BR112016006175B1

BR112016006175B1 - Sistema para a transmissão de energia e dados

Info

Publication number: BR112016006175B1
Application number: BR112016006175-6A
Authority: BR
Inventors: Martin Bund; Claus Schöpfer
Original assignee: Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2023-01-10
Also published as: WO2015086137A1; MX2016007650A; CN105794121A; CN105794121B; US10181874B2; BR112016006175A2; DE102014007064B4; CA2927674A1; CN108512193B; EP3080920A1; EP3080920B1; MX363753B; CA2927674C; DE102014007064A1; CN108512193A; US20160308582A1

Abstract

SISTEMA PARA A TRANSMISSÃO DE ENERGIA E DADOS. A invenção refere-se a um sistema para transmissão de energia e dados, particularmente, compreendendo um controle de meia onda, com uma unidade de controle conectada com fases de rede (L1, L2, L3), sendo que o sistema apresenta um meio de identificação de falha de fase (3), que apresenta circuitos de báscula biestáveis, (40), particularmente, circuitos de báscula biestáveis (40) associados a uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3), sendo que cada circuito de báscula biestável (40) apresenta uma entrada para ajuste e uma entrada para reajuste, sendo que uma das entradas está conectada com um meio de digitalização (5), que digitaliza as meias ondas positivas de uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3), sendo que a outra das entradas está conectada com um meio (L1, L2, L3) de digitalização (5), que digitaliza as meias ondas negativas de uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3), sendo que o valor efetivo da tensão de saída do circuito de báscula biestável (40) é comparada com um valor de limiar através de um meio de comparação (43), para identificação de uma falha de fase.

Description

[0001] A invenção refere-se a um sistema para transmissão de energia e dados.

[0002] Em geral, é conhecido que em um sistema de trilhos, um receptor precisa ser abastecido com energia e dados.

[0003] A invenção tem, portanto, por base a tarefa de formar de maneira sistema uma identificação de falha de fase de rede em um sistema para transmissão de energia e dados, particularmente, sendo que o energia é realizado por meio de uma rede de tensão trifásica, portanto, de uma rede de tensão trifásica senoidal, e a identificação deve ser realizada digitalmente por informação transmitida ao receptor.

[0004] A tarefa é solucionada no sistema de acordo com as características indicadas na presente invenção.

[0005] Características importantes da invenção no sistema são que para transmissão e energia e dados, está prevista uma unidade de controle conectada com fases de rede, que compreende um controlador de meia onda, sendo que o sistema apresenta um meio de identificação de falha de fase, que apresenta multivibradores biestáveis, particularmente, multivibradores biestáveis associados a uma respectiva fase de rede, sendo que cada multivibrador biestável apresenta um entrada para ajuste e uma entrada para reajuste, sendo que uma das entradas está conectada com um meio de digitalização, que digitaliza as meias ondas positivas de uma respectiva fase de rede, sendo que a outra das entradas está conectada com um meio de digitalização, que digitaliza as meias ondas negativas de uma respectiva fase de rede, sendo que o valor efetivo da tensão de saída do multivibrador biestável é comparado com um valor de limiar através de um meio de comparação, para identificação de uma falha de fase, particularmente pelo fato de que o sinal de saída é retificado e uniformizado, de modo que o valor uniformizado monitora o excedimento ou o não atingimento de um valor de limiar através de um meio de comparação, particularmente, sendo que os sinais de saída do meio de comparação são conduzidos a um meio de combinação da função OU, para formação de um sinal de saída do meio de identificação de fase.

