ITMI20081550A1 - Metodo e apparato per la misurazione di correnti continue che scorrono in linee elettriche - Google Patents

Description

Metodo e apparato per la misurazione di correnti continue che scorrono in linee elettriche.

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e apparato per la misurazione di correnti continue.

Nell’ambito del segnalamento ferroviario vi à ̈ una forte esigenza di misurare correnti in continua aventi intensità variabile da 0 a circa un centinaio di mA, ad esempio in linee dove per motivi di sicurezza non possono essere presenti componenti attivi.

La presente invenzione affronta il problema di come misurare una corrente continua in un ambiente del tipo sopraccitato senza dover utilizzare componenti attivi. La soluzione proposta si basa sulle caratteristiche di saturazione magnetica di trasformatori a ferro saturo, che presentano un ridotto ciclo di isteresi, una forma del ciclo di isteresi squadrata ed una permeabilità magnetica molto elevata, ottenendo un metodo che permette di leggere le correnti continue inserite sul primario del trasformatore stesso, nel modo di seguito precisato.

Il nucleo magnetico di un trasformatore si satura in funzione dell’ampiezza della tensione che ne alimenta l’avvolgimento, e quindi dell’ampiezza del flusso induttore, a seconda che si lavori in linearità o si vada in saturazione, si passa da un andamento sinusoidale a uno tanto più deformato della corrente magnetizzante quanto maggiore à ̈ la saturazione.

Alimentando con una tensione sinusoidale un avvolgimento di un trasformatore, si otterrà un flusso magnetico sinusoidale anch’esso.

La corrente continua, oggetto della misura, che attraversa il primario del trasformatore lo polarizza ed in tal modo sul secondario del trasformatore stesso per ottenere la lettura massima del valore sinusoidale imposto à ̈ necessario imporre sul secondario anche una corrente continua della stessa entità di quella da misurare imposta sul primario. In tale modo il trasformatore viene riequilibrato o contro polarizzato e la tensione continua impostata sul secondario corrisponde alla corrente da misurare.

Un aspetto della presente invenzione riguarda un apparato per la misurazione di correnti continue che scorrono in linee elettriche secondo le caratteristiche della rivendicazione 1.

Un ulteriore aspetto della presente invenzione riguarda un metodo per la misurazione di correnti continue che scorrono in linee elettriche secondo le caratteristiche della rivendicazione 5.

Le caratteristiche ed i vantaggi del metodo e l’apparato secondo la presente invenzione saranno meglio chiari ed evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, di una forma di realizzazione fatta con riferimento alla figura 1 allegata che rappresenta uno schema a blocchi dell’apparato secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla citata figura l’apparato secondo la presente invenzione à ̈ applicato ad una linea L della quale si vuole misurare la corrente continua.

L’apparato comprende almeno un blocco di misura includente almeno una unità di elaborazione 2 che in un esempio di applicazione in particolare in un ambiente ferroviario può corrispondere al cosiddetto controllore di ente CE (ovvero il dispositivo di controllo delle Interfacce di Enti). Il blocco di misura comprende un ramo per la generazione di una corrente di riferimento composta da una corrente sinusoidale (ad esempio ad una frequenza di 30 KHZ) avente valore efficace predeterminato e da una corrente continua regolabile ed un ramo per la rilevazione della componente sinusoidale di tale corrente di riferimento.

L’apparato comprende inoltre un trasformatore 4 con nucleo a ferro saturo che presenta l’avvolgimento primario 41 disposto sulla linea della quale si vuole misurare la corrente CC ed almeno un secondario 42 sul quale viene applicato il segnale di corrente di riferimento generato tramite tale unità di elaborazione.

Tale unità controlla e gestisce almeno un convertitore digitale /analogico 21 ed almeno un convertitore analogico/digitale 22. L’apparato comprende inoltre, almeno uno stadio di amplificazione e filtraggio 31 ed almeno un filtro passabanda 32.

In particolare, l’unità di elaborazione tramite il convertitore digitale analogico 21 e lo stadio di amplificazione 31 introduce nel secondario del trasformatore 42 la corrente di riferimento.

