradicional e seus componentes externos.

A Figura 2 representa um esquema de ligação de medidores eletrônicos de energia elétrica tradicionais e sua montagem em um painel tradicional.

A Figura 3 representa um medidor de energia construído segundo o novo padrão de montagem externa dos medidores proposto nesta patente de invenção, em cuja figura são mostradas várias vistas do medidor em detalhes.

A Figura 4 apresenta um painel típico, em sua vista frontal, para instalação dos medidores conforme esta patente de invenção.

A Figura 5 apresenta um painel típico, em sua vista traseira, para instalação dos medidores conforme esta Patente de Invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente patente de invenção se refere a medidores de energia elétrica digitais e sua construção física externa e, em particular, à conformação física destes medidores construídos para serem instalados mediante encaixe em um painel ou gabinete de montagem, simplificando o processo de instalação e permitindo a gestão de múltiplos medidores em um mesmo painel ou gabinete.

O uso de energia elétrica por residências, comércios e indústrias é uma característica da sociedade contemporânea cuja prática iniciou-se há mais de uma centena

DA #7234579 - v l de anos. A medição de energia elétrica através de medidores é uma prática que começou quase ao mesmo tempo. As primeiras patentes de invenção associadas a medidores eletromecânicos de energia elétrica foram solicitadas por Gardiner (1872) e Fuller (1878) e, desde então, tem sido comum em todos os países do mundo a construção de redes de distribuição de energia elétrica onde, para cada consumidor, é instalado um medidor de energia elétrica na entrada da residência ou estabelecimento comercial ou industrial, destinado a registrar quanta energia elétrica foi utilizada pelo consumidor com a finalidade de possibilitar processos de cobrança. Desde sua invenção, os medidores de energia elétrica apresentam em seu painel frontal informações que permitem que o consumo em um dado período, por exemplo, um mês, seja aferido por processos de anotação manual e, mediante a contabilização cíclica, o valor adequado seja cobrado de cada consumidor.

Mais recentemente, com o advento da eletrônica, os medidores de energia elétrica passaram a ser eletrônicos, evitando o uso de engrenagens e mostradores analógicos em prol do uso de circuitos eletrônicos e mostradores digitais para apresentar os dados relativos ao consumo e a demanda de energia elétrica.

Com a introdução de medidores eletrônicos, um grande número de problemas associados ao local de instalação dos medidores na entrada de residências passou a ser solucionado com montagens que colocaram os medidores em postes, em gabinetes fechados e lacrados, ou ainda, em gabinetes protegidos contra alguns desastres naturais tais como inundações. E conhecido o fato de que em locais onde há inundações sazonais, a instalação tradicional do medidor junto ao muro de entrada da residência traz prejuízos constantes com a ruína dos aparelhos. Além disso, em locais onde a organização urbana é precária, onde as fachadas das residências não são de alvenaria, em áreas de ocupação, ou ainda, em áreas onde existe constante mudança da estrutura das residências, as distribuidoras têm optado pela instalação dos medidores junto aos postes próximos às residências, em gabinetes elevados e fechados para proteção contra ação do tempo, e o ramal de ligação - que é o conjunto de fios elétricos que liga o medidor à rede elétrica, sai destes gabinetes com sua energia já devidamente medida até a residência do consumidor.

Em prédios, com a natural concentração de unidades de consumo de energia elétrica, há também situações onde os projetos de engenharia determinam a instalação de medidores de energia elétrica em painéis concentrados em área comum dentro da edificação.

Com a instalação concentrada de vários medidores em um painel ou gabinete, a conformação física tradicional dos medidores de energia elétrica mostra-se ineficiente, seja pela ocupação de espaço excessivo, seja pela complexidade da organização de fios e cabos de energia elétrica de vários medidores, seja ainda pela complexidade - posterior, de

DA #7234 ₅ 79 - vl gestão dos medidores instalados através da verificação visual de suas identificações ou números de série e distribuição física dentro de painéis ou gabinetes.

