BRPI0722325B1

BRPI0722325B1 - “Disposição de circuito para eliminar a interferência emc e dispositivo elétrico”

Info

Publication number: BRPI0722325B1
Application number: BRPI0722325-0A
Authority: BR
Inventors: Oppermann Christian; Streich Bernhard
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2018-07-10
Also published as: US9083315B2; KR20100108408A; US20100283554A1; EP2223415B1; WO2009083021A1; BRPI0722325A2; EP2223415A1; CN101874336A; CN101874336B; ATE528841T1

Description

(54) Título: DISPOSIÇÃO DE CIRCUITO PARA ELIMINAR A INTERFERÊNCIA EMC E DISPOSITIVO ELÉTRICO (51) Int.CI.: H02K 11/02; H03H 7/09; H03K 17/16; H05K 1/02 (73) Titular(es): SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (72) Inventor(es): CHRISTIAN OPPERMANN; BERNHARD STREICH

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

DISPOSIÇÃO DE CIRCUITO PARA ELIMINAR A INTERFERÊNCIA EMC E DISPOSITIVO ELÉTRICO.

[001] A presente invenção refere-se a uma disposição de circuito para eliminar a interferência EMC de um consumidor elétrico, onde um elemento amortecedor da disposição do circuito pode ser conectado em pelo menos uma linha de abastecimento do consumidor elétrico. A invenção também se refere a um dispositivo que tem uma disposição de circuito desse tipo para eliminar a interferência EMC.

[002] Uma disposição de circuito desse tipo é usada para consumidores elétricos tal como, por exemplo, um controle de bobina ou um abastecimento de energia de comutação em conjunto com sistemas eletrônicos sincronizados, que podem transmitir sinais de interferência. As disposições de circuito para a compatibilidade eletromagnética (EMC) são necessárias para eliminar os sinais de interferência desse tipo particularmente em redes de energia, mas também em outras áreas de aplicação. As disposições de circuito são geralmente baseadas em um capacitor com uma grande capacidade, que é fornecido em linhas de abastecimento, em particular na entrada do circuito a ser protegido em cada caso. O capacitor é usado aqui como um compensador ou amortecedor para picos de corrente possíveis, que se originam do sistema eletrônico sincronizado. Uma disposição de circuito EMC pode ser usada como tal separadamente em um módulo ou integrada em um dispositivo.

[003] A grande capacidade do capacitor, que é usado como um elemento amortecedor, sempre é problemática se o abastecimento de energia das linhas de alimentação usadas permite somente um consumo limitado de corrente. Como o capacitor é conectado em uma linha de abastecimento, quando o dispositivo e/ou o consumidor é ligado, no qual uma disposição de circuito é integrada ou disposta a monPetição 870180029195, de 12/04/2018, pág. 8/23

2/9 tante do mesmo, uma alta corrente de carregamento se desenvolve um pouco depois do ligamento a fim de carregar o capacitor. Consequentemente é sempre necessário considerar se um capacitor com uma grande capacidade é para ser usado como um resultado EMC, ou se a capacidade de carregamento da grade, em termos de corrente, é para limitar a capacidade do capacitor.

[004] Indutores ou limitadores de corrente foram previamente usados nesse contexto, que propiciaram que a corrente de carregamento na linha de abastecimento fosse restrita a um mínimo tolerável. A desvantagem dessa solução situa-se no elemento limitador estar localizado no circuito de energia e, portanto, perdas permanentes sendo geradas durante a operação de um consumidor.

[005] WO 2005/006519 A1 descreve uma disposição de circuito para eliminar a interferência EMC de um motor de corrente contínua. Uma disposição de circuito é ensinada, que proporciona um elemento amortecedor para eliminar a interferência EMC do motor DC nas linhas do mesmo.

[006] O objetivo que fundamenta a invenção é especificar uma disposição de circuito e/ou um dispositivo, que possibilita uma alta compatibilidade eletromagnética com mínima perda de energia.

[007] Esse objetivo é atingido com uma disposição de circuito do tipo citado na introdução tal que o elemento amortecedor, junto com um elemento limitador de corrente da disposição do circuito, podem ser conectados em série, paralelos ao consumidor.

