IT201600125462A1

IT201600125462A1 - Sistema di protezione

Info

Publication number: IT201600125462A1
Application number: IT102016000125462A
Authority: IT
Inventors: Filippis Pietro De
Original assignee: Spal Automotive Srl
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-13
Also published as: CN110062987B; CN110062987A; DE112017005702T5; WO2018109688A1

Description

61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B)

1

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“SISTEMA DI PROTEZIONE”

A nome: SPAL AUTOMOTIVE S.r.l.

Via per Carpi, 26/B

42015 CORREGGIO RE

Mandatari: Ing. Tommaso PUGGIOLI, Albo iscr. nr.1336 B,

Ing. Ezio BIANCIARDI, Albo iscr. nr.505 BM

* ;La presente invenzione ha per oggetto un sistema di protezione ed in particolare un sistema di protezione da sovracorrenti destinato alla protezione di condensatori nel settore automotive. ;In campo automobilistico sono assai sviluppati dispositivi a controllo ;5 elettronico che richiedono in ingresso grandezze elettriche particolarmente filtrate e che generano, a loro volta, oscillazioni, anche nell’ordine delle decine dei KHz, che possono essere causa di disturbo nella rete di alimentazione a cui sono collegati. ;Un esempio di riferimento per la presente trattazione sono gli ;10 elettroventilatori a controllo elettronico comprendenti un motore in corrente continua, o anche un motore brushless, cui si farà nel seguito riferimento, di azionamento di una corrispondente ventola per il raffreddamento di masse radianti. ;I brushless comprendono, al loro interno, una scheda elettronica, o ;15 elettronica di controllo, che sovraintende e comanda il funzionamento dell’elettroventilatore, e sono alimentati in tensione continua dalla batteria del veicolo. ;La scheda elettronica comprende un driver di potenza, ad esempio un inverter, opportunamente comandato, per l’alimentazione degli ;20 avvolgimenti del motore, ed un sistema di filtraggio per filtrare le eventuali oscillazioni della tensione di alimentazione provenienti dalla linea. ;61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;2 ;;Come accennato, nel settore di riferimento è sentita l’esigenza di proteggere, in modo sempre più stringente, anche la linea di alimentazione dai ripple di tensione generati, ad esempio, dal driver. ;Per soddisfare i requisiti di compatibilità elettromagnetica richiesti, 5 vengono utilizzati dei filtri che comprendono dei condensatori elettrolitici e che sono inseriti fra il motore e la linea stessa per far confluire verso massa eventuali segnali parassiti. ;Tali condensatori non sono quindi protetti dall’elettronica del motore e sono soggetti, essendo localizzati all’ingresso del motore, a tutti i transitori 10 provenienti dalla linea di alimentazione del motore. ;I condensatori elettrolitici sono componenti delicati da un punto di vista di gestione di eventuali sovracorrenti o comunque violenti transitori ma, data la necessità di elevati valori di capacità per il filtraggio, non sono sostituibili con altri componenti. ;15 In presenza quindi dei suddetti eventi occasionali i condensatori possono danneggiarsi o anche esplodere e le esigenze di compatibilità elettromagnetica rimanere insoddisfatte. ;In questo contesto, il compito tecnico precipuo del presente trovato è proporre un sistema di protezione, destinato in particolare alla protezione 20 di condensatori, che consenta di ovviare ai suddetti inconvenienti. ;Un primo scopo della presente descrizione è proporre un sistema di protezione che consenta di preservare l’integrità dei condensatori di filtraggio in presenza di eventi occasionali come sovracorrenti. ;Un secondo scopo della presente descrizione è fornire un sistema di 25 protezione che mantenga l’affidabilità e l’efficienza di condensatori di filtraggio anche in seguito ad eventi potenzialmente dannosi per tali condensatori. ;Un terzo scopo della presente descrizione è fornire anche un sistema di protezione che sia semplice e relativamente poco costoso. ;30 Un quarto scopo della presente descrizione è proporre un sistema di filtraggio maggiormente affidabile rispetto alle soluzioni note. ;61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;3 ;;Un quinto