Ocorre que, em suas construções típicas, os medidores de energia elétrica eletrônicos foram concebidos para atender a uma série de requisitos de engenharia e padrões estabelecidos pelo Agente Regulador e pela Autoridade Metrológica pensando em sua instalação individual, em uma residência ou painel para atender a um único consumidor. Ao utilizar estas construções típicas para atender a mais de um consumidor em um mesmo prédio, ou ainda, em várias residências próximas a um poste de distribuição de energia elétrica, os padrões estabelecidos mostram-se ineficientes. Vários medidores tradicionais instalados em um mesmo gabinete irão ocupar o espaço proporcional de um medidor individual, fazendo com que os gabinetes sejam maiores do que o necessário e determinando a multiplicação da complexidade de forma linear.

Considerando os aspectos da vida contemporânea, seja do custo do espaço físico nas moradias, seja da poluição visual que painéis e gabinetes de grande porte provocam, e - além disso, a elevada complexidade e riscos inerentes à passagem de muitos fios e cabos de energia elétrica em mesmo painel ou gabinete fechado, requer-se que um novo padrão seja estabelecido e que permita resolver estas questões.

Neste cenário, um medidor eletrônico pode ser construído de maneira a prever sua instalação de maneira concentrada em um painel ou gabinete, sem descaracterizar suas funções metrológicas e - ao mesmo tempo, permitir maior concentração de medidores, menor complexidade e maior condição de gestão.

Os medidores eletrônicos de energia elétrica, no estado da técnica atual, possuem dimensões e disposições físicas que tornam sua instalação, quando de forma agrupada - com vários medidores em um painel ou gabinete, onerosa em espaço físico e complexidade para a passagem de fios e cabos de energia elétrica (A).

Quando vários medidores tradicionais são instalados em um painel ou gabinete, existe a dificuldade de gestão, pois não há mecanismo previsto para auxiliar na gestão de qual medidor ocupa qual espaço dentro do painel ou gabinete, exigindo que este controle seja feito de maneira manual e visual com desenhos ou diagramas estáticos e que, caso não sejam constantemente verificados e atualizados, com o necessário esforço por parte dos responsáveis pela instalação, tornam-se defasados (B).

O excesso de fios e cabos de energia elétrica utilizados para uma montagem em painel ou gabinete de medidores eletrônicos de energia elétrica tradicionais constitui um problema não apenas de maior custo, como também, por sua maior complexidade, oferecem riscos maiores para os trabalhadores que lidam com estas instalações (C).

De fato, a inovação aplicada nesta patente de invenção deve-se ao fato de que os

DA #7234579 - v i medidores de energia construídos segundo esta técnica tornam a instalação de múltiplos medidores em um mesmo painel ou gabinete mais eficiente, reduzindo ao mínimo a complexidade para a passagem de fios e cabos de energia elétrica e ocupando menor espaço enquanto mantendo todas as características desejáveis tanto metrológicas quanto de proteção e isolamento, resolvendo de forma cabal um dos problemas apontados acima (A).

Os medidores de energia elétrica construídos segundo esta técnica, ainda, agregam um dispositivo de auto-identificação, que - além das marcas visuais com a identificação dos medidores e seus números de série, realizam de forma eletrônica a emissão destas informações junto ao encaixe traseiro dos medidores, permitindo que os painéis ou gabinetes, equipados com respectivos receptores destas informações, possam automaticamente identificar e catalogar os medidores instalados, sua posição física e correta operação, contribuindo de maneira decisiva para uma melhor gestão dos medidores e resolvendo outro problema acima apontado (B).

Os gabinetes e painéis associados a este novo padrão de medidores, por utilizarem terminais de encaixe, eliminam no mínimo metade dos fios e cabos que determinam a complexidade das instalações e os riscos associados aos painéis e gabinetes com múltiplos medidores e, desta forma, resolvem também outro problema acima apontado (C).

A presente invenção foi concebida com o objetivo de estabelecer padrões mais eficientes para concessionárias distribuidoras e consumidores no que diz respeito à correta instalação de medidores de energia digitais em painéis ou gabinetes, de forma agrupada e concentrada. De acordo com este objetivo, a invenção é apresentada a seguir com descrição detalhada de cada componente fazendo-se referência às folhas de desenhos anexas.