[0006] É de vantagem, nesse caso, que a falha de fase de rede é identificável rapidamente e só são utilizados multivibradores biestáveis pouco complexos, de baixo custo. Nesse caso, cada fase de rede é encaminhada a um caminho, no qual as meias ondas positivas são digitalizados e a um outro caminho, no qual são digitalizados as meias ondas negativas. Os pulsos digitalizados, associados à respectiva meia onda, podem ser usados como sinal de ajuste ou reajuste para um multivibrador. Assim, pode ser identificada de maneira muito simples uma falha. Assim que o sinal de saída não se modificar mais de modo suficientemente rápido, a tensão efetiva do mesmo cai e, assim, uma falha pode ser identificada de maneira simples

[0007] Em uma configuração vantajosa, na unidade de controle, uma tensão correspondente a à tensão de fase de rede, particularmente uma tensão gerada com um divisor de tensão(R1, R2), realizado por resistências, é alimentada a um diodo (D1), cujo sinal de saída - é usado como tensão de controle para um interruptor dependente de tensão (Th) e - serve para carregar uma capacidade (C3), particularmente capacitor (C3), particularmente, sendo que a corrente de carga está guiada através de um diodo (D2). É vantajoso, nesse caso, que depois do excedimento do valor de limiar da tensão da respectiva meia onda de uma fase de rede, o optoacoplador gera um sinal em forma de pulso, cuja duração de pulso é determinada pelo valor de capacidade da capacidade C3. Assim, está possibilitada uma digitalização do curso senoidal. Em uma configuração vantajosa, um aparelho transmissor conecta uma linha, particularmente, fase de comando, opcionalmente, com um de várias, particularmente três, fases de rede, sendo que um receptor está conecto eletricamente com as fases de rede e com a linha, particularmente através de contatos por fricção, sendo que o receptor apresenta uma unidade de controle e um consumidor, particularmente um motor elétrico, que aciona uma parte móvel, que é abastecido pelas fases de rede, sendo que a unidade de controle apresenta um meio de digitalização, sendo que cada meio de digitalização está conectada com uma das fases de rede e no meio de digitalização, uma tensão correspondente à tensão de rede, particularmente, uma tensão gerada por um divisor de tensão (R1, R2) realizada de resistências, é alimentada a um diodo (D1), cujo sinal de saída - é usado como tensão de controle para um comutador (Th), dependente de tensão (Th) e - serve para carregar uma capacidade (C3), particularmente capacitor (C3), particularmente, sendo que a corrente de carga está guiada através de um diodo (D2).

[0008] É vantajoso, nesse caso, que depois do excedimento do valor de amplitude da tensão da respectiva meia onda de uma fase de rede, o optoacoplador gera um sinal em forma de pulso, cuja duração de pulso é determinada pelo valor de capacidade da capacidade C3. Assim, está possibilitada de maneira simples uma digitalização do curso senoidal da energia transmitida a um veículo sobre trilhos por meio da linha por fricção.

[0009] Em uma configuração vantajosa, sinal de saída alimenta uma resistência (R3), que com uma de suas duas ligações está conectada com um potencial de referência e com a outra de suas ligações, com o diodo (D1). É de vantagem, nesse caso, que o sinal de saída acompanha o curso da meia onda. Particularmente, a resistência R3 puxa, por assim dizer, o sinal de saída em direção ao potencial de referência, portanto contra zero.

[00010] Em uma configuração vantajosa, o interruptor (Th) dependente de tensão libera e/ou abre então um caminho de corrente, quando a tensão situada na entrada de controle cai para abaixo da tensão existente no capacitor (C3), sendo que o caminho de corrente alimenta a entrada de um optoacoplador (V10, particularmente, o meio de iluminação de um optoacoplador (V1). É de vantagem, nesse caso, que apenas uma reserva de energia limitada é posta à disposição pela capacidade e, portanto, pode ser gerado apenas um pulso de duração curta. Dessa maneira, a cada meia onda positiva é associado um único pulso curto ou alternativamente, e na polarização apropriada do diodo D1, a cada meia onda negativa

[00011] Em uma configuração vantajosa, o sistema é um sistema de trilhos, particularmente, uma instalação de trem suspenso em monotrilho e o receptor está disposto sobre uma parte móvel, particularmente veículo sobre trilhos. É de vantagem, nesse caso, que está possibilitado um controle de meia onda, no qual podem ser transmitidas informações de um transmissor disposto de modo estacionário ao receptor disposto sobre a parte móvel.

