BR102019013745A2

BR102019013745A2 - Dispositivo de detecção de falta de neutro em medição na baixa tensão

Info

Publication number: BR102019013745A2
Application number: BR102019013745-2A
Authority: BR
Inventors: Raul Vitor Arantes Monteiro; Fabricio Parra Santilio; Arnulfo Barroso De Vasconcellos; Nicolás Eusebio Cortez Ledesma; Rodolfo Quadros
Original assignee: Fundação Universidade Federal De Mato Grosso
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2021-01-12

Abstract

dispositivo de detecção de falta de neutro em medição na baixa tensão patente de invenção que se refere a um dispositivo eletrônico pelo qual é possível a identificação da falta do condutor de neutro em instalações elétricas em baixa tensão, monofásicas e bifásicas, a fim de detectar fraudes na medição de energia elétrica. o dispositivo tem como função o registro dos períodos em que se detecta a falta do condutor de neutro, sento dito registro feito por meio de microcontrolador.

Description

DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FALTA DE NEUTRO EM MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO

Campo da invenção:

[001] Trata-se de patente de invenção de um dispositivo eletrônico pelo qual é possível detectar furtos de energia elétrica em baixa tensão pela retirada do condutor de neutro vindo do medidor elétrico da instalação. O funcionamento do referido dispositivo se baseia na diferença entre fluxos magnéticos opostos, criados por correntes elétricas em um tiroide de material amorfo, gerando uma corrente elétrica residual que habilita um microcontrolador a armazenar a informação de falta de neutro vindo do medidor elétrico para a instalação.

Fundamentos da invenção e estado da técnica:

[002] Dispositivos detectores de falhas em sistemas elétricos têm sido desenvolvidos ao longo do tempo, sejam eles para detecção de distúrbios elétricos ou falhas no atendimento ou operação de sistemas elétricos. Porém, não se encontra no estado da técnica dispositivo de detecção de falta de neutro com a mesma configuração e objetivo da invenção aqui apresentada. Este dispositivo é composto por um tiroide feito de material amorfo ou nanocristal que proporciona menos perdas no circuito magnético e que, por diferença entre fluxos magnéticos criados por correntes elétricas, emite um sinal que habilita um microcontrolador do tipo PIC a armazenar a informação que o medidor de energia elétrica está sendo fraudado por falta de corrente no condutor de neutro.

[003] A patente BR 10 2013 020187-1 traz um dispositivo com o mesmo propósito do apresentado aqui. Porém, a referida patente apresenta uma configuração mais complexa e menos robusta do que a do DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FALTA DE NEUTRO EM MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO. Aquele dispositivo é constituído por 2 (dois) transformadores em associação onde se utiliza o resultado entre a corrente de fase e corrente de neutro para se determinar a fraude. A principal diferença entre o DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FALTA DE NEUTRO EM MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO e da patente citada se dá na maneira mais simples e na forma como é feita a detecção da falta de corrente no neutro. O DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FALTA DE NEUTRO EM MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO utiliza apenas um toroide de material amorfo, onde a diferença entre o fluxo magnético gerado pela corrente de fase e o fluxo magnético gerado pela corrente de neutro, resulta em um fluxo magnético residual variante no tempo que, por meio de um condutor elétrico e de acordo com a lei de Ampére para circuitos magnéticos, induz uma tensão em tal condutor que faz circular uma corrente em um circuito fechado. Assim, a presente invenção apresenta maior robustez em sua construção e utiliza de outro princípio da teoria de circuitos magnéticos para seu funcionamento. Além disso, o dispositivo que ora se reivindica utiliza de um microprocessador PIC para armazenamento dos dados referentes ao dia e hora em que foram detectadas fraude no condutor de neutro.

