ITTO20080650A1

ITTO20080650A1 - TRANSDUCER FOR MEASUREMENT OF VARIABLE CURRENTS

Info

Publication number: ITTO20080650A1
Application number: IT000650A
Authority: IT
Inventors: Michela Audone; Rosa Mario La; Antonio Benedetto Francesco Orlandi
Original assignee: Michela Audone; Rosa Mario La; Antonio Benedetto Francesco Orlandi
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-03-03

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: DESCRIPTION of the Industrial Invention entitled:

"Trasduttore per misura di correnti variabili" "Transducer for measuring variable currents"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce a un trasduttore di corrente per la misura di correnti variabili, particolarmente correnti alternate. The present invention relates to a current transducer for measuring variable currents, particularly alternating currents.

Nella misura di correnti occorre spesso adattare il valore della corrente da misurare alla dinamica dello strumento di misura, per esempio convertire una corrente di grande intensità in una corrente proporzionale di valore più piccolo, compatibile con l'amperometro di misura. A tale scopo è noto di usare vari tipi di trasduttori di corrente, i più comuni dei quali sono gli shunt, i trasformatori amperometrici (TA) e le bobine di Rogowski. In current measurement it is often necessary to adapt the value of the current to be measured to the dynamics of the measuring instrument, for example converting a high intensity current into a proportional current of smaller value, compatible with the measuring ammeter. For this purpose it is known to use various types of current transducers, the most common of which are shunts, current transformers (CTs) and Rogowski coils.

Lo shunt è il sistema più semplice ed economico di riduzione proporzionale di una corrente. Esso consiste in una resistenza di piccolo valore posta in serie a un circuito principale, per deviare un segnale in tensione proporzionale alla corrente di carico che l’attraversa. The shunt is the simplest and cheapest system of proportional reduction of a current. It consists of a small value resistor placed in series with a main circuit, to divert a voltage signal proportional to the load current flowing through it.

Un inconveniente dello shunt è che in esso il circuito di misura non è isolato dal circuito di potenza, e ciò lo rende inadatto a sopportare forti sovraccarichi. Altri inconvenienti sono dovuti al fatto che la resistenza dello shunt risulta tipicamente affetta da un’induttanza parassita serie e da una capacità parassita C parallelo. Perciò, a basse frequenze, l’induttanza parassita introduce uno sfasamento tra tensione e corrente, mentre, ad alte frequenze, l'induttanza e la capacità parassite possono insieme dar luogo a risonanze. Inoltre, per alti valori di corrente si hanno forti dissipazioni e quindi riscaldamenti, i quali provocano variazioni della resistenza R, influenzata anche dalle resistenze parassite nei morsetti di collegamento tra i cavi e gli shunt, che sono aleatorie e instabili. A drawback of the shunt is that in it the measuring circuit is not isolated from the power circuit, and this makes it unsuitable for withstanding strong overloads. Other drawbacks are due to the fact that the shunt resistance is typically affected by a series parasitic inductance and a parallel parasitic capacitance C. Therefore, at low frequencies, the parasitic inductance introduces a phase shift between voltage and current, while, at high frequencies, the inductance and the parasitic capacitance can together give rise to resonances. Furthermore, for high current values there are strong dissipations and therefore heating, which cause variations in the resistance R, also influenced by the parasitic resistances in the connection terminals between the cables and the shunts, which are random and unstable.