[00012] Em uma configuração vantajosa, o sinal de saída separado galvanicamente da entrada, do optoacoplador (V1) é alimentado a um meio para detecção das meias ondas, particularmente, uma um decodificador de meias ondas, sendo que o meio apresenta meios de comparação, para comparação dos sinais de saída dos optoacopladores dos meios de digitalização, particularmente, sendo que o sinal de saída associado à linha é comparado com os sinais de saída associados às fases de rede. É de vantagem, nesse caso, que os pulsos gerados pelo optoacoplador estão galvanicamente desacoplados e podem ser processados adicionalmente por via digital.

[00013] Em uma configuração vantajosa, cada unidade de digitalização está conectada com uma das fases de rede ou com a linha, particularmente, fase de comando, e compreende - um meio de digitalização associado à digitalização das meias ondas positivas, bem como - um meio de digitalização associado à digitalização das meias ondas negativas.

[00014] É de vantagem, nesse caso, que existe, em cada caso, um optoacoplador para as meias ondas positivas e um optoacoplador para as meias ondas negativas.

[00015] Em uma configuração vantajosa, o sinal, que digitaliza as meias ondas positivas de uma respectiva fase de rede, particularmente portanto, o sinal de saída separado galvanicamente da entrada, do optoacoplador (V1) de uma unidade de digitalização associada a uma respectiva fase de rede, é alimentado à entrada, para ajuste de um circuito de básculo biestável e que o sinal que digitaliza as meia ondas negativas de uma respectiva fase de rede, particularmente, portanto, o sinal de saída separado galvanicamente da entrada, do optoacoplador (V1), de uma unidade de digitalização associada a uma respectiva fase de rede, é alimentado à entrada, para reajuste de um multivibrador biestável, sendo que o valor efetivo do sinal de saída do multivibrador biestável é monitorado em relação a excedimento ou não atingimento de um valor de limiar, particularmente, pelo fato de que o sinal de saída é retificado e uniformizado, de modo que o valor uniformizado é monitorado com relação a um excedimento ou não atingimento de um valor de limiar através de um meio de comparação. É de vantagem, nesse caso, que uma identificação de falha de fase pode ser realizada de maneira simples, particularmente, um multivibrador pode ser usado para esse fim.

[00016] Em uma configuração vantajosa, os sinais de saída dos meios de comparação são combinados com a função OU, de modo que o sinal de saída dessa combinação da função OU assume um primeiro estado, particularmente, HIGH, no caso de falha de rede e, senão, um outro estado, particularmente, LOW. De vantagem, nesse caos, é que a combinação da função OU pode ser realizada de maneira simples, particularmente, de maneira análoga, por meio de diodos.

[00017] Em uma configuração vantajosa, estão conectados um ao outro, em cada caso, uma conexão do divisor de tensão, da resistência (R3), da capacidade (C3) do caminho de corrente e/ou do optoacoplador de cada meio de digitação, particularmente de tal modo que é formado um potencial de referência. É de vantagem, nesse caos, que dessa maneira pode ser formado um ponto de estrela, sem que um tenha de ser previsto um ponto de estrela de acordo com o estado da técnica, com capacitores ou resistências em ligação de estrela, entre as fases de rede.

[00018] Outras vantagens evidenciam-se das concretizações. A invenção não está limitada à combinação de características das concretizações. Para o técnico apresentam-se outras possiblidades de combinação apropriadas de concretizações e/ou de características de concretizações e/ou características da descrição e/ou das figuras, particularmente da proposta de tarefa e/ou por comparação da tarefa proposta com o estado da técnica.

[00019] A invenção é explicada mais detalhadamente agora, por meio de figuras:

[00020] Na Figura 1 está mostrado um diagrama de bloco esquemático da unidade de controle de acordo com a invenção, as unidades de digitalização 5 e um meio de identificação de fase 3, que monitora os sinais de saída das unidades de digitalização.

[00021] Na Figura 2 está representado um meio de digitalização associado às meias ondas positivas, de uma das unidades de digitalização 5, sendo que o meio de digitalização de cada meia onda positiva da respectiva tensão de fase de rede gera um pulso de tensão digital.