A presente invenção trata de um novo padrão de construção de medidores eletrônicos de energia elétrica, projetado para resolver de maneira absolutamente inovadora um conjunto de problemas associados à sua instalação de maneira agrupada, reduzindo custos, complexidade, riscos associados e permitindo às distribuidoras e aos consumidores usufruir, ao mesmo tempo, de um equipamento que torna a tarefa de distribuição de energia elétrica mais eficiente.

A Figura 1 apresenta um diagrama representativo de um medidor de energia elétrica convencional 1(a), sua identificação em forma de número de série 1(b) e os fios de ligação elétrica, conectados de um lado à rede elétrica 1(c) e, do outro lado, às instalações elétricas do consumidor 1(d).

A Figura 2 representa um exemplo de painel 2(a) para a montagem de seis medidores eletrônicos de energia elétrica convencionais 2(b) demonstrando a complexidade de passagem dos cabos de energia elétrica provenientes da rede de

DA #7234 ₅ 79 - vl distribuição 2(c) e destinados, após passar pelo medidor, aos consumidores 2(d).

As Figuras 1 e 2 apresentam a complexidade dos medidores convencionais serem instalados em um painel. Os medidores, cujo modelo de construção é objeto desta patente de invenção, resolvem esta complexidade por utilizarem elementos de conexão que são otimizados para montagem em painel, dispensando o uso de complexas instalações e fiações.

A Figura 3 representa o modelo de construção desta patente de invenção em quatro diferentes vistas em detalhes. A vista frontal 3(a) apresenta o medidor visto pela frente, onde já se observa a grande diferença dimensional na largura em comparação ao modelo tradicional, devido à construção do corpo em um formato geométrico regular para acomodar os componentes eletrônicos internos. Ainda na vista frontal, o detalhe 3(e) apresenta a borneira de ligação da CARGA do medidor, que é o local de ligação dos fios para atender ao consumidor. O detalhe 3(b) apresenta a vista traseira do dispositivo. O detalhe 3(c) apresenta uma vista em perspectiva frontal do medidor; o detalhe 3(d) apresenta uma vista em perspectiva posterior. A ligação da LINHA, que é o local de ligação à rede de distribuição de energia elétrica é apresentado no detalhe 3(f), construído através de conectores do tipo faca, e que irão conectar-se à estrutura de distribuição do gabinete ou painel de montagem. O detalhe 3(g) apresenta um par de fototransmissor/receptor que continuamente informa, mediante comunicação do tipo infravermelho, o número de série e outros dados de gestão do medidor, e que serão captados pelo gabinete ou painel de montagem para permitir a gestão da instalação destes medidores no gabinete ou painel.

A Figura 4 representa a disposição frontal de um conjunto de seis medidores construídos segundo esta patente de invenção. Os medidores monofásicos 4(a) podem ser montados de maneira homogénea com os medidores bifásicos 4(b) e trifásicos 4(c) pois as dimensões de largura (L) destes medidores são 1L, 2L e 3L respectivamente, o que faz com que o encaixe traseiro seja possível. As borneiras de ligação da CARGA ao consumidor são apresentadas no detalhe 4(d). O encaixe/desencaixe dos medidores é possível através de ferramenta removível apresentada no detalhe 4(e).

A Figura 5 representa a disposição traseira de um conjunto de seis medidores construídos e instalados em um gabinete ou painel segundo esta patente de invenção. Os medidores são encaixados através de terminais do tipo faca 5(a) e 5(b). A ligação de NEUTRO dos medidores é extremamente simplificada, por tratar-se apenas de uma barra de cobre passante que interliga o NEUTRO de todos os medidores 5(b). Foto transmissores 5(c) anunciam continuamente a identidade do medidor, sendo captados por fotoreceptores opcionalmente instalados nos painéis ou gabinetes, o que por sua vez permite a

DA #7234579 - v l identificação automática da presença e do local exato da instalação do medidor.