BRPI0408825B1 - conjunto para montar e método de instalar módulos eletrônicos de energia em um gabinete para equipamento - Google Patents

Abstract

"conjunto para instalação de módulos eletrônicos de energia e método de instalação". a presente invenção refere-se a um método e conjunto para montar módulos eletrônicos de energia em um gabinete para equipamento, cubículo ou outro espaço similar para equipamento. de acordo com a invenção, os módulos eletrônicos de energia são montados no espaço para equipamento (1) com a ajuda de bases de montagem (3) de tal modo que as bases de montagem (3) compreendem dispositivos de fixação (13, 14) para fixar a base de montagem no espaço para equipamento (1) e uma placa de montagem (16) fixada de maneira suportada pelos dispositivos de fixação (13, 14) de modo que a primeira extremidade da placa de montagem é situada mais próximo do dispositivo de fixação (14) da primeira extremidade do que a extremidade oposta (11) da placa de montagem (3) a partir do dispositivo de fixação (13) desta extremidade oposta, pelo que, a placa de montagem (16) se torna alinhada em uma posição inclinada no espaço para equipamento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTO PARA MONTAR E MÉTODO DE INSTALAR MÓDULOS ELETRÔNICOS DE ENERGIA EM UM GABINETE PARA EQUIPAMENTO".

[001] A presente invenção refere-se a um conjunto para montar módulos eletrônicos de energia em um gabinete para equipamento, cubículo ou outro espaço similar para equipamento. O conjunto compreendendo uma base de montagem que incorpora primeiro dispositivo de fixação para fixar a base de montagem em uma superfície suporte e segundo dispositivo de fixação para fixar um módulo eletrônico de energia sobre a base de montagem. O dito segundo dispositivo de fixação é adaptado a uma distância a partir do dito primeiro dispositivo de fixação de modo que uma primeira extremidade do módulo a ser fixada na dita base de montagem se torna situada mais perto da dita superfície de suporte do que a extremidade oposta do módulo em relação à dita primeira extremidade.

[002] A invenção também refere-se a um método de instalação que utiliza o conjunto.

[003] O projeto de conversores de freqüência e inversores pode ser quebrado em módulos de diferentes dimensões, adequados para implementar os sistemas de acionamento de equipamento elétrico. Realmente grande quantidade de módulos de energia pode ser necessária em instalações industriais e veículos de transporte de massa tais como navios. De maneira convencional, tais módulos eletrônicos de energia são montados em grupos em gabinetes para equipamento ou outros espaços similares para equipamento que podem ser dotados de tais funções de suporte como montagem suficientemente rígida das unidades modulares bem como seu resfriamento, filtragem ou supressão de interferência elétrica e conexões elétricas e de comunicações requeridas. Obviamente, módulos de energia devem ser fabricados em diversas dimensões e formatos para diferentes níveis de energia. Os módulos de energia maiores podem ter um peso acima de 20 kg. De maneira convencional, módulos conversores de freqüência e inverso-res são presos em uma placa de montagem comum ligada à parede traseira do gabinete de equipamento ou cubículo. O calor que resulta das perdas de energia internas dos módulos é ventilado com a ajuda de uma chicana guia de fluxo de ar separada para o lado traseiro do gabinete. Os módulos são resfriados por convecção por meio de ar e cada módulo é equipado com um ventilador que induz um fluxo de ar suficiente.