[00022] Na Figura 2 está representado mais detalhadamente um meio de digitalização associado às meias ondas positivas de uma das unidades digitalização 5, sendo que esse meio de digitalização gerada de cada meia onda positiva da respectiva tensão de fase de rede um pulso de tensão.

[00023] Na Figura 4está representado mais detalhadamente o meio de identificação de falha de fase.

[00024] Tal como mostrado nas figuras, por meio da unidade de controle, é possibilitada uma avaliação das tensões de fase, particularmente, uma comparação da fase de comando com uma respectiva fase de rede. Além disso, pode ser realizada uma identificação de uma falha de fase.

[00025] As fases de rede são alimentadas por uma rede de tensão trifásica e levam, no caso ideal, tensões de fase senoidais, deslocadas uma à outra por 120° ou 240°.

[00026] Por meio da fase de comando podem ser transmitidos dados. Nesse caso, é aplicado por um aparelho transmissor não mostrado à fase de comando uma meia onda positiva ou negativa de uma das fases de rede (L1, L2, L3). Desse modo, pela aplicação de uma respectiva das meias ondas de uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3) podem ser transmitidas informações à linha C1, portanto, fase de comando C1.

[00027] Na unidade de controle de acordo com a invenção a informação é depois decodificada, pelo fato deque no respectivo momento ela identificada a fase de rede (L1, L2, L3) presente na fase de comando C1.

[00028] De preferência, a unidade de controle está disposta sobre uma unidade móvel, que é abastecida por meio de uma linha por fricção. Assim, são transmitidas, portanto, as fases de rede (L1, L2, L3) e a fase de comando por meio de contato por fricção à parte móvel. Por meio da respectiva unidade de digitalização 5, as respectivas meias ondas são transformados em sinais digitais, portanto, a cada meia onda positiva, que chega à entrada da unidade de controle, é associado um pulso de sinal digital na saída de um respectivo primeiro meio de digitalização, ou a cada meia onda negativa, que chega à entrada da unidade de controle, é associado um pulso de sinal digital na saída de um, em cada caso, outro meio de digitalização.

[00029] Tal como está mostrado na Figura 2 nos meios de digitalização que digitalizam as meias ondas positivas da umidade de digitalização 5, a respectiva tensão de fase de rede existente na entrada da unidade de digitalização 5 (Figura 2; fase de redeL1) é reduzida por meio do divisor de tensão, que está formado pela ligação em série das resistências R1 e R2 e essa tensão reduzida é guiada pelo diodo D1, de modo que apenas as meias ondas positivas são passados. Opcionalmente, pode ser previsto um capacitor C2 para uniformização. A tensão de saída do diodo D1 alimenta uma resistência R3, cuja outra conexão está situada sobre um potencial de referência. Assim, na resistência R3 existe uma tensão, que ref1. Assim, na resistência R3 existe uma tensão, que é proporcional e, na existência do capacitor C2, substancialmente proporcional ao curso à maneira de meia onda da fase de rede (L1) existente na entrada do meio de digitalização 5. Daí pode ser alimentado um capacitor C3 através de um diodo D2.

[00030] Um interruptor dependente de tensão Th, particularmente, tiristor, está abastecido pela tensão existente no capacitor/como tensão de controle existente na entrada de controle do comutador Th, é usada a tensão existente na resistência R3.

[00031] Portanto, quando, então, a meia onda excedeu sua amplitude e, assim, a tensão na resistência R3 cai, incialmente tensão no capacitor C3 permanece constante. Mas, assim que o comutador Th é comutado, o capacitor C3 é descarregado através de um optoacoplador V1 disposto na saída do interruptor Th e uma resistência prévia R4 para limitação de corrente. A descarga ocorre em um período que é mais curto do que a duração da meia onda, portanto, a metade da duração de período da tensão alternada de rede.

[00032] A resistência R2, R3 e o capacitor C3, bem como o diodo luminoso do optoacoplador V1, estão conectados, em cada caso, com uma de suas conexões com o potencial de referência ref1.