[008] A disposição do circuito inventivo para eliminar a interferência EMC de um consumidor elétrico tem um elemento amortecedor, que funciona da mesma maneira como os elementos amortecedores já conhecidos. A matéria tema da invenção é caracterizada por um elemento limitador de corrente, que é conectado em série com o elemento amortecedor. O elemento amortecedor e o elemento limitador de

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3/9 corrente são ambos conectados em paralelo no consumidor ou em vários consumidores dispostos a jusante dos mesmos. É importante que durante o processamento de carregamento do elemento amortecedor e/ou do capacitor (ou capacitores) contidos neles, a corrente de carregamento seja limitada pelo elemento limitador de corrente. Depois do processo de carregamento, em particular durante a operação do consumidor ou consumidores, uma perda de energia no elemento limitador de corrente deve ser impedida. Como um resultado da sua disposição em paralelo com os consumidores, o elemento limitador de corrente não está presente no circuito de energia e também não gera qualquer perda de energia. Para uma função ótima de eliminação da interferência EMC durante a operação, é providenciado que o elemento limitador de corrente possa ser ligado em ponte por meio de um interruptor, em particular um transistor. Consequentemente, dois estados da disposição do circuito podem ser distinguidos. Por um lado, existe o estado de carregamento, que dura até que o elemento amortecedor tenha alcançado o estado de carregamento desejado, e por outro lado um estado de operação, no qual o elemento limitador de corrente é ligado em ponte pelo interruptor, como um resultado do que o elemento limitador de corrente não causa perda de energia durante a operação do consumidor ou consumidores.

[009] Em uma modalidade vantajosa, o interruptor da disposição do circuito pode ser disparado por um primeiro controlador. O primeiro controlador é fornecido para mudar para o estado de operação com o término do processo de carregamento, como um resultado do que a eliminação da interferência EMC se torna ativa. Durante o processo de carregamento, a eliminação da interferência EMC não é estabelecida inteiramente como um resultado do elemento limitador de corrente, embora isso também seja desnecessário durante o processo de carregamento.

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4/9 [0010] Em uma modalidade vantajosa, o primeiro controlador é fornecido para ligar em ponte o elemento limitador de corrente depois do processo de carregamento do elemento amortecedor. O primeiro controlador, que funciona, por exemplo, com base em um microprocessador, decide se passar do estado de carregamento para o estado de operação. Para esse fim, o sinal de disparo é liberado para ligar em ponte o elemento limitador de corrente.

[0011] O primeiro controlador vantajosamente tem um recurso para medição de tempo, em particular um contador. O processo de carregamento e/ou a duração do mesmo pode ser determinado antecipadamente, de modo que o primeiro controlador produz somente a ligação em ponte do elemento limitador de corrente com base em um intervalo de tempo. O primeiro controlador pode, deste modo, ser préprogramado com um intervalo de tempo fixo, ou existe a opção de programação eletrônica subsequente ou ajuste desse intervalo. Um ajuste manual acontece, por exemplo, por meio de um circuito de potenciômetro, que pode ser integrado no primeiro controlador para o controle manual por meio de uma manivela.

[0012] Em uma modalidade vantajosa, o primeiro controlador tem recurso para detectar o estado de carregamento do elemento amortecedor. Nessa modalidade, o primeiro controlador detecta o estado de carregamento do elemento amortecedor, a fim de avaliar se o estado de carregamento desejado, que pode ser ajustado se necessário, é alcançado. Isso pode acontecer, por exemplo, por meio de uma medição de voltagem em ou no elemento amortecedor. O valor de voltagem medido é enviado para o primeiro controlador a fim de identificar o estado de carregamento. Como um resultado, existe uma independência da disposição do circuito da rede de energia, tal que tempos de carregamento diferentes podem ser facilmente considerados sem executar um ajuste da disposição do circuito.

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5/9 [0013] Em uma modalidade vantajosa, o elemento amortecedor e/ou a disposição do circuito é fornecida a fim de substituir o elemento amortecedor. Dependendo de qual eliminação da interferência EMC deve ser realizada e/ou qual nível EMC deve ser atingido, um elemento amortecedor correspondente, que tem uma capacidade ajustada, por exemplo, pode ser manualmente inserido na disposição do circuito pelo usuário. A possibilidade de substituição do elemento amortecedor permite que a disposição do circuito seja usada flexivelmente para níveis diferentes de eliminação de interferência EMC.

[0014] Em uma modalidade vantajosa, o elemento amortecedor é fornecido para finalidades de regulação do amortecimento. Variáveis relevantes do amortecimento, em particular a capacidade, podem ser reguladas manualmente pelo usuário ou um segundo controlador é proporcionado para isso. O segundo controlador pode executar a regulação de amortecimento de fora da disposição do circuito e/ou dispositivo. O mesmo pode ser realizado por um segundo controlador, que fica localizado dentro da disposição do circuito. Uma flexibilidade muito alta é, por meio disto, realizada, com isso sendo possível que ótima importância seja vinculada às condições da rede de abastecimento de energia. Além do mais, é possível que um estado de carregamento completamente determinado seja proporcionado para operação normal, o que provou ser ótimo para eliminar a interferência EMC para a rede respectiva.

