ITMI20090282A1 - Dispositivo per la comunicazione e la misura di tensione e di corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica - Google Patents

Dispositivo per la comunicazione e la misura di tensione e di corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica

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ITMI20090282A1
ITMI20090282A1 IT000282A ITMI20090282A ITMI20090282A1 IT MI20090282 A1 ITMI20090282 A1 IT MI20090282A1 IT 000282 A IT000282 A IT 000282A IT MI20090282 A ITMI20090282 A IT MI20090282A IT MI20090282 A1 ITMI20090282 A1 IT MI20090282A1
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Pierenrico Ardemagni
Maurizio Fantini
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Tem Elettronica S R L
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/142—Arrangements for simultaneous measurements of several parameters employing techniques covered by groups G01R15/14 - G01R15/26
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Description

Dispositivo per ia comunicazione e la misura di tensione e di corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica
La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo che ha la doppia funzione di misurare la tensione e la corrente di veicoli ferroviari e di rendere disponibile uno o più canali di comunicazione GSM, GPS, GPRS.
Il dispositivo trova applicazione a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica.
I veicoli ferroviari vengono oggi alimentati con una tensione di linea fino a 25 kV e pertanto, a bordo à ̈ richiesta una misurazione dell’alta tensione nonché della corrente assorbita. Per eseguire le misurazioni con l'ausilio di apparecchiature tradizionali vengono utilizzati trasformatori di misura induttivi, trasduttori ad effetto di Hall nonché trasduttori elettronici.
Le caratteristiche particolari che dovranno essere soddisfatte dai trasformatori e trasduttori prima indicati, sono da ravvisare in un ottimo isolamento elettrico, in una tenuta ad impulsi atmosferici, nonché nella precisione della misura.
L’isolamento elettrico rispetto alla linea con una tensione fino a 25 kV à ̈ da considerarsi un aspetto preponderante dei requisiti elettrici, dato che da un perfetto isolamento elettrico dipende sia la sicurezza dei dispositivi a valle nonché la sicurezza delle persone destinate ad operare sul veicolo ferroviario.
Le norme europee vigenti regolano le prestazioni e le caratteristiche che i dispositivi a bordo di veicoli ferroviari dovranno avere, sia per quanto riguarda i livelli di tensione di prova sia le modalità con le quali saranno sottoposti a test i dispositivi in questione e usati per tensioni di linea fino a 25 kV.
È pertanto scopo del ritrovato di proporre un dispositivo che possa soddisfare tutte queste norme. Tale scopo viene raggiunto con un dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, in grado di rendere disponibili anche uno o più canali di comunicazione GPS, GPRS, GSM, isolati rispetto alla tensione di trazione elettrica, prevedendo che un corpo in silicone 3 accoglie un divisore di tensione 4 e un sensore di corrente alternata o continua 2 ed un trasformatore 8 che isola i circuiti solidali con l’alta tensione 7 rispetto alla bassa tensione, che accoglie inoltre, due o più fibre ottiche 9, dedicate alla comunicazione tra i circuiti solidali con l’alta tensione 7 ed i circuiti di bassa tensione 10, prevedendo inoltre che un circuito 7 solidale con l’alta tensione, à ̈ in grado di misurare la tensione presente tra il punto 12 ed il punto 13 e la corrente che transita dal punto 12 al punto 14 attraverso il sensore 2 in grado di comunicare con un dispositivo 6 di comunicazione GPS, GSM, GPRS, e di trasmettere e ricevere misure e dati attraverso le fibre ottiche 9 con un secondo circuito 10 solidale con la massa 13 che provvede ad interpretare le misure trasmesse in formato digitale dal circuito 7 e a comunicare con i sistemi di bordo attraverso i collegamenti 11 previsti con l’esterno.
Vantaggiosamente, il dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, propone che il corpo in silicone 3 presenta la forma di un isolatore elettrico, incorporante un sensore di corrente che può misurare sia la corrente continua che la corrente alternata. Inoltre il dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, secondo il ritrovato prevede che nella parte superiore del corpo siliconico 3 possa essere installato e collegato elettricamente, a richiesta, un dispositivo di comunicazione 6, in grado di ricevere segnali da GPS attraverso le antenne 5 e di trasmettere e di ricevere segnali tramite canali GSM e GPRS. Vantaggiosamente il dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, prevede che la misura di tensione e di corrente viene effettuata dal circuito elettronico 7 che à ̈ collegato elettricamente, con l’alta tensione della linea di trazione.