[00033] Por meio do optoacoplador V1 pode ser gerado, portanto, na saída separada galvanicamente um sinal de saída dig_out do meio de digitalização.

[00034] Assim, portanto, para cada meia onda positiva, depois de exceder a amplitude da meia onda, é gerado um pulso curto como sinal de saída.

[00035] Tal como mostrado na Figura 1, a fase de rede L1 é portanto, alimentada à unidade de digitalização 5, que apresenta um primeiro meio de digitalização de acordo com a Figura 2, para digitalização das meias ondas positivas, e um meio de digitalização correspondente, não mostrado nas Figuras, para meias ondas negativas, que se diferencia, substancialmente por um diodo D1 disposto de modo não polarizado.

[00036] Assim, a saída de sinal dig_out pertencente à meia onda positiva e a saída de sinal correspondente, pertencente à meia onda negativa podem ser guiados adicionalmente ao codificador de meia onda 2. Do mesmo modo, os sinais de saída correspondentes das unidades de digitalização pertencentes às outras fases de rede (L2, L3) e à fase de comando C1 são guiados ao codificador de meia onda 2.

[00037] Assim, no decodificador, a fase de comando C1 é comparável com as fases de rede (L1, L2, L3) e, com isso, a informação transmitida é decodificável e é alimentada ao controle 4.

[00038] Através do meio de identificação da falha de fase 3, pode ser identificada a falha de uma fase de rede. Quando pelo menos uma das fases de rede falha, para esse fim é transmitido um sinal de aviso correspondente ao controle 4. Assim, o sinal de aviso é levado em consideração na avaliação.

[00039] Assim, a segurança da transmissão de informações pode ser aumentada.

[00040] O meio de identificação de falha de fase apresenta três multivibrador biestáveis 40, que estão realizados, de preferência, como flip-flop, particularmente flip-flop de RS ou JK. Cada multivibrador biestável 40 apresenta uma entrada S, portanto, entradas pra ajuste, e uma entrada R, portanto, uma entrada para reajuste.

[00041] A respectiva entrada para ajuste está conectada com a respectiva saída dig_out do meio de digitalização da respectiva unidade de digitalização 5, que está associada às meias ondas positivas.

[00042] A respectiva entrada para reajuste está conectada com a respectiva saída do meio de digitalização da respectiva unidade de digitalização 5, que está associada às meias ondas negativas.

[00043] Assim, por chegada do meia onda positiva da fase de rede L1, é ajustada a saída do primeiro multivibrador biestável 40 associado e reajustada por subsequente chegada da meia onda negativa.

[00044] O sinal de saída do respectivo multivibrador biestável 40 é guiado sobre um capacitor C4 e. assim, suprimir as proporções de tensão contínua. O sinal de saída filtrado dessa maneira é retificado através de um meio de retificação 41 e uniformizado através de um meio de uniformização 42, particularmente, capacitor, de modo que, subsequentemente é gerada uma tensão contínua.

[00045] Através de um meio de comparação 43, o valor de tensão uniformizado pelo meio de uniformização 42 é comparado com um valor de tensão crítico. O valor de tensão crítico está selecionado de tal modo que, sendo excedido, não existe uma falha da fase de rede e, ao não ser atingido, existe uma falha da fase de rede.

[00046] Os sinais de saída dos meios de comparação associados às fases d rede (L1, L2, L3) sã alimentados a um meio de combinação 44, particularmente, meio de soma, que combina de tal modo os três sinais, que no caso de falha de uma ou mais das fases de rede (L1, L2, L3) é gerados um sinal de saída 45 correspondente. Assim, a identificação da falha da fase de rede pode ser realizada de maneira simples e pode ser exigida em um único sinal de saída.

[00047] Pois quando uma das fases de rede (L1, L2, L3) falha, o multivibrador biestável 40 correspondente não modifica mais seu estado inicial. Assim, a tensão cai na saída do meio de uniformização 42 e o meio de comparação 43 gera como tensão inicial um HIGH-Level, em vez do LOW-Level gerado na existência da fase de rede.