[0015] Em uma modalidade vantajosa, o elemento limitador de corrente é fornecido para regular a resistência geral limitadora de corrente. Isso é então particularmente significativo se o elemento limitador de corrente for formado com um ou vários resistores ôhmicos. A regulação da resistência geral limitadora da corrente pode ser manualmente efetuada novamente pelo usuário ou automaticamente pelo primeiro ou segundo controlador. A duração do processo de carregamento poPetição 870180029195, de 12/04/2018, pág. 12/23

6/9 de ser regulada desta maneira, com isso também sendo possível sua aplicação ao desempenho da grade.

[0016] O segundo controlador é vantajosamente fornecido para controlar a resistência geral limitadora da corrente do elemento limitador de corrente e/ou para controlar a regulação de amortecimento do elemento amortecedor. O segundo controlador pode ser um controlador manual, um controlador automático e/ou idêntico ao primeiro controlador.

[0017] Modalidades vantajosas adicionais e desenvolvimentos preferidos da invenção podem ser deduzidos da descrição e das figuras. [0018] A invenção é descrita e explicada em mais detalhes abaixo com referência às modalidades exemplares ilustradas na figura.

[0019] A figura 1 mostra uma disposição de circuito para eliminar a interferência EMC de um consumidor elétrico 6 com um retificador 1. O retificador 1 é conectado em uma rede ac 1, com a disposição do circuito para eliminar a interferência EMC sendo conectada a esse por meio das linhas de abastecimento V1 e V2. O consumidor 6 é conectado em paralelo na disposição do circuito para eliminar a interferência EMC.

[0020] O retificador 1 pode ser conectado em uma rede ac e fornece ao consumidor 6 corrente contínua por meio das linhas de abastecimento V1 e V2. Nessa modalidade exemplar, a disposição do circuito para eliminar a interferência EMC consiste no elemento amortecedor 3, que é representado como um capacitor 3, o elemento limitador de corrente 2, o interruptor 4 e o controlador 7.

[0021] A disposição do circuito é dessa maneira conectada entre as duas linhas de abastecimento V1 e V2 e/ou em paralelo com o consumidor 6, que é ou contém um motor dc, um controle de bobina ou um abastecimento de energia de comutação, por exemplo.

[0022] Nessa modalidade exemplar, somente as duas linhas de

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7/9 abastecimento V1 e V2 são mostradas, entretanto, uma disposição de circuito inventiva para eliminar a interferência EMC pode também ser basicamente usada em grades polifásicas, com a eliminação e/ou a conexão da disposição do circuito ajudando com a eliminação síncrona ou assíncrona da interferência EMC.

[0023] O capacitor 3 é usado para amortecer e/ou eliminar os picos de corrente, que se originam de um sistema eletrônico sincronizado da grade ou de outro consumidor, que são conectados nas linhas de abastecimento V1, V2. A eliminação da interferência EMC é ativa se o elemento limitador de corrente 2, que é representado como um resistor ôhmico, foi ligado em ponte em um modo de baixa resistência pelo interruptor 4. Isso corresponde com o estado de operação, para o qual a eliminação da interferência EMC deve funcionar perfeitamente. [0024] No estado de carregamento, o carregamento do capacitor 3 acontece por meio da grade de abastecimento de energia através do retificador 1. O elemento limitador de corrente 2 proporciona aqui um fluxo de corrente para o capacitor 3 que é compatível com a grade. Depois que o estado de carregamento desejado do capacitor 3 foi alcançado, uma ligação em ponte do elemento limitador de corrente 3 acontece por meio do interruptor 4.

[0025] É vantajoso carregar o capacitor 3 em um modo de corrente limitada durante um processo de carregamento, especialmente enquanto a eficiência EMC ainda não é necessária. Além do mais, não são acarretadas perdas contínuas na energia graças ao elemento limitador de corrente 2, desde que esse não está conectado no circuito de energia, isto é, em uma das linhas de abastecimento V1, V2. Em outras palavras, um ajuste de grade ótimo e uma eliminação ótima da interferência EMC são realizados separadamente em tempos diferentes, com uma função sendo ajustada para beneficiar a outra como uma função das exigências.

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8/9 [0026] Nessa modalidade exemplar, o controlador 7 representa um primeiro controlador 7 para disparar o interruptor 4, que produz a ligação em ponte do elemento limitador de corrente 2. No caso mais simples, o controlador 7 age de acordo com um contador interno, que pode ser predeterminado pelo usuário depois de um intervalo de tempo predeterminado e provoca a ativação do interruptor 4. O contador começa a funcionar se a disposição do circuito foi conectada na grade e/ou no retificador 1 e o processo de carregamento do capacitor 3 então teve início.

[0027] Um segundo controlador (não mostrado) poderia também realizar uma regulação de amortecimento, tal que um circuito de capacitor é disposto ao invés do capacitor 3, o que acarreta uma regulação do amortecimento, por exemplo, por meio da regulação da capacidade. O segundo controlador é integrado vantajosamente no primeiro controlador, como um resultado do que o controlador 7 poderia assumir ambas as funções.

[0028] A disposição do circuito pode ser realizada vantajosamente na forma de um módulo, que protege os consumidores individuais e dessa maneira também dentro de uma grade somente por meio da conexão do módulo nas linhas de abastecimento.

[0029] Similarmente, é vantajoso equipar consumidores individuais, em outras palavras dispositivos, tais como abastecimentos de energia, abastecimentos de energia de comutação, controle de bobina ou dispositivos similares com disposições de circuito desse tipo que são integradas nele. A proteção é dessa maneira adequada para o dispositivo respectivo.

[0030] Em resumo, a invenção se refere a uma disposição de circuito para eliminar a interferência EMC e/ou um dispositivo compreendendo tal disposição de circuito, com um elemento amortecedor sendo conectado em pelo menos uma linha de abastecimento levando para o

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9/9 consumidor ou consumidores. A meta é garantir ótima eliminação da interferência EMC do consumidor ou consumidores elétricos e da mesma maneira evitar a sobrecarga da grade de abastecimento de energia. Para essa finalidade, o elemento amortecedor deve ser conectado em série com um elemento limitador de corrente e pode ser conectado no consumidor em paralelo. Portanto, é possível compensar o efeito do elemento limitador de corrente e curto-circuitar o dito elemento para o estado de operação por meio de um interruptor, por meio do que o dito elemento não causa qualquer perda de energia fora do circuito de energia e, contudo tem efeito limitador de corrente, isto é, favorável à grade durante o processo de energização e carregamento.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Disposição de circuito para eliminar a interferência EMC de um consumidor elétrico (6), com isso conectando um elemento amortecedor (3) da disposição do circuito em pelo menos uma linha de abastecimento (V1, V2) do consumidor elétrico (6), sendo que o elemento amortecedor (3) é conectado em série com um elemento limitador de corrente (2) da disposição do circuito e conectado em paralelo no consumidor (6), caracterizada pelo fato de que o elemento limitador de corrente (2) é ligado em ponte por meio de um interruptor (4).
2. Disposição de circuito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o interruptor (4) é disparado por um primeiro controlador (7).
3. Disposição de circuito, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o primeiro controlador (7), para ligar em ponte o elemento limitador de corrente (2), sendo proporcionado depois de um processo de carregamento do elemento amortecedor (3).
4. Disposição de circuito, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o primeiro controlador (7) tem recurso para medição do tempo, em particular um contador.
5. Disposição de circuito, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o primeiro controlador (7) tem recurso para detectar o estado de carregamento do elemento amortecedor (3).
6. Disposição de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o elemento amortecedor (3) tem um capacitor ou um circuito de capacitor.
7. Disposição de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o elemento amortecedor (3) é permutável.
8. Disposição de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o elemento limitaPetição 870180029195, de 12/04/2018, pág. 17/23

2/2 dor de corrente (2) tem um ou mais resistores ôhmicos.
9. Disposição de circuito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que inclui um segundo controlador para controlar a resistência do elemento limitador de corrente (2) e/ou para controlar a regulação de amortecimento do elemento amortecedor (3) sendo fornecido.
10. Disposição de circuito, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o segundo controlador é um controlador manual ou um controlador automático, em particular o primeiro controlador (7).
11. Dispositivo elétrico com uma disposição de circuito para eliminar a interferência EMC, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, com a disposição do circuito para eliminar a interferência EMC do dispositivo elétrico sendo fornecida e um elemento amortecedor (3) da disposição do circuito sendo conectado em pelo menos uma linha de abastecimento do dispositivo elétrico, caracterizada pelo fato de que que o elemento amortecedor (3) é conectado em série com um elemento limitador de corrente (2) da disposição do circuito e em paralelo com um consumidor interno do dispositivo.
12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é uma unidade de abastecimento de energia, abastecimento de energia de comutação, controle de bobina ou módulo EMC.

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