[004] Este tipo de arranjo da técnica precedente requer a utilização de uma placa de montagem sobre a qual os módulos de energia são montados, mais uma chicana guia de fluxo de ar individual para cada uma das unidades. Como a placa de montagem deve ser fabricada de forma separada para cada grupo de módulos, a construção não pode ser montada a partir de módulos individuais de pequena dimensão mas, ao invés disso o projeto do sistema é forçado a utilizar layouts padronizados para manter o número de placas de montagem diferentes em um mínimo. Não obstante, como a chicana guia de fluxo de ar é instalada acima dos módulos onde ela direciona o fluxo de ar de resfriamento para viajar atrás da placa de montagem no lado traseiro do gabinete, o trajeto de ventilação se torna encurvado e cria fluxos cruzados turbulentos que invocam perdas de pressão no fluxo de ar. As conexões aos módulos devem ser feitas profundas no interior do gabinete, pelo que, acesso posterior às conexões se torna complicado. Como resultado, a instalação, em particular, a manutenção do sistema se torna operações complicadas. Os módulos devem ser levantados em uma posição para cima verticalmente, profundamente para o interior do gabinete, significando que a posição de levantamento não é ergométrica e o módulo precisa ser sustentado em uma posição tedi- osa até que suporte para o módulo tenha sido assegurado com a ajuda de gabaritos de montagem. Como resultado, são encontradas dificuldades particularmente na instalação dos módulos mais pesados. Ganhar acesso ao ventilador de resfriamento do módulo se torna muito difícil, uma vez que o ventilador de resfriamento está situado na parte inferior do módulo já instalado e, além disto, o espaço entre dois módulos superpostos pode ser estreito e também a chicana guia de fluxo de ar consome algum espaço entre as unidades. Contudo, uma vez que o ventilador de resfriamento é uma das poucas partes de desgaste do sistema, daí precisar de manutenção, a manutenção e substituição do ventilador deveríam ser tornadas fáceis. Uma vez que espaço suficiente deve ser deixado entre os módulos para instalação e manutenção fácil, a densidade de compactação de gabinetes permanece baixa e, em localizações equipadas com um grande número de módulos eletrônicos de energia, que o requisito de espaço de gabinete se torna grande.

[005] É um objetivo da invenção fornecer um conjunto capaz de permitir a montagem de módulos eletrônicos de energia em um espaço para equipamento em uma maneira mais fácil do que na técnica precedente, e que facilite resfriamento mais eficiente dos módulos.

[006] O objetivo da invenção é alcançado por meio de montar os módulos eletrônicos de energia no espaço para equipamento com a ajuda de bases de montagem, as bases de montagem incluindo dispositivo gabarito para prender a base de montagem no espaço para equipamento e um elemento base de montagem plana, adaptado de maneira suportável pelo dispositivo de fixação e que tem sua primeira extremidade se estendendo até uma distância mais curta a partir do primeiro dispositivo de fixação do que a segunda extremidade oposta do elemento plano se estende desde a segunda extremidade do dispositivo de fixação, alinhando assim o elemento base de montagem plana em uma posição inclinada no espaço para equipamento.

[007] Mais especificamente, o conjunto de acordo com a invenção é caracterizado por uma abertura feita na base de montagem para adaptar aí um módulo eletrônico de energia de modo que a parte de resfriamento do módulo eletrônico se torna recuada baixo da placa de montagem..

[008] Além disto, o método de acordo com a invenção é caracterizado pelas etapas as etapas de: fixar no lugar uma placa de montagem; elevar a extremidade superior do módulo em uma posição suportada pelo suporte de apoio da placa de montagem, empurrar o módulo para cima de tal maneira que os sulcos feitos nas laterais do módulo deslizam ao longo dos trilhos guia fornecidos na abertura de montagem da placa de montagem, empurrar o módulo ainda mais para cima até que ele encontre a aresta da abertura de montagem e o canto da extremidade inferior do módulo tenha passado sobre a aresta dobrada do suporte de apoio, abaixar o módulo para repousar contra a aresta dobrada, e prender o módulo à placa de montagem. A invenção oferece benefícios significativos.