[00048] Os potenciais de referência de todos os meios de digitalização de todas as unidades de digitalização 5 estão conectados eletricamente e formam, assim, um ponto de estrela, portanto, um potencial de referência. Um ponto de estrela adicional, formado por meio de resistências e/ou outros componentes entre as fases de rede não é portanto necessário.

[00049] Em um outro exemplo de modalidade de acordo com a invenção, o sinal de aviso é transmitido até mesmo ao decodificador de meia onda e ali levado em consideração na decodificação da informação. Lista de sinais de referência 1 meio de avaliação de meia onda 2 codificador de meia onda 3 meio de identificação de falha de fase 4 controle 5 unidade de digitalização 40 multivibrador biestável, particularmente, flip-flop, particularmente flipflop de RS ou JK 42 meio de retificação 43 meio de uniformização 44 meio de comparação 45 meio de combinação, particularmente meio de soma 46 sinal de saída L1 primeira fase de rede L2 segunda fase de rede L3 terceira fase de rede C1 fase de comando VCC tensão de alimentação GND terra Ref1 potencial de referência Dig_out sinal de saída da unidade de digitalização 5 Th meio de comutação dependente de tensão, particularmente tiristor C2 Capacitor C3 capacitor C4 capacitor D1 diodo D2 diodo R1 resistência R2 resistência R3 resistência R4 resistência R5 resistência V1 optoacoplador

Claims

1. Sistema para transmissão de energia e dados, que compreende uma unidade de controle conectável com fases de rede (L1, L2, L3), caracterizado pelo fato de que o sistema compreende ainda um meio de identificação de falha de fase (3) que apresenta multivibradores biestáveis (40), cada multivibrador biestável (40) possuindo uma entrada para ajuste e uma entrada para reajuste, uma primeira das entradas está conectada com um meio de digitalização (5) adaptado para digitalizar meias ondas positivas de uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3), uma segunda das entradas está conectada com um meio de digitalização (5) adaptado para digitalizar meias ondas negativas de uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3), e pelo menos um meio de comparação (43), cada meio de comparação (43) está adaptado para comparar um valor efetivo de uma tensão de saída de um respectivo multivibrador biestável (40) com um valor de limiar para identificar uma falha de fase, mediante retificação e uniformização de um sinal de saída, de modo que cada meio de comparação (43) monitora um valor uniformizado quanto à ultrapassagem ou ao não atingimento do valor de limiar.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os multivibradores biestáveis (40) são associados a respectivas fases de rede (L1, L2, L3).

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que sinais de saída do pelo menos um meio de comparação (43) são combinados para a função OU para formar um sinal de saída do meio de identificação de falha de fase (3).

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um sinal representando as meias ondas positivas de uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3) e/ou um sinal de saída, galvanicamente isolado da entrada, de um optoacoplador (V1) do meio de digitalização (5) associado a uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3), é fornecido à entrada para ajuste de um respectivo multivibrador biestável (40), e um sinal representando as meias ondas negativas de uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3) e/ou um sinal de saída, galvanicamente isolado da entrada, de um optoacoplador (V1) do meio de digitalização (5) associado a uma respectiva fase de rede (L1, L2, L3) é fornecido à entrada para reajuste de um respectivo multivibrador biestável (40), o valor efetivo do sinal de saída do multivibrador biestável (40) sendo monitorado quanto à ultrapassagem ou não atingimento de um valor de limiar, mediante retificação e uniformização do sinal de saída, de modo que o meio de comparação (43) monitora o valor uniformizado quanto à ultrapassagem ou ao não atingimento do valor de limiar.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma função OU é realizada em sinais de saída do meio de comparação (43), de modo que um sinal de saída da função OU assume um primeiro estado em resposta a uma falha de fase de rede e, caso contrário, assume outro estado.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma função OU é realizada em sinais de saída do meio de comparação (43), de modo que um sinal de saída da função OU assume um estado HIGH em resposta a uma falha de fase de rede e, caso contrário, assume um estado LOW.