Infine, per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, secondo la presente invenzione propone che i due circuiti elettronici 7 e 10 sono collegati tra loro da un trasformatore di isolamento 8 e dalle fibre ottiche 9, essendo il primo circuito 7 dedicato alla misura ed alla comunicazione verso i dispositivi 6, qualora sia richiesto dall’applicazione, e che il secondo circuito 10 à ̈ dedicato a convertire le misure ricevute dal circuito 7 in forma adatta ad essere utilizzate dai dispositivi e dai sistemi di bordo treno. Il dispositivo di misura concepito secondo la presente invenzione, destinato alla misura della tensione e della corrente a bordo di un veicolo ferroviario a trazione elettrica à ̈ illustrato nel disegno allegato.
Il dispositivo per misurare la tensione e la corrente, à ̈ composto, secondo l’invenzione, da un corpo in materiale isolante, come per esempio, il silicone, che alloggia al suo interno un trasformatore costruito per garantire l’isolamento necessario tra l’alta tensione e la massa del veicolo.
Il corpo alloggia, inoltre una o più fibre ottiche e un divisore di tensione che ha la funzione di ridurre il valore della tensione presente sulla linea di trazione elettrica, di un fattore tale da permettere la misura tramite circuiti elettronici.
La parte superiore del corpo isolante 3 sostiene un sensore di corrente 2 che può misurare sia la corrente alternata che la corrente continua; il corpo isolante sostiene, inoltre, in alcune applicazioni dove richiesto, un sistema di antenne 5 e di circuiti di ricezione/trasmissione GPS, GSM, GPRS 6.
L’ingresso di misura per la tensione e tra il punto 12 ed il punto 13 (massa del veicolo), mentre la corrente attraversa il sensore 2 entrando in 12 ed uscendo dal punto 14.
Un circuito elettronico 7 posto sulla parte superiore dei corpo isolante 3 provvede a misurare la tensione ai capi della resistenza 15 ovvero la tensione divisa che si ottiene applicando la tensione di linea al divisore costituito dalla resistenza 4 e dalla resistenza 15.
La misura avviene tramite un convertitore analogico/digitale che svolge la funzione di tradurre il valore di tensione in un numero puro da poter trasmettere, con tecniche note, attraverso una fibra ottica.
Un secondo convertitore analogico/digitale preleva il segnale di misura del sensore di corrente 2 e lo traduce in un numero puro da poter trasmettere attraverso una fibra ottica.
Utilizzando tecniche note, si può trasmettere sia il valore di tensione che il valore di corrente tramite una sola fibra ottica, oppure, quando l’applicazione lo prevede, tramite 2 fibre ottiche dedicate.
Il circuito elettronico 7 provvede, inoltre, a ricevere/trasmettere i segnali di comunicazione 6 che riceve/invia i segnali tramite le antenne 5.
Tutti i segnali di comunicazione, nei due sensi (segnali in ricezione e in trasmissione) vengono collegati tramite le fibre ottiche 9 al circuito 10 posto in bassa tensione, al piede del corpo isolante.
Dello stesso gruppo di fibre ottiche 9 fanno parte le fibre che trasmettono il valore di tensione e di corrente.
L’alimentazione del circuito 7 avviene tramite il trasformatore 8 incorporato nel corpo isolante 3.
Il trasformatore viene alimentato dal circuito elettronico 10 che, a sua volta, preleva l’energia dall’esterno, tramite i cavi collegati al connettore 1 1.
Il circuito elettronico 10 ha la funzione di ricevere dalle fibre ottiche 9 i valori di tensione, corrente ed i dati digitali di comunicazione che sono trasmessi dal sistema 6 attraverso il circuito elettronico 7.
Il circuito elettronico 10 trasmette, inoltre, i dati digitali destinati al sistema di comunicazione 6 tramite le fibre ottiche 9 attraverso il circuito elettronico 7.
Il circuito elettronico 10 collegato al connettore 11 può, se l’applicazione lo richiede, trasmettere i dati utilizzando il supporto di cavi elettrici presenti sul connettore 1 1 e ricevere i dati da inviare al circuito elettronico 7.
Il circuito elettronico 10 può, se l’applicazione lo richiede, elaborare i segnali ricevuti, di tensione e corrente, al fine di trasformarli in segnali analogici elettrici e, se l’applicazione lo richiede, elaborare i segnali stessi al fine di calcolare grandezze derivate, quali la potenza e l’energia.
Tutte le funzioni che ii circuito elettronico 10 può assolvere non sono tra loro esclusive.
Possono essere presenti risorse circuitali che permettono di svolgere più di una funzione, nello stesso tempo, quali, per esempio, la conversione digitale/analogica dei dati di tensione e corrente ed il calcolo dei valori di potenza ed energia, da trasmettere utilizzando i conduttori presenti in 11, i primi (tensione e corrente) sotto forma analogica, i secondi in forma digitale.
Se l’applicazione lo richiede, nello stesso tempo, il circuito elettronico 10 riceve e trasmette i segnali destinati al sistema di comunicazione 6 tramite le fibre ottiche 9 ed il circuito elettronico 7.