Tramite il convertitore analogico/digitale 22 ed il filtro passabanda 32 l’unità di elaborazione legge la corrente sinusoidale inviata al secondario del trasformatore.

L’unità di elaborazione confronta i campioni ricevuti dal convertitore A/D con quelli inviati dal convertitore D/A e regola il valore della corrente continua sovrapposta a quella alternata fino a che i campioni ricevuti siano corrispondenti a quelli di valore massimo. In altre parole, l’unità di regolazione regola il valore della corrente continua sovrapposta a quella alternata fino a che il valore efficace della corrente sinusoidale misurata assuma il valore massimo. Una volta che il valore massimo dei dati ricevuti à ̈ stato rilevato la corrente continua da misurare che scorre nel primario del trasformatore à ̈ proporzionale a quella regolata inviata nel secondario dall’unità di elaborazione che à ̈ quindi nota.

Nell’esempio di realizzazione illustrato nella figura sono presenti due identici blocchi di misura che operano in parallelo tra loro, quindi il segnale viene inviato su due secondari 42 e 42’ identici del trasformatore ed elaborato due volte, le due correnti continue misurate con il metodo secondo la presente invenzione vengono confrontate tra loro per una ulteriore verifica.

Il metodo in sostanza comprende le seguenti fasi.

Inserire la corrente continua da misurare nell’avvolgimento primario di un trasformatore avente nucleo a ferro saturo.

Inviare in un avvolgimento secondario di tale trasformatore una corrente di riferimento composta da una componente continua regolabile ed una componente sinusoidale a frequenza e valore efficace predeterminati, in modo da togliere dalla saturazione tale nucleo magnetico a ferro saturo.

Misurare tale componente di corrente.

Regolare tale componente continua della corrente di riferimento fino a che il valore sinusoidale delle corrente misurata corrisponde al valore massimo. Il valore di tale componente continua di riferimento sarà proporzionale al valore della corrente continua circolante al primario del trasformatore.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato per la misurazione di correnti continue che percorrono una linea (L), caratterizzato dal fatto di comprendere · un trasformatore (4) avente un nucleo a ferro saturo nel cui avvolgimento primario (41) viene fatta scorrere la corrente continua da misurare, · un blocco di misurazione comprendente · un ramo per la generazione di una corrente di riferimento, composta da una corrente sinusoidale avente valore efficace predeterminato e da una corrente continua regolabile, da inviare ad un avvolgimento secondario (42,42’) di tale trasformatore, · un ramo per la rilevazione della componente sinusoidale di tale corrente di riferimento dall’avvolgimento secondario di tale trasformatore, · una unità di elaborazione (2,2’) atta a controllare tali rami, regolare tale componente continua e confrontare la corrente sinusoidale inviata con quella rilevata.
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui tale ramo per la generazione comprende un convertitore digitale/analogico (21,21’) comandato da tale unità di elaborazione ed almeno un blocco di amplificazione (31,31’).
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui tale ramo per la rilevazione comprende un convertitore analogico/digitale (22,22’) comandato da tale unità di elaborazione ed almeno un filtro passabanda (32,32’).
4. 4. Apparato secondo la rivendicazione 1, comprendete due blocchi di misurazione associati ciascuno ad un rispettivo avvolgimento secondario (42,42’) di tale trasformatore.
5. 5. Metodo per la misurazione di una corrente continua che percorre una linea (L) caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) inserire la corrente continua da misurare nell’avvolgimento primario di un trasformatore avente nucleo magnetico a ferro saturo, b) inviare in un avvolgimento secondario di tale trasformatore una corrente di riferimento composta da una componente continua regolabile ed una componente sinusoidale a frequenza e valore efficace predeterminati, in modo da togliere dalla saturazione tale nucleo magnetico a ferro saturo, c) rilevare tale componente di corrente sinusoidale e confrontarla con la porzione sinusoidale della corrente di riferimento inviata, d) regolare tale componente continua delle corrente di riferimento fino ad un valore nel quale il valore efficace della componente sinusoidale assuma il valore massimo.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, comprendente ulteriormente le fasi di e) ripetere la misurazione effettuata nelle fasi a)-d) tramite due apparati secondo la rivendicazione 1, f) confrontare tra loro i risultati delle due misurazioni.