[009] Em adição a atuar como uma base de montagem, a placa de montagem delineia um duto de ventilação que passa o calor que resulta das perdas internas de energia do módulo montado, para fora do espaço para equipamento. A placa de montagem forma uma estrutura autocontida de suporte de módulo único permitindo assim que diferentes módulo sejam instalados no mesmo gabinete em um layout desejado, empilhados um sobre o outro até um tal número que preencha todo o espaço de montagem disponível. Devido à sua posição de montagem inclinada, um número maior de módulos podem ser empi- Ihados um em cima do outro, em um gabinete para equipamento de um layout dado, quando comparado com os layouts de montagem da técnica precedente, pelo que, a densidade de compactação de um espaço para equipamento é melhorada. Conexões para os módulos podem ser tornadas mais fáceis em virtude de acesso menos complicado aos terminais conectores. Também o levantamento dos módulos é facilitado de maneira substancial. Durante a instalação de um módulo em um cubículo ou gabinete, a extremidade superior do módulo é primeiro colocada no ponto de fixação inferior da placa de montagem e, ao mesmo tempo, a extremidade superior do módulo é alinhada sobre os trilhos guia fornecidos nas arestas opostas da placa de montagem, pelo que, o módulo é suportado de maneira segura e pode ser empurrado ao longo dos trilhos guia para sua posição adequada. O levantamento do módulo pode ser realizado a partir do lado exterior do gabinete e o módulo não precisa ser mantido depois que ele tenha sido empurrado no lugar.

[0010] Como os módulos repousam na superfície suporte do gabinete em uma posição inclinada com sua extremidade inferior se estendendo para fora, acesso aos ventiladores de resfriamento situados na extremidade inferior dos módulos é fácil, facilitando assim a manutenção rápida ou substituição deles. Como resultado, o tempo de parada de equipamento devido à manutenção de ventiladores permanece curto, o duto de ar de resfriamento se torna reto e sub-fluxos de ar a partir de módulos são orientados na mesma direção que o fluxo principal, reduzindo assim a um mínimo perdas de pressão no duto de ar de resfriamento. Esta vantagem aumenta a capacidade de resfriamento global ou inversamente permite a utilização de ventiladores menores. Devido à posição otimizada dos módulos, ar quente não pode subir dentro do espaço lateral do componente do gabinete/cubículo de equipamento, mas ao invés disso cada módulo recebe seu ar de resfriamento substancialmente na mesma temperatura de entrada.

[0011] No que segue a invenção é examinada em maior detalhe fazendo referência aos desenhos anexos nos quais: A Figura 1 é uma vista lateral de um gabinete de equipamento que tem placas de montagem de acordo com uma modalidade da invenção montadas nele; A Figura 2 é uma vista em elevação frontal do gabinete de equipamento da Figura 1; A Figura 3 é uma vista em elevação lateral de um gabinete de equipamento que tem placas de montagem de acordo com uma modalidade da invenção com módulos eletrônicos de energia montados nele; A Figura 4 é uma vista em elevação frontal do gabinete de equipamento da Figura 3; A Figura 5 é uma vista em elevação lateral de uma modalidade da placa de montagem; e A Figura 6 é uma vista em elevação frontal de uma modalidade da placa de montagem.

[0012] No diagrama descrito abaixo, o gabinete para equipamento é delineado como apenas um esqueleto de estrutura. De maneira convencional um gabinete também inclui painéis de parede que fornecem ao esqueleto de estrutura um grau desejado de proteção quanto ao ambiente. Contudo, a invenção é bem adequada para instalações em espaços abertos, tais como montagem de equipamento em uma parede, por exemplo.