Nella misura di correnti alternate, alcuni degli inconvenienti degli shunt possono essere evitati con l'uso di trasformatori amperometrici, i quali possono essere impiegati sia con mero scopo di protezione, sia a scopo di conversione della grandezza da misurare, benché ne esistano anche con entrambe le funzioni. Nel trasformatore reale, le correnti primaria e secondaria non sono esattamente legate dal rapporto di trasformazione nominale. Le relazioni del trasformatore ideale sono approssimazioni di quelle reali. Le differenze tra le indicazioni che fornirebbe un trasformatore ideale e quelle effettive del trasformatore reale sono dette errori, che possono essere sia errori di fase sia errori di modulo. In the measurement of alternating currents, some of the drawbacks of shunts can be avoided with the use of current transformers, which can be used both for the mere purpose of protection, and for the purpose of converting the quantity to be measured, although they also exist with both functions. In the real transformer, the primary and secondary currents are not exactly related by the nominal transformation ratio. The relations of the ideal transformer are approximations of the real ones. The differences between the indications that an ideal transformer would give and the actual ones of the real transformer are called errors, which can be either phase errors or module errors.

Si hanno, inoltre, perdite dovute alla resistenza delle matasse di rame, all'effetto Joule, a flussi dispersi per il mancato concatenamento di parte del flusso dell'avvolgimento primario con l'avvolgimento secondario, all'accoppiamento capacitivo tra spire contigue e, per i trasformatori con nuclei non avvolti in aria, al passaggio di flusso magnetico alternato attraverso il nucleo e al ciclo di isteresi del nucleo. There are also losses due to the resistance of the copper coils, to the Joule effect, to dispersed flows due to the lack of concatenation of part of the flow of the primary winding with the secondary winding, to the capacitive coupling between contiguous turns and, for transformers with cores not wound in air, to the passage of alternating magnetic flux through the core and to the hysteresis loop of the core.

La bobina di Rogowski consiste tipicamente in una bobina a nucleo in aria, la quale è avvolta in una forma toroidale attorno al conduttore del quale si vuole misurare la corrente. La misura avviene sfruttando la legge di Ampere e integrando la tensione ai capi della bobina per ottenere in uscita un segnale sostanzialmente proporzionale alla corrente da misurare. The Rogowski coil typically consists of an air-core coil, which is wound in a toroidal shape around the conductor whose current is to be measured. The measurement takes place using Ampere's law and integrating the voltage across the coil to obtain an output signal substantially proportional to the current to be measured.

Anche la bobina di Rogowski non è priva di inconvenienti, tra i quali vanno particolarmente segnalati la saturazione, che può avvenire quando l'uscita in tensione della bobina è troppo elevata, e lo slew-rate. Inoltre, ad alte frequenze l'autoinduttanza e l'autocapacità della bobina diventano significativi e si possono avere conseguentemente problemi di fase e modulo e anche una risonanza. Also the Rogowski coil is not without drawbacks, among which the saturation, which can occur when the voltage output of the coil is too high, and the slew-rate should be noted. Furthermore, at high frequencies the self-inductance and the self-capacitance of the coil become significant and consequently there can be phase and module problems and also a resonance.

Compito precipuo del presente trovato è ovviare agli inconvenienti sopra descritti, escogitando un trasduttore di corrente che riduca gli errori di lettura rispetto alla tecnica nota. The aim of the present invention is to obviate the drawbacks described above by providing a current transducer which reduces reading errors with respect to the known art.

Nell’ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un trasduttore di corrente particolarmente adatto a misure di correnti elevate, ad esempio le correnti che scorrono nei cavi aerei o nelle rotaie dei treni. Within this aim, an object of the invention is to provide a current transducer particularly suitable for measurements of high currents, for example the currents flowing in overhead cables or in train rails.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un trasduttore di corrente che non interferisca con il conduttore su cui si vuole effettuare la misura e che non richieda modifiche su di esso. Another object of the invention is to provide a current transducer which does not interfere with the conductor on which the measurement is to be made and which does not require modifications on it.

Ancora, la presente invenzione ha come scopo l'eliminazione dei nuclei ferromagnetici e dei conseguenti problemi di saturazione, di correnti di perdita e dei cicli di isteresi. Furthermore, the present invention has as its object the elimination of ferromagnetic cores and the consequent problems of saturation, leakage currents and hysteresis cycles.