[004] A patente BR 10 2012 030126-1 utiliza o dispositivo detector de correntes residuais para detecção de derivações entre entrada e saída de energia elétrica. Esse dispositivo tem a necessidade de que sejam feitas 2 (duas) leituras simultâneas de fase e neutro do sistema para a detecção de furto por meio de derivação. O DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FALTA DE NEUTRO EM MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO faz apenas uma leitura da fase e do neutro do sistema e ainda utiliza a técnica de fluxo residual para a emissão de um sinal ao circuito eletrônico que fará o registro da fraude. Contrário a patente referida, o dispositivo aqui apresentado é destinado à fraude de energia pela falta de condutor de neutro no sistema de alimentação e não à furtos de energia feitos por derivação de condutores.

[005] A patente EP3173800A1 identifica a falta de neutro no medidor determinando as tensões eficazes das fases presentes e comparando com uma referência pré-estabelecida; calcula a relação entre as tensões das fases e as compara e, de acordo com uma métrica, registra ou não a fraude. O DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FALTA DE NEUTRO EM MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO trabalha com sinais de corrente e não executa cálculos de parâmetros do sistema para identificar a fraude.

Descrição do problema técnico:

[006] Medidores de energia elétrica para fins de faturação são alvos constantes de métodos ilegais realizados por consumidores com o objetivo da redução da conta de energia elétrica. Estes métodos são conhecidos como fraudes. Uma modalidade de fraude que tem crescido se dá quando o consumidor deixa de utilizar o condutor de neutro que vem do medidor de energia elétrica, o substituindo por um condutor aterrado dentro de sua residência, fazendo o papel de condutor de terra. Em medidores monofásicos, a redução do consumo de energia elétrica é de 100%, ou seja, o medidor simplesmente deixa de medir, pois, na verdade, o medidor se encontra com seu circuito completamente aberto. Já para medidores bifásicos, se observa uma redução na medição de energia elétrica de até 40%. Para os trifásicos, essa prática não resulta em reduções, uma vez que o circuito trifásico se equilibra entre as fases, não sendo necessária a utilização do neutro em seu sistema, não fosse a necessidade do consumidor.

[007] A presente invenção tem como solução para o problema descrito a utilização de um dispositivo para a detecção de falta de corrente no condutor neutro. A principal inovação se encontra no aspecto construtivo e na forma de funcionamento do dispositivo, que utiliza da vantagem das propriedades dos materiais ferromagnéticos para seu funcionamento.

Descrição detalhada da invenção:

[008] O funcionamento deste dispositivo consiste na percepção automática de um toroide da falta do condutor de neutro. Pela diferença entre as correntes de fase e neutro, quando da ausência do condutor de neutro, um magnetismo residual aparece no núcleo de material amorfo do toroide ilustrado pela Figura 1. Esse magnetismo residual induz uma tensão na bobina de ir e uma corrente começa a circular por essa bobina.

[009] Esta corrente ir é enviada ao circuito eletrônico, mas como precisa ser adequada aos níveis adequados para o funcionamento do circuito, é necessária a utilização de um transformador, conforme ilustra a Figura 2, onde o transformador em questão é representado pela palavra TRAFO.

[010] A partir daí, somente o semiciclo positivo do sinal de corrente enviado ao circuito eletrônico é utilizado como sinal de entrada no microcontrolador PIC 16F876A. Para isso ser possível, uma ponte com diodos retifica esse sinal, deixando passar somente o semiciclo positivo da corrente enviada. O microcontrolador, recebendo esse sinal, começa a registrar a fraude e ainda acusa que a fraude está ocorrendo por meio do seu display. A Figura 3 mostra a configuração do microcontrolador PIC. A Figura 4 mostra a configuração do display do PIC.

[011] A lista de materiais necessários para a construção do dispositivo será a seguir descrita: 1 Resitor (3,9 kΩ); 1 Resistor (1 kΩ); 2 Resistores (10 kΩ); 1 Resistor (470 Ω); 1 Resistor (120 Ω); 1 Resistor (220 Ω); 2 capacitores (1000 μF); 2 capacitores (22 pF); 2 Capacitores (100 nF); 1 potenciometro (1 kΩ); 1 Led; 1 regulador de tensão 7805; 1 Microcontrolador (PIC 16F876A); 1 Display para microcontrolador PIC; 4 diodos (1n4007); 1 diodo zener (1N4732A); 1 Transformador com derivação central (0 - 110 -220 V); 1 Toróide de material amorfo.