[0013] O esqueleto de um gabinete de equipamento compreende uma estrutura de prateleira aberta 1 que define as dimensões do gabinete e colunas suporte 2 adaptadas a ambos os lados do esqueleto, a uma distância da parede traseira do esqueleto de prateleira 1. As placas de montagem 3 são fixadas na coluna suporte 2 com parafusos 4, 5 nas extremidade superior e inferior da placa de montagem 3. As placas de montagem 3 são montadas em uma maneira empilhada, e embora elas nesta modalidade tomada como exemplo sejam ilustradas como sendo da mesma dimensão, obviamente também é possível equipar um único gabinete para equipamento com placas de montagem 3 de dimensões diferentes no caso em que as bases de montagem precisam ser fornecidas para módulos de dimensões diferentes. Na Figura 3 os módulo 7 estão mostrados já instalados. Os módulos eletrônicos de energia 7 são instalados em uma abertura 9 feita em cada uma das placas de montagem. Como está ilustrado na Figura 3, a parte eletrônica dos módulos está localizada no interior do gabinete enquanto a parte de resfriamento, que compreende os elementos res-friadores se torna recuada abaixo da placa de montagem, de modo a facear o duto de ar de resfriamento não contraído 10. A parte inferior da abertura de montagem 9 forma uma abertura de entrada de um canal de ar de resfriamento específico do módulo, que passa o ar de resfriamento diretamente para o interior do duto de ar de resfriamento 10. Como o lado traseiro da placa de montagem 3 é aberto, o canal de fluxo é livre de contrações e daí as perdas de pressão de fluxo de ar permanecem baixas. A localização vantajosa dos ventiladores de resfriamento de módulo 7 na extremidade inferior dos módulos em sua posição montada permite manutenção fácil dos ventiladores, uma vez que a parte inferior de cada módulo se estende de forma mais longa para fora a partir da parede traseira do módulo do que a extremidade superior do próximo módulo abaixo que está junto à parede traseira. A Figura 3 mostra ainda que módulos já montados no lugar não causam perturbação à instalação ou substituição de outros módulos. O fluxo de ar de resfriamento de um módulo também varre o lado superior do próximo módulo abaixo, também desempenhando assim o resfriamento do lado de componente eletrônico deste módulo.

[0014] A placa de montagem 3 está mostrada nas Figuras 5 e 6. Incorporados na placa de montagem existem duas arestas de orelha de montagem 13, 14 que são situadas no mesmo plano. Durante a instalação, as arestas de orelha de montagem 13 e 14 são fixadas contra uma coluna de suporte ou outra superfície de suporte vertical. Começando da aresta de orelha de montagem inferior 13, uma placa inclinada inferior 15 se estende para fora a partir do plano das arestas de orelha de montagem, enquanto um plano inclinado superior 16 se estende na mesma direção para fora, começando da aresta de orelha de montagem superior 14. O ângulo α entre o plano inclinado superior 16 e o plano das arestas de orelha de montagem é vantajosamente 20°. As arestas externas dos planos inclinados superior e inferior são conectadas uma à outra por meio de um plano reto 17 paralelo ao plano das arestas de orelha de montagem 13,14.

[0015] A abertura de montagem 9 é feita no plano reto vertical 17 e no plano inclinado superior 16, de modo que se estende desde o canto dobrado entre o plano inclinado inferior 15 e o plano reto vertical 17 quase tão alto quanto o canto dobrado entre o plano inclinado superior 16 e a aresta de orelha de montagem superior 14. A abertura de montagem 9 a partir do canto dobrado entre o plano inclinado inferior 15 e o plano reto vertical 17 no sentido do plano inclinado superior 16, tem uma largura constante adaptada para acomodar a largura do módulo a ser instalado. Uma porção das arestas internas da abertura feita no plano inclinado superior 16 é dotada de trilhos guia 21 que se estendem sobre um dado comprimento ao longo da abertura. No canto dobrado entre o plano reto vertical 17 e o plano inclinado inferior 15 a partir da aresta da abertura de montagem 9 se projeta um apoio de suporte 18 alinhado paralelo ao plano inclinado superior 16. Na extremidade deste apoio de suporte 18 é dobrada uma aresta 19. A distância a partir do suporte de apoio à aresta dobrada de suporte de apoio 19 e a aresta oposta 22 na outra extremidade da abertura de montagem é feita igual ao comprimento do módulo a ser montado. A distância perpendicular entre o suporte de apoio 18 e o plano inclinado superior é adaptada para acomodar a altura do elemento de resfriamento 8 do módulo. O suporte de apoio inclui furos de montagem 20 para as orelhas de montagem do módulo 7.