Inoltre, la presente invenzione si prefigge come scopo evitare l'utilizzo di elementi attivi, come ad esempio integratori, e alimentazioni esterne. Furthermore, the present invention aims to avoid the use of active elements, such as integrators, and external power supplies.

Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare uno strumento di misura della corrente che sia leggero e compatto, di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione e a costi competitivi. Not least object of the invention is to provide a current measuring instrument which is light and compact, highly reliable, relatively easy to manufacture and at competitive costs.

Questo compito, nonché questi e altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un trasduttore di corrente per la misura dell'intensità di correnti elettriche variabili di conduttori, particolarmente linee elettriche unifilari, caratterizzato dal fatto di comprendere un tubo in materiale conduttore e curvato in modo da definire sostanzialmente un toro posizionabile coassialmente attorno a un conduttore del quale misurare la corrente elettrica, il tubo essendo dotato lungo sostanzialmente tutta la sua superficie di una fessura intercettata interamente dal piano circonferenziale di mezzeria del toro, le estremità del tubo essendo reciprocamente affacciate in modo da definire un'intercapedine, il tubo essendo dotato di primi terminali elettrici su lati opposti di detta fessura per il collegamento a uno strumento di misura di correnti elettriche. This task, as well as these and other purposes which will appear better later, are achieved by a current transducer for measuring the intensity of variable electric currents of conductors, particularly single-wire electric lines, characterized in that it comprises a tube made of conductive material and curved so as to substantially define a torus that can be positioned coaxially around a conductor with which to measure the electric current, the tube being provided along substantially its entire surface with a slot intercepted entirely by the circumferential center plane of the torus, the ends of the tube being reciprocally facing each other so as to define an interspace, the tube being equipped with first electrical terminals on opposite sides of said slot for connection to an electrical current measuring instrument.

Il compito e gli scopi prefissi sono raggiunti anche da un trasduttore di corrente per la misura dell'intensità di correnti elettriche variabili di conduttori, particolarmente di linee non unifilari quali rotaie e simili, caratterizzato dal fatto di comprendere una coppia di tubi di forma identica in materiale conduttore e affiancati in modo da definire tra di loro uno spazio per un conduttore del quale misurare la corrente elettrica, ciascun tubo comprendendo una fessura estendentesi sostanzialmente da un'estremità all'altra del tubo e interamente intercettata dal piano di mezzeria del tubo, ciascun tubo essendo dotato di primi terminali elettrici su lati opposti della rispettiva fessura per il collegamento a uno strumento di misura di correnti elettriche. The intended aim and objects are also achieved by a current transducer for measuring the intensity of variable electric currents of conductors, particularly of non-single-wire lines such as rails and the like, characterized in that it comprises a pair of tubes of identical shape in conductor material and placed side by side so as to define between them a space for a conductor of which to measure the electric current, each tube comprising a slot extending substantially from one end of the tube to the other and entirely intercepted by the centreline of the tube, each tube being equipped with first electrical terminals on opposite sides of the respective slot for connection to an electrical current measuring instrument.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del trasduttore di corrente secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the current transducer according to the invention, illustrated, by way of non-limiting example, in the accompanying drawings, in which:

la Fig. 1 mostra un arrangiamento reciproco tra una spira e un conduttore di corrente; Fig. 1 shows a reciprocal arrangement between a turn and a current conductor;

la Fig. 2 mostra un circuito elettrico equivalente all'arrangiamento di Fig. 1; Fig. 2 shows an electric circuit equivalent to the arrangement of Fig. 1;

la Fig. 3 è un trasduttore di corrente secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione; Fig. 3 is a current transducer according to a first embodiment of the invention;

la Fig. 4 è un circuito equivalente elettrico del trasduttore di corrente di Fig. 3, privo di terminali cortocircuitati tra loro; Fig. 4 is an electrical equivalent circuit of the current transducer of Fig. 3, without terminals short-circuited