Claims (1)

  1. Rivendicazioni 1. Dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, in grado di rendere disponibili anche uno o più canali di comunicazione GPS, GPRS, GSM, isolati rispetto alla tensione di trazione elettrica, caratterizzato dal fatto che un corpo in silicone (3) accoglie un divisore di tensione (4) e un sensore di corrente alternata o continua (2) ed un trasformatore (8) che isola i circuiti solidali con l’alta tensione (7) rispetto alla bassa tensione, che accoglie inoltre, due o più fibre ottiche (9), dedicate alla comunicazione tra i circuiti solidali con l’alta tensione (7) ed i circuiti di bassa tensione (10), prevedendo inoltre che un circuito (7) solidale con l’alta tensione, à ̈ in grado di misurare la tensione presente tra il punto (12) ed il punto (13) e la corrente che transita dal punto (12) al punto (14) attraverso il sensore (2) in grado di comunicare con un dispositivo (6) di comunicazione GPS, GSM, GPRS, e di trasmettere e ricevere misure e dati attraverso le fibre ottiche (9) con un secondo circuito (10) solidale con la massa (13) che provvede ad interpretare le misure trasmesse in formato digitale dal circuito (7) e a comunicare con ì sistemi di bordo attraverso i collegamenti (11) previsti con l’esterno, 2. Dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fatto che il corpo in silicone (3) presenta la forma di un isolatore elettrico, incorporante un sensore di corrente che può misurare sia la corrente continua che la corrente alternata. 3. Dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fatto che nella parte superiore del corpo sìliconico (3) possa essere installato e collegato elettricamente, a richiesta, un dispositivo di comunicazione (6), in grado di ricevere segnali da GPS attraverso le antenne (5) e di trasmettere e di ricevere segnali tramite canali GSM e GPRS. 4. Dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, secondo la rivendicazione 1 , caraterizzato dal fatto che la misura di tensione e di corrente viene effettuata dal circuito elettronico (7) collegato elettricamente, con l’alta tensione della linea di trazione. 5. Dispositivo per misurare la tensione e la corrente a bordo di veicoli ferroviari a trazione elettrica, secondo la rivendicazione 1 , caraterizzato dal fatto che i due circuiti elettronici (7) e (10) sono collegati tra loro da un trasformatore di isolamento (8) e dalle fibre ottiche (9), essendo il primo circuito (7) dedicato alla misura ed alla comunicazione verso i dispositivi (6), qualora sia richiesto dall’applicazione, e che il secondo circuito (10) à ̈ dedicato a convertire le misure ricevute dal circuito (7) in forma adatta ad essere utilizzate dai dispositivi e dai sistemi di bordo treno.
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