[0016] A placa de montagem é complementada em um recinto aberto no fundo por paredes laterais 12. Depois que a placa de montagem é fixada às colunas suporte 2 do gabinete e tenha um módulo compatível 7 montado sobre ela, as paredes laterais definem uma abertura de recinto no sentido do duto do ar de resfriamento 10. O recinto assim formado fornece espaço suficiente para fazer conexões ao módulo.

[0017] A instalação dos módulos tem lugar por meio de prender primeiro a placa de montagem 3 no lugar com a ajuda de parafusos de fixação 4, 5. Em seguida, a extremidade superior do módulo 7 é elevada mais alto e colocada repousando sobre o suporte de apoio 18 e ao mesmo tempo o módulo 7 é empurrado para cima de modo a se ajustar aos sulcos nas laterais do módulo, e para corresponder com trilhos guia 21. Empurrando ainda mais o módulo 7 para cima, ele encontra a aresta superior 22 da abertura de montagem, pelo que o canto da extremidade inferior 11 do módulo atravessou a aresta dobrada 19 do suporte de apoio 18. Para que agora o módulo 7 possa ser liberado para repousar contra a aresta dobrada do suporte de apoio 19, posição na qual o módulo permanece suportado firmemente pelos trilhos guia 21 e suporte de apoio 19. Em seguida, o módulo pode ser preso a furos de montagem 20 por meio de parafusos, pelo que um número maior de furos de montagem pode ser empregado, se necessário. Uma vez que o módulo não precisa de suporte manual durante a inserção dos parafusos de fixação, o módulo é fácil de fixar no lugar.

[0018] Em adição àquilo descrito acima, a invenção tem modalidades alternativas.

[0019] A realização mais simples da invenção compreende uma placa com uma abertura de montagem, a placa sendo conformada de maneira apropriada para se fixar em uma localização selecionada de um gabinete, de tal maneira que a primeira aresta da placa de montagem permanece mais perto da superfície de suporte da placa do que a segunda aresta da placa na extremidade oposta da placa. Os próprios módulos podem então ser fixados em orelhas de montagem convencionais, por exemplo. Esta modalidade tem a desvantagem da necessidade de sustentar o suporte para o módulo até que seus parafusos de fixação tenham sido inseridos/apertados no lugar. Embora a modalidade descrita acima pode mesmo ser implementada de modo que o suporte de apoio 18 e sua aresta dobrada sejam omitidas, mesmo este arranjo torna a instalação mais complicada. Alternativamente, o trilho guia 21 pode ser substituído por um sulco ou outro guia, se o módulo é dotado respectivamente de um trilho guia. Contudo, o trilho guia é mais fácil de formar em uma placa de montagem fabricada de um material de chapa. Embora a placa de montagem feita de maneira vantajosa por dobramento/prensagem de chapa metálica, a técnica de fabricação utilizada ao fazer a placa de montagem não é crucial na implementação da invenção. Pode ser ainda considerado, particularmente para módulos de peso leve, que a placa de montagem seja presa apenas em sua extremidade superior, porém este arranjo é apenas possível se a estrutura da placa de montagem é suficientemente rígida para suportar o peso do módulo. Obviamente, nenhum duto de ar de resfriamento contíguo é criado aqui. Pode ser além disto considerado que uma estrutura de montagem do tipo de esqueleto aberto seja utilizada em lugar da placa de montagem, mas também este arranjo falha em fornecer circulação de ar de resfriamento sem recorrer a chicanas guias de fluxo de ar separadas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (9)