[012] A fraude a ser detectada pelo DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FALTA DE NEUTRO EM MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO é realizada da mesma maneira tanto para circuitos monofásicos (Figura 5) quanto para bifásicos (Figura 6).

[013] Descreve-se, nas Figuras 5 e 6, a ocorrência da fraude pela abertura do condutor de neutro em qualquer ponto da instalação entre o medidor de energia elétrica e o quadro geral de força e luz do consumidor (representado pelo acrônimo QGFL) fraudador.

[014] Dessa maneira, de acordo com as técnicas aplicadas na construção do dispositivo aqui reivindicado, tanto em uma instalação elétrica monofásica quanto em uma bifásica, este pode ser instalado em qualquer ponto entre o medidor de energia elétrica e o QGFL do consumidor. Porém, para que não haja acesso fácil a este dispositivo, recomenda-se que o mesmo seja instalado dentro da caixa de medição geral da instalação.

[015] A instalação do dispositivo é realizada pela conexão dos condutores de fase(s) e neutro nas entradas especificadas em seu invólucro e conexão, nas saídas indicadas do mesmo, dos condutores de fase(s) e neutro para levá-los ao QGFL do consumidor (Figura 7). A fraude é acusada pelo display do dispositivo quando detectada e os dados de horas de dias em que as fraudes ocorreram ficam armazenadas na memória do microcontrolador PIC 16F876A. Dessa maneira, um técnico da empresa de distribuição de energia elétrica pode identificar a ocorrência da fraude e obter informações detalhadas e pertinentes à mesma. Devido à versatilidade do microcontrolador utilizado, caso a distribuidora de energia elétrica tenha sistema de telemetria, um sistema de comunicação sem fio pode ser implementado no detector para que o acuso da fraude possa ser registrado em um centro de operação, por exemplo.

[016] A Figura 7 ilustra como se daria a instalação do DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE FALTA DE NEUTRO EM MEDIÇÃO NA BAIXA TENSÃO em uma instalação elétrica em baixa tensão bifásica. O ponto (1) representa os condutores de baixa tensão de uma rede de distribuição. O ponto (2) representa um medidor eletromecânico ou digital (nesta figura representado por um medidor digital). O ponto (3) representa o dispositivo detector de fraudes por abertura ou desconexão do condutor de neutro em seu local correto de instalação. O ponto (4) representa o QGFL da instalação elétrica.

Claims

Dispositivo detector de fraudes por meio da ausência ou retirada do condutor de neutro de medidores de energia elétrica, analógicos ou digitais, de baixa tensão, caracterizado por compreender um toroide de material amorfo, um circuito eletrônico retificador de forma de onda para tratar o sinal gerado por uma corrente diferencial residual, um microcontrolador configurado para armazenar a informação da fraude e um display que indica visualmente a fraude no instante em que a mesma é detectada.
Dispositivo detector de fraudes por meio da ausência ou retirada do condutor de neutro de medidores de energia elétrica, analógicos ou digitais, de baixa tensão, conforme reivindicação 1, caracterizado por ser instalado por meio da conexão dos condutores de fase(s) e neutro nas entradas especificadas em seu invólucro e conexão, nas saídas indicadas do mesmo, dos condutores de fase(s) e neutro para levá-los ao quadro geral de força e luz do consumidor.
Dispositivo detector de fraudes por meio da ausência ou retirada do condutor de neutro de medidores de energia elétrica, analógicos ou digitais, de baixa tensão, conforme reivindicações 1 e 2, caracterizado por compreender um sistema de comunicação sem fio implementado no detector para que a fraude possa ser registrada em um centro de operação.