Dispositivo Inteligente para Restauração de Isolamento de Cabos Aéreos de Baixa Tensão: Soluções Automatizadas Eficientes e Precisas

1. Situação Atual e Problemas

Os cabos aéreos de baixa tensão frequentemente sofrem danos na isolação. A urbanização e a construção de infraestruturas os expõem a ambientes complexos (construção, condições climáticas severas como ventos fortes/chuvas que causam arranhões ou impactos, danos por animais), facilmente rompendo as camadas de isolação. A operação a longo prazo também degrada a isolação devido ao envelhecimento, corrosão e exposição prolongada à luz solar - por exemplo, os cabos em comunidades antigas envelhecem e racham, aumentando o risco de falhas.

Os métodos de restauração existentes (tubos retráteis: medir, selecionar, cortar, aquecer; fitas isolantes: enrolar a fita de cera amarela inclinada e depois sobrepor com a fita preta) são demorados, trabalhosos e pouco confiáveis. Para resolver esses problemas, este artigo desenvolve um dispositivo inteligente. Ele se adapta a várias especificações de cabos, localiza rapidamente e repara com precisão danos, não necessita de equipamentos complexos/especialistas e reduz o tempo de manutenção.

2. Design Geral

O dispositivo inteligente para a restauração da isolação de cabos aéreos de baixa tensão integra funções de detecção automática, posicionamento preciso e restauração eficiente. Ele consiste em um módulo de detecção automática, um módulo de fusão a quente, um módulo de moldagem por injeção, um mecanismo de alimentação de partículas plásticas, mecanismos de pré-aperto/aperto, um módulo de resfriamento, moldes de cabos de múltiplas especificações, um módulo de controle de restauração, um controle remoto sem fio e materiais isolantes.

Abordagens Técnicas

• Aquisição e Processamento de Imagens: Utiliza tecnologia de alta resolução para coletar automaticamente danos na isolação superficial dos cabos aéreos, capturando com precisão danos menores e fornecendo suporte de dados para as reparações.

• Moldagem por Injeção de Fusão a Quente e Curado: Pesquisa tecnologias de moldagem por injeção de fusão a quente e curado rápido para garantir que os materiais isolantes possam preencher eficientemente e uniformemente os moldes e solidificar rapidamente, formando uma camada de isolação robusta.

• Sistema de Controle Inteligente: Desenvolve um sistema para controlar automaticamente o processo de restauração, operar com precisão os mecanismos de pré-aperto/aperto e fornecer estávelmente materiais isolantes, garantindo a continuidade e eficiência das reparações.

• Materiais Isolantes de Alta Performance: Desenvolve materiais isolantes com alta resistência, forte aderência, alta elongação no ponto de ruptura e retardo de chama. Esses materiais podem se adaptar a ambientes extremos como altas temperaturas, baixas temperaturas e umidade, garantindo a aplicabilidade e estabilidade do dispositivo.

3. Design Eletrônico

O dispositivo inteligente para a restauração da isolação de cabos aéreos de baixa tensão integra módulos de elevação, aquecimento, aperto de moldes, moldagem por injeção, resfriamento e abertura de moldes para alcançar a restauração eficiente dos cabos aéreos. O esquema eletrônico do dispositivo inteligente é mostrado na Figura 1

Pressione a tecla remota 1 para ativar o motor de elevação, levantando o dispositivo até o cabo danificado. Durante a subida, pressione a tecla 3 para pré-aquecer o material de restauração. Ao chegar, pressione a tecla 5 para prender o molde ao redor do cabo (as luzes indicadoras sinalizam a conclusão do pré-aquecimento).

Pressione a tecla 7 para injetar o material pré-aquecido no dano, garantindo o preenchimento completo. Após a injeção, pressione a tecla 3 para parar o aquecimento (economizando energia para o resfriamento). Pressione a tecla 4 para resfriar e solidificar o material; quando terminar, pressione a tecla 4 novamente para desligar o resfriamento. Em seguida, pressione a tecla 6 para abrir o molde, redefinindo-o. Finalmente, pressione a tecla 2 para baixar o dispositivo de volta. O processo é monitorado via aplicativo móvel para estabilidade e segurança.

2. Módulo de Controle Remoto 433

O dispositivo usa um módulo 433 para controle remoto da elevação, aquecimento, aperto, injeção, resfriamento e abertura de moldes. Os usuários operam através de teclas, sem se aproximar da área de restauração, aumentando a segurança e a simplicidade.

Composto por um transmissor e um receptor, envia comandos como ondas de rádio (através de modulação-demodulação). O receptor decodifica e aciona as ações. Com forte resistência a interferências, sinais estáveis e longo alcance, é adequado para cenários externos/altos/complexos.

3. Design Mecânico

A carcaça utiliza aço inoxidável SUS304 de alta qualidade (resistência à oxidação/corrrosão/temperatura alta, alta resistência) para estabilidade a longo prazo. Tecnologia avançada de moldes garante precisão; uma superfície refinada adiciona resistência a impressões digitais e fácil limpeza. Ergonômico e estético, é fácil de operar e manter (produto físico na Figura 2).

4 Experimentos e Testes
4.1 Teste de Restauração de Isolação de Cabo de Cobre de 10 Quadrados

Para o teste de restauração de isolação de cabo de cobre de 10 quadrados, utilizando o Molde #1: A fluidez e a aderência do material de restauração de isolação atendem aos requisitos. Após a moldagem por compressão, resfrie por 3 minutos, então desmolde. Neste momento, o material está semi-solidificado. Continue o resfriamento por 10 minutos: a camada de isolação restaurada é lisa em geral, tem dureza suficiente e o efeito de restauração de isolação é bastante satisfatório. O teste de restauração de 10 quadrados é mostrado na Figura 3a.

4.2 Teste de Restauração de Isolação de Cabo de Cobre de 95 Quadrados

Para o teste de restauração de isolação de cabo de cobre de 95 quadrados, utilizando o Molde #2: A fluidez e a aderência do material de restauração de isolação atendem aos requisitos. Após a moldagem por compressão, resfrie por 5 minutos, então desmolde (o material está semi-solidificado neste momento). Continue o resfriamento por 12 minutos: a camada de isolação restaurada é lisa em geral, tem dureza aceitável e o efeito de restauração de isolação é bastante satisfatório. O teste de restauração de 95 quadrados é mostrado na Figura 3b.

5 Conclusão

O dispositivo inteligente para a restauração da isolação de cabos aéreos de baixa tensão adota uma abordagem de design modular. Ele integra altamente múltiplos módulos funcionais para formar um dispositivo de restauração automatizada completo e eficiente. Não apenas alcança o posicionamento preciso de danos na isolação dos cabos e o processamento de elevação automática, mas também garante operações precisas durante o processo de restauração através de tecnologia avançada de controle de motores.

O dispositivo inteligente desenvolveu um software, permitindo o monitoramento em tempo real de todo o processo, desde a elevação, pré-aquecimento do material, restauração por moldagem por injeção até o resfriamento, via um aplicativo móvel. Isso melhora significativamente a eficiência e a precisão da restauração. O dispositivo inteligente aumenta a segurança, garante a qualidade da restauração de isolação e tem um amplo espectro de aplicação.