1. Conjunto para montar módulos eletrônicos de energia em um gabinete para equipamento, cubículo ou outro espaço similar para equipamento, o conjunto compreendendo uma base de montagem (3) que incorpora primeiro dispositivo de fixação (13, 14) para fixar a base de montagem (3) em uma superfície suporte (2) e segundo dispositivo de fixação (18, 19, 20, 21) para fixar um módulo eletrônico de energia (7) sobre a base de montagem (3), no qual dito segundo dispositivo de fixação (18, 19, 20, 21) é adaptado a uma distância a partir do dito primeiro dispositivo de fixação (13, 14) de modo que uma primeira extremidade do módulo (7) a ser fixada na dita base de montagem (3) se torna situada mais perto da dita superfície de suporte (2) do que a extremidade oposta (11) do módulo em relação à dita primeira extremidade, caracterizado por uma abertura (9) feita na base de montagem para adaptar aí um módulo eletrônico de energia de modo que a parte de resfriamento do módulo eletrônico se torna recuada baixo da placa de montagem.

2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da extremidade superior do módulo (7) a ser fixada se tornar mais próxima da dita superfície suporte (2) do que a extremidade inferior (11) do módulo.

3. Conjunto de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato da dita base de montagem ser uma placa de montagem (3) que compreende no mínimo um primeiro plano inclinado (16) que se projeta para fora a partir do plano do dito primeiro dispositivo de fixação (13, 14) de modo a formar um ângulo (a) com o plano definido pelo dito primeiro dispositivo de fixação (13,14).

4. Conjunto de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato da abertura (9) para adaptar nela um módulo eletrônico de energia ser feita na dita primeira parede inclinada (16).

5. Conjunto de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato da dita placa de montagem (3) compreender um primeiro plano inclinado (16), um segundo plano inclinado (15), este último se estendendo em uma maneira inclinada a partir do plano do dito primeiro dispositivo de fixação (13, 14) no sentido do primeiro plano inclinado (16) e um plano vertical (17) que conecta os ditos planos inclinados e é montado paralelo ao plano do dito primeiro dispositivo de fixação (13, 14).

6. Conjunto de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de uma abertura de montagem (9) que tem sua primeira aresta coincidindo com a dobra entre o dito segundo plano inclinado (15) e o dito plano vertical (17) enquanto a segunda aresta (22) oposta à dita primeira aresta é situada dentro da área de dito primeiro plano inclinado (16).

7. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicação 4 a 6, caracterizado pelo fato dos trilhos guia (21) que são adaptados a ambos os lados opostos da dita abertura de montagem (9) se estenderem sobre um dado comprimento das ditas arestas 22.

8. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicação 4 a 7, caracterizado pelo fato de um suporte de apoio (18) que tem uma aresta dobrada (19) feita em sua aresta distai e que é situada na dita abertura de montagem (9), na dobra entre o dito segundo plano inclinado (15) e o dito plano vertical (17), o plano do dito suporte de apoio sendo paralelo a dito primeiro plano inclinado (16) e que se estende para fora a partir da dita abertura de montagem.

9. Método de instalar módulos eletrônicos de energia em um gabinete para equipamento, cubículo ou outro espaço para equi- pamento, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de, fixar no lugar uma placa de montagem (3) tal como está especificado em qualquer uma das reivindicações 4 a 8; elevar a extremidade superior do módulo (7) em uma posição suportada pelo suporte de apoio (18) da placa de montagem, empurrar o módulo (7) para cima de tal maneira que os sulcos feitos nas laterais do módulo deslizam ao longo dos trilhos guia (21) fornecidos na abertura de montagem (9) da placa de montagem (3), empurrar o módulo (7) ainda mais para cima até que ele encontre a aresta (22) da abertura de montagem e o canto da extremidade inferior do módulo (11) tenha passado sobre a aresta dobrada (19) do suporte de apoio (18), abaixar o módulo (7) para repousar contra a aresta dobrada (19), e prender o módulo (7) à placa de montagem (3).