scopo della presente descrizione è fornire una macchina elettrica che sia affidabile e soddisfacente per quanto riguarda la compatibilità elettromagnetica ;Tali scopi sono pienamente ottenuti mediante un sistema di protezione per 5 un sistema di filtraggio e/o mediante un sistema di filtraggio e/o mediante una macchina elettrica avente le caratteristiche risultanti dalle rivendicazioni 1, 10, 11 e/o dalla combinazione di una o più delle rivendicazioni allegate alla presente domanda ;In accordo con il primo scopo citato nella presente descrizione, la 10 presente ;descrizione riguarda un sistema di protezione per un condensatore elettrolitico. ;Il sistema di protezione comprende un interruttore comandabile inserito fra il condensatore elettrolitico da proteggere ed il potenziale di riferimento, 15 generalmente il potenziale comune o zero, in modo che, a seguito di un’apertura dell’interruttore, il condensatore non sia più soggetto all’evento transitorio pericoloso. ;Vantaggiosamente, secondo un aspetto della presente descrizione, il sistema di protezione è configurato per chiudere l’interruttore al termine 20 del transitorio, ripristinando l’operatività del condensatore elettrolitico. ;Secondo una forma di realizzazione, il sistema di protezione comprende un partitore di corrente inseribile fra il condensatore elettrolitico ed il potenziale di riferimento. ;Il partitore di corrente comprende un primo ramo, in cui è previsto 25 l’interruttore comandabile, ed un secondo ramo resistivo. ;L’interruttore comandabile è ad esempio un mosfet, che ha una resistenza propria R1 di qualche mΩ, mentre il ramo resistivo comprende una resistenza R2 molto maggiore di R1 ad esempio nell’ordine di 100 Ω. ;Vantaggiosamente, come sarà di seguito chiarito, la resistenza R2 fa si 30 che ai capi del partitore sia sempre misurabile una tensione anche quando il mosfet è aperto. ;61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;4 ;;Essendo inoltre la resistenza R2 molto maggiore della resistenza equivalente serie R del condensatore elettrolitico, si fa carico della maggior parte di tensione quando il mosfet è aperto. ;Il sistema di protezione comprende uno stadio comparatore di pilotaggio 5 dell’interruttore comandabile per aprire e chiudere lo stesso in modo da proteggere o ripristinare il condensatore elettrolitico. ;In una forma di realizzazione, lo stadio comparatore presenta un primo ingresso per una soglia T1 di riferimento, ottenuta ad esempio con un partitore di tensione, ed un secondo ingresso per un segnale S1 da 10 comparare con la soglia T1. ;Lo stadio comparatore presenta una uscita G in comunicazione con l’interruttore comandabile per pilotare lo stesso fra la rispettiva configurazione chiusa e la rispettiva configurazione aperta. ;Nel caso preferito di esempio in cui l’interruttore comandabile è un mosfet, 15 l’uscita dello stadio comparatore è in comunicazione con il gate del transistor. ;Il segnale S1 da comparare con la soglia T1 viene da uno stadio amplificatore con guadagno facente anch’esso parte del sistema di protezione. ;20 Secondo una forma di realizzazione, lo stadio amplificatore presenta un’uscita in comunicazione con il secondo ingresso dello stadio comparatore per trasmettere al secondo ingresso dello stadio comparatore il segnale S1. ;Lo stadio amplificatore presenta un primo ingresso in comunicazione con 25 l’uscita ovvero l’uscita è retro-azionata sul primo ingresso dello stadio amplificatore. ;Lo stadio amplificatore comprende un secondo ingresso che è collegato in parallelo al partitore di corrente per ricevere in ingresso la tensione ai capi dell’interruttore comandabile. ;30 Secondo un aspetto della presente descrizione, lo stadio amplificatore ha come segnale di ingresso la tensione ai capi del partitore di corrente 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;5 ;;ovvero la tensione ai capi del mosfet quando questo è chiuso e la tensione ai capi della corrente R2 quando il mosfet è aperto nel caso in cui R2 sia molto maggiore della resistenza R1 intrinseca del mosfet. ;Lo stadio amplificatore comprende un circuito di controllo del suo 5 guadagno. ;Il circuito di controllo è pilotato dallo stadio comparatore per variare detto guadagno dello stadio amplificatore fra un primo valore A1 ed un secondo valore A2 con il primo valore A1 maggiore del secondo valore A2. ;In una forma di realizzazione, il circuito di controllo è configurato in modo 10 che il guadagno dello stadio amplificatore abbia il primo valore A1 quando il mosfet nel partitore è chiuso e abbia il secondo valore A2 quando il mosfet è aperto. ;In tal modo, lo stadio comparatore riceve in ingresso un segnale S1 che è sempre espressione del transitorio sul condensatore elettrolitico anche 15 quando il mosfet è aperto. ;Così facendo, il sistema mantiene monitorato il transitorio che ha portato all’apertura del mosfet. ;In una forma di realizzazione, il primo valore di guadagno A1 è sostanzialmente pari, come ordine di grandezza, a quattro volte il secondo 20 valore di guadagno A2. ;In una forma di realizzazione, il secondo valore di guadagno A2 è sostanzialmente unitario. ;Secondo un aspetto della presente descrizione, lo stadio amplificatore comprende un amplificatore operazionale montato in modo non invertente. ;25 L’amplificatore comprende l’uscita, il primo ingresso ed il secondo ingresso dello stadio amplificatore. ;Il montaggio non invertente è tale per cui l’amplificatore operazionale abbia il primo valore di guadagno A1 ottenuto con una resistenza R3 ed una resistenza R4 montate come riportato. ;30 Le resistenze R3 e R4 definiscono il primo valore di guadagno A1 come A1=1+R4/R3. In una preferita forma di realizzazione, la resistenza R4 è 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;6 ;;tre volte la resistenza R3 ovvero R4=3·R3 in modo che il guadagno dell’amplificatore sia circa 4. ;Per fare in modo che il secondo guadagno A2 sia unitario o sostanzialmente unitario, lo stadio amplificatore comprende un secondo 5 interruttore comandabile, ad esempio un mosfet, inserito fra detta terza resistenza R3 ed il potenziale di riferimento. ;Il mosfet presenta il rispettivo gate in comunicazione con l’uscita G dello stadio comparatore ed è pilotato dallo stesso, come il mosfet sostanzialmente in serie al condensatore elettrolitico. ;10 Il secondo mosfet è comandabile fra una configurazione chiusa, in cui la resistenza R3 è chiusa sul potenziale di riferimento, ed una configurazione aperta. ;Alla configurazione chiusa corrisponde il primo valore di guadagno A1 dello stadio amplificatore mentre alla configurazione aperta corrisponde il 15 secondo valore di guadagno A2 dello stadio amplificatore. ;Il valore di guadagno A2 risulta sostanzialmente unitario in considerazione dell’elevata impedenza dell’ingresso invertente tale per cui l’amplificatore operazionale risulta essere, in pratica, un inseguitore di tensione ovvero, in particolare, della tensione ai capi di R2. ;20 Quando tale tensione scende sotto la citata soglia T1 lo stadio comparatore chiude entrambi i mosfet ed il sistema di protezione ritorna nella configurazione iniziale con il condensatore elettrolitico operativo nella sua funzione di filtro. ;In una forma di realizzazione, il sistema di protezione secondo la presente 25 descrizione comprende uno stadio stabilizzatore di tensione fra detto partitore di corrente e detto secondo ingresso dello stadio amplificatore. In accordo con un secondo aspetto della presente descrizione, la presente descrizione riguarda un sistema di filtraggio comprendente un condensatore elettrolitico ed un sistema di protezione in accordo con il 30 primo aspetto della presente descrizione. ;In accordo con un terzo aspetto della presente descrizione, la presente 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;7 ;;descrizione riguarda una macchina elettrica comprendente un rotore, uno statore, una carcassa di contenimento dello statore ed una scheda elettronica di controllo per sovraintendere e comandare il funzionamento della macchina elettrica in cui la macchina elettrica comprende un sistema 5 di filtraggio secondo il terzo aspetto della presente descrizione. ;In una forma di realizzazione, la scheda elettronica di controllo comprende il sistema di filtraggio. ;In una forma di realizzazione, la scheda elettronica con il sistema di filtraggio è inserita all’interno della carcassa. ;10 Il sistema di protezione impedisce che si danneggi il condensatore elettrolitico di filtraggio in caso di transitori provenienti dalla rete e lo ripristina al termine dei transitori. Per tali motivi, il sistema di protezione con anche il condensatore elettrolitico possono essere chiusi all’interno del motore non necessitando di interventi esterni ed essendo scongiurato 15 il rischio di esplosione del condensatore. ;In una forma di realizzazione, la macchina elettrica in accordo con il terzo aspetto della presente descrizione comprende una calotta di chiusura della carcassa a definire un involucro chiuso a tenuta e il sistema di filtraggio è inserito all’interno dell’involucro chiuso a tenuta. ;20 Secondo un aspetto della presente descrizione, il sistema di filtraggio sfrutta l’induttanza di filtro normalmente presente nella scheda di controllo motore per filtrare l’alimentazione in ingresso al motore. ;Il condensatore elettrolitico è preferibilmente collegato alla linea di alimentazione fra l’induttanza ed una sorgente di alimentazione della 25 macchina elettrica. ;In una forma di realizzazione, il sistema di filtraggio è installato in una scatola esterna al motore, lungo la linea di alimentazione dello stesso. Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente soluzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, 30 di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un sistema di protezione come illustrato negli uniti disegni, in cui: ;61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;8 ;;- la figura 1 illustra uno schema a blocchi di un’applicazione di un sistema di protezione in accordo con la presente descrizione in una prima forma di realizzazione; ;- la figura 2 illustra uno schema a blocchi di un’applicazione di un 5 sistema di protezione in accordo con la presente descrizione in una seconda forma di realizzazione; ;- la figura 3 illustra uno schema circuitale parzialmente a blocchi di un particolare delle applicazioni delle figure precedenti. ;Con riferimento alla figura 1, con il riferimento 100 è indicata una 10 macchina elettrica in accordo con un aspetto della presente descrizione. ;La macchina 100 è di tipo sostanzialmente noto, descritta ed illustrata limitatamente alle parti necessarie alla comprensione della presente invenzione. ;La macchina 100 comprende, in sintesi, un rotore, uno statore, una 15 carcassa di contenimento dello statore ed una scheda 101 elettronica di controllo per sovraintendere e comandare il funzionamento della macchina 100 stessa. ;In una preferita forma di realizzazione di interesse per la presente descrizione, la macchina 100 è un motore brushless con rotore a magneti 20 permanenti, cui si farà nel seguito esplicito riferimento senza perdere di generalità. ;La macchina 100 comprende una calotta di chiusura della carcassa a definire un involucro 102 chiuso, preferibilmente a tenuta. ;Secondo quanto illustrato, la scheda 101 è inserita nell’involucro 102 e 25 chiusa all’interno dello stesso. ;La scheda elettronica comprende un driver 103 di potenza, sostanzialmente noto non descritto, ed uno stadio 104 di alimentazione dello stesso, configurato per filtrare le grandezze elettriche in ingresso al driver 103 e provenienti da una linea 105 di alimentazione. ;30 Lo stadio 104, sostanzialmente noto, comprende, in estrema sintesi, un elemento 106 capacitivo, comprendente almeno un condensatore di 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;9 ;;filtraggio, inserito in parallelo all’alimentazione del driver 103, ed un elemento 107 induttivo inserito sulla linea di alimentazione positiva. ;Secondo un aspetto della presente descrizione, la macchina 100 comprende un ulteriore stadio o sistema di filtraggio, schematizzato con 5 un blocco 108, interposto fra lo stadio 104 e la linea 105 per filtrare eventuali disturbi (EMI Electromagnetic Interference), generati dal funzionamento del motore 100, che dovessero andare verso la linea 105 di alimentazione, in modo da soddisfare requisiti di compatibilità elettromagnetica spesso richiesti. ;10 Il sistema 108 di filtraggio, che sarà meglio descritto in seguito, comprende un condensatore elettrolitico, schematizzato con un blocco 109. ;Il sistema 108 di filtraggio comprende altresì un sistema di protezione del condensatore 109, associato allo stesso e indicato con il riferimento 1. 15 Il sistema 1 protegge il condensatore 109 da eventuali transitori provenienti dalla linea 105 di alimentazione del motore 100 in modo da preservarne l’integrità e le funzionalità. ;In una forma di realizzazione, la scheda 101 comprende il sistema 108 di filtraggio. ;20 Con riferimento alla figura 2, nella forma di realizzazione illustrata, lo stadio 108 di filtraggio EMI è disposto all’esterno del motore 100, fra la linea 105 di alimentazione ed il motore 100 stesso. ;In tal caso, una linea di alimentazione a 5 volt per il sistema 1 di protezione è prelevata dal motore 100, ad esempio dal driver 103 dello 25 stesso. ;Il sistema 108 è ad esempio inserito in un proprio contenitore 111 che può essere installato nei pressi del motore 100. ;In applicazioni automotive, ad esempio, nel caso il motore 100 sia un motore di azionamento di una ventola di raffreddamento di masse radianti, 30 il contenitore 111 con il sistema di filtraggio può essere posizionato in un vano del veicolo in prossimità del motore 100. ;61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;10 ;;Con riferimento alla figura 3, è illustrata con maggiore dettaglio una forma di realizzazione, in particolare, del sistema 1 di protezione del condensatore 109 elettrolitico di filtraggio EMI. ;Per praticità, il potenziale indicato con il segno meno nelle figure 1 e 2 è 5 indicato come il potenziale di riferimento o potenziale comune o zero in figura 3. ;Inoltre, il condensatore elettrolitico 109 è stato schematizzato con una sua rete equivalente comprendente una capacità C, una resistenza R ed una induttanza L. ;10 Il sistema 1 comprende un partitore 2 di corrente inserito fra il condensatore elettrolitico 109 ed il potenziale di riferimento. ;Il partitore 2 comprende un primo ramo comprendente un interruttore 3 comandabile, ad esempio un interruttore elettronico tipo mosfet cui si farà esplicito riferimento senza perdere di generalità, avente resistenza propria 15 R1. ;Il partitore 2 comprende un secondo ramo comprendente una resistenza avente valore R2 molto maggiore di R1. ;Se ad esempio la resistenza R1 propria del mosfet 3 è nell’ordine dei mΩ, la resistenza R2 ha ad esempio valore pari a 100Ω. ;20 Si osservi che in tal modo la resistenza R1 risulta anche molto maggiore della resistenza R equivalente del condensatore 109. ;Il primo ramo è apribile tramite l’interruttore 3 che può essere comandato dal proprio gate. ;Il sistema 1 di protezione comprende uno stadio 4 comparatore, o anche 25 semplicemente comparatore, di pilotaggio dell’interruttore 3. ;Lo stadio comparatore comprende ad esempio un amplificatore operazionale OP1 e presenta un primo ingresso 5 non invertente per una soglia T1 di riferimento, un secondo ingresso 6 invertente per un segnale S1 in tensione da comparare con detta soglia T1 ed una uscita G in 30 comunicazione con il gate dell’interruttore 3 per pilotare lo stesso fra una configurazione chiusa ed una configurazione aperta. ;61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;11 ;;La soglia T1 del comparatore 4 corrisponde, come sarà di seguito chiarito, alla soglia di massima corrente ammessa sul mosfet 3 ovvero la massima corrente accettabile sul condensatore 109. ;Secondo quanto illustrato, lo stadio 4 è alimentato ad una tensione 5 prefissata, ad esempio 5 volt, che nel caso preferito in esempio può essere prelevata dalla scheda 101 del motore 100. ;La soglia T1 è definita mediante un partitore di tensione tramite le resistenze RT1 e RT2 aventi ad esempio valore rispettivamente 1,55 kΩ e 47 kΩ. ;10 Lo stadio 4 comparatore è configurato per portare l’interruttore 3 dalla configurazione chiusa alla configurazione aperta quando il valore del segnale S1 è maggiore della soglia T1 e portare l’interruttore 3 dalla configurazione aperta alla configurazione chiusa quando il valore del segnale S1 diventa inferiore alla soglia T1. ;15 Il sistema 1 di protezione comprende uno stadio 7 amplificatore con guadagno per fornire allo stadio 4 comparatore il segnale S1. ;In una forma di realizzazione, lo stadio 7 comprende un amplificatore operazionale OP2 comprendente un’uscita OP2_out, un primo ingresso 8 invertente ed un secondo ingresso 9 non invertente che corrispondono 20 agli ingressi ed all’uscita dello stadio 7. ;Secondo quanto illustrato, l’amplificatore operazionale OP2 è montato in modo non invertente e ha un guadagno avente valore A1 definito da una resistenza R3 e da una resistenza R4. ;Il valore A1 del guadagno dell’operazionale OP2 nel montaggio non 25 invertente è dato da A1=1+R4/R3. ;In una forma di realizzazione, la resistenza R4 ha valore pari a tre volte il valore della resistenza R3 ovvero R4=3·R3, ad esempio R3=10kΩ e R4=30kΩ. ;Secondo quanto illustrato, l’ingresso 8 è in comunicazione con l’uscita 30 OP2_out, l’ingresso 9 è in parallelo al partitore 2 in modo che l’operazionale OP2 riceva in ingresso la tensione ai capi dell’interruttore 3 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;12 ;;comandabile e ai capi della resistenza R2. ;Si osservi che nella presente trattazione si danno per note le caratteristiche degli amplificatori operazionali, fra cui, in particolare, una resistenza d'ingresso molto elevata che si suppone idealmente di valore 5 infinito, ed una resistenza d'uscita molto piccola, che analogamente si pone idealmente nulla, e le approssimazioni ad esse dovute, anche nella descrizione dei collegamenti con riferimento al circuito di figura 3. ;L’uscita OP2_out è in comunicazione con il secondo ingresso 6 dello stadio 4 comparatore per trasmettere all’ingresso 6 il segnale S1. ;10 Lo stadio 7 amplificatore comprende un circuito 10 di controllo del guadagno pilotato dallo stadio 4 comparatore per variare il guadagno dello stadio 7 stesso fra il valore A1, corrispondente al citato montaggio non invertente con le resistenze R3 e R4, ed un secondo valore A2 con il primo valore A1 maggiore del secondo valore A2. ;15 In una forma di realizzazione, il primo valore di guadagno A1 è sostanzialmente pari a quattro volte il secondo valore di guadagno A2. Il secondo valore di guadagno A2 è sostanzialmente unitario in quanto, come sarà di seguito chiarito, lo stadio 7 diventa un inseguitore di tensione. ;20 Secondo quanto illustrato in figura 3, lo stadio 7 amplificatore comprende un secondo interruttore 11 comandabile, ad esempio un interruttore elettronico tipo mosfet, inserito fra la resistenza R3 ed il potenziale di riferimento. ;L’uscita G dello stadio comparatore è in comunicazione con l’interruttore 25 11 per pilotarlo fra una configurazione chiusa, a cui corrisponde il primo valore di guadagno A1 dello stadio amplificatore, essendo la resistenza R3 collegata al potenziale di riferimento, ed una configurazione aperta, a cui corrisponde il secondo valore di guadagno A2 dello stadio amplificatore. ;30 In tale configurazione, come accennato, in virtù dell’impedenza d’ingresso dell’operazionale OP2 sostanzialmente infinita, il valore A2 del guadagno 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;13 ;;risulta pari a 1. ;Lo stadio 4 comparatore è configurato per portare l’interruttore 11 dalla configurazione chiusa alla configurazione aperta quando il valore del segnale S1diventa maggiore della soglia T1 e portare l’interruttore 11 dalla 5 configurazione aperta alla configurazione chiusa quando il valore del segnale S1 diventa inferiore alla soglia T1. ;Nella forma di realizzazione illustrata ad esempio, il sistema di protezione comprende uno stadio 12 stabilizzatore di tensione fra il partitore 2 di corrente ed l’ingresso 9 dello stadio 7 amplificatore. ;10 Con riferimento allo schema di figura 3, si osserva, per completezza, che il sistema 1 di protezione comprende, nell’esempio illustrato, un filtro RC in ingresso allo stadio comparatore. ;Il sistema 1 di protezione comprende, nell’esempio illustrato, una resistenza R5 fra l’uscita G del comparatore 4 ed i gate dei mosfet 3 e 11. ;15 In uso, in una normale condizione di funzionamento, il condensatore 109 filtra i disturbi elettromagnetici generati dal motore 100, essendo operativo fra l’alimentazione ed il potenziale comune. ;In condizioni normali, il condensatore 109 vede infatti, fra se ed il potenziale comune, il mosfet 3, che, data la sua resistenza, nota, molto 20 piccola, appare come un cortocircuito. ;Il mosfet 3 è mantenuto chiuso dal comparatore 4 in quanto il segnale S1 in ingresso rimane inferiore alla soglia T1 e l’uscita G è alta. ;Il segnale S1, in particolare, è generato dallo stadio 7 che amplifica, con guadagno di valore A1 nel caso in esempio, la tensione ai capi del mosfet 25 3. ;La tensione ai capi del mosfet 3 è proporzionale alla corrente sullo stesso ovvero è proporzionale alla corrente sul condensatore 109 quindi il segnale S1 è significativo della corrente sul condensatore 109. ;Lo stadio 7 ha guadagno di valore A1 in quanto anche il mosfet 11 è 30 chiuso essendo sempre pilotato dall’uscita G dello stadio comparatore 4 che è alta. ;61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;14 ;;Dato il valore molto basso di corrente circolante nel mosfet 3 nelle normali condizioni operative, si vuole amplificare tale tensione nello stadio 7 per poterla confrontare, nello stadio 4, con la predeterminata soglia T1. ;La soglia T1 del comparatore 4 è funzione, come accennato, alla soglia di 5 massima corrente ammessa sul mosfet 3 ovvero la massima corrente accettabile sul condensatore 109. ;Fintanto che la corrente sul mosfet 3 e quindi sul condensatore 109 non supera un valore massimo ammissibile, come interpretabile dal confronto tra S1 e T1, l’uscita G resta alta ed i mosfet 3 e 11 chiusi. ;10 In caso di un violento transitorio, proveniente in genere dalla linea 105 di alimentazione, in grado di innalzare la corrente sul condensatore 109, e quindi sul mosfet 3, oltre un valore a cui corrisponde il massimo di tensione ammesso, l’uscita G diventa bassa ed i mosfet 3 e 11 commutano nella configurazione aperta. ;15 In pratica, appena il segnale S1, proporzionale alla tensione ai capi del mosfet 3 e amplificato nello stadio 7, supera la soglia T1, l’uscita G va bassa e i mosfet 3 e 11 si aprono. ;In questa configurazione, con i mosfet 3 e 11 aperti, il condensatore 109 si trova in serie, verso il potenziale di riferimento, la resistenza R2 che, 20 essendo molto maggiore della resistenza equivalente serie Rdel condensatore 109, si fa carico della maggior parte della tensione applicata al condensatore 109 proteggendolo dal transitorio. ;Lo stadio 7 amplificatore vede, in questa configurazione, la tensione, relativamente elevata, ai capi di R2 e significativa dell’andamento del 25 transitorio che ha innescato l’apertura dei mosfet 3 e 11. ;Siccome il mosfet 11 è aperto, lo stadio 7 passa al guadagno A2, sostanzialmente unitario, essendo trascurabile la resistenza R4 rispetto all’impedenza di ingresso dell’operazionale OP2. ;Il segnale S1 risulta quindi proporzionale alla tensione ai capi di R2 a sua 30 volta proporzionale alla corrente sul condensatore 109. ;In questa fase, quindi, il comparatore 4 continua a confrontare un segnale 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) ;;;15 ;;S1 proporzionale alla corrente sul condensatore 109, anche se non più amplificato, con la soglia T1. ;S1 segue l’andamento del transitorio che ha innescato l’apertura dei mosfet 3 e 11 e quando scende sotto la soglia T1, l’uscita G del ;5 comparatore 4 torna alta chiudendo di nuovo i mosfet 3 e 11 e ripristinando le normali condizioni di funzionamento. ;In altre parole, il sistema 108 di filtraggio ritorna nelle condizioni operative normali solo quando l’uscita G del comparatore 4 torna alta ed i gate dei mosfet 3 e 11 vanno, in pratica, a 5V, chiudendo i rispettivi interruttori. Il sistema di protezione così concepito consente di proteggere eventuali condensatori elettrolitici di filtraggio, utilizzati per ragioni di compatibilità elettromagnetica ed inseriti a monte della macchina elettrica, da transitori provenienti dalla linea di alimentazione. Durante il transitorio il condensatore è protetto da una resistenza molto grande che si fa carico della maggior parte della tensione applicata ma una volta che il transitorio è finito il sistema torna nelle normali condizioni di funzionamento grazie alla chiusura degli interruttori elettronici previsti. ;IL MANDATARIO ;Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) *

Claims

61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) 1 RIVENDICAZIONI 1. Sistema di protezione per un condensatore (109) elettrolitico, detto sistema comprendendo un partitore (2) di corrente inseribile fra il condensatore (109) elettrolitico 5 ed il potenziale di riferimento e comprendente un primo ramo comprendente un interruttore (3) comandabile, ad esempio un mosfet, avente resistenza R1 ed un secondo ramo comprendente una resistenza R2 molto maggiore di R1, detto primo ramo essendo apribile mediante detto interruttore (3) comandabile, detto sistema di protezione 10 comprendendo uno stadio comparatore (4) di pilotaggio dell’interruttore (3) comandabile, detto stadio comparatore (4) presentando un primo ingresso (5) per una soglia T1 di riferimento, un secondo ingresso (6) per un segnale S1 da comparare con detta soglia T1 ed una uscita G in comunicazione con 15 detto interruttore (3) comandabile per pilotare detto interruttore (3) comandabile fra una configurazione chiusa ed una configurazione aperta, detto sistema di protezione comprendendo uno stadio amplificatore (7) con guadagno presentante una uscita OP2_out in comunicazione con il secondo ingresso (6) dello 20 stadio comparatore (4) per trasmettere al secondo ingresso (6) dello stadio comparatore il segnale S1, un primo ingresso (8) in comunicazione con la propria uscita OP2_out, un secondo ingresso (9) in parallelo a detto partitore (2) di corrente per ricevere in ingresso la tensione ai capi del partitore (2) di corrente, detto 25 stadio amplificatore (7) comprendendo un circuito (10) di controllo del guadagno pilotato da detto stadio comparatore per variare detto guadagno fra un primo valore A1 ed un secondo valore A2 con il primo valore A1 maggiore del secondo valore A2.
2. Sistema di protezione secondo la rivendicazione 1 in cui detto primo 30 valore di guadagno A1 è sostanzialmente pari a quattro volte il secondo valore di guadagno A2. 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) 2
3. Sistema di protezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto secondo valore di guadagno A2 è sostanzialmente unitario. 5
4. Sistema di protezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto stadio amplificatore (7) comprende un amplificatore operazionale OP2 comprendente l’uscita OP2_out, il primo ingresso (8) ed il secondo ingresso (9) dello stadio amplificatore (7), detto amplificatore operazionale OP2 essendo montato in modo non invertente avente il 10 primo valore di guadagno A1, lo stadio amplificatore (7) comprendendo una terza resistenza R3 ed una quarta resistenza R4 definenti detto primo valore di guadagno A1 come A1=1+R4/R3.
5. Sistema di protezione secondo la rivendicazione 4, in cui R4 è tre volte R3 ovvero R4=3·R3. 15
6. Sistema di protezione secondo la rivendicazione 4 o 5 in cui detto stadio amplificatore (7) comprende un secondo interruttore (11) comandabile, ad esempio un mosfet, inserito fra detta terza resistenza R3 ed il potenziale di riferimento, detta uscita G di detto stadio comparatore (4) essendo in comunicazione con detto secondo interruttore (11) 20 comandabile per pilotare detto secondo interruttore (11) comandabile fra una configurazione chiusa, a cui corrisponde il primo valore di guadagno A1 dello stadio amplificatore (7), ed una configurazione aperta, a cui corrisponde il secondo valore di guadagno A2 dello stadio amplificatore (7), detto secondo valore di guadagno A2 risultando sostanzialmente 25 unitario.
7. Sistema di protezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente uno stadio stabilizzatore (12) di tensione fra detto partitore (2) di corrente e detto secondo ingresso (9) dello stadio amplificatore (7). 30
8. Sistema di protezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto stadio comparatore (4) è configurato per portare il 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) 3 primo interruttore (3) comandabile dalla configurazione chiusa alla configurazione aperta quando il valore del segnale S1 è maggiore della soglia T1 e portare il primo interruttore (3) comandabile dalla configurazione aperta 5 alla configurazione chiusa quando il valore del segnale S1 è inferiore alla soglia T1.
9. Sistema di protezione secondo la rivendicazione 6 in cui detto stadio comparatore (4) è configurato per portare il secondo interruttore (11) comandabile dalla configurazione chiusa alla configurazione aperta 10 quando il valore del segnale S1 è maggiore della soglia T1 e portare il secondo interruttore (11) comandabile dalla configurazione aperta alla configurazione chiusa quando il valore del segnale S1 è inferiore alla soglia T1.
10. Sistema di filtraggio comprendente un condensatore (109) elettrolitico 15 ed un sistema (1) di protezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto partitore (2) di corrente è inserito fra il condensatore (109) elettrolitico ed il potenziale di riferimento.
11. Macchina elettrica comprendente un rotore, uno statore, una carcassa di contenimento dello statore ed una scheda elettronica (101) di controllo 20 per sovraintendere e comandare il funzionamento della macchina elettrica, detta macchina elettrica comprendendo un sistema di filtraggio secondo la rivendicazione 10.
12. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 11 in cui la scheda elettronica (101) comprende il sistema (1) di filtraggio. 25 13. Macchina elettrica secondo la rivendicazione 11 o 12 in cui la scheda elettronica (101) di controllo comprende un elemento induttivo (107) di filtro lungo una linea di alimentazione della macchina elettrica, detto condensatore (109) elettrolitico essendo collegato alla linea di alimentazione fra detto elemento induttivo (107) ed una sorgente di 30 alimentazione della macchina elettrica. 14. Macchina elettrica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 61.S3502.12.IT.86 Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B) 4 13 comprendente una calotta di chiusura della carcassa a definire un involucro (102) chiuso a tenuta, detto sistema (1) di filtraggio essendo chiuso all’interno dell’involucro (102) chiuso a tenuta. Bologna, 13 dicembre 2016 5 IL MANDATARIO Ing. Tommaso PUGGIOLI (Albo iscr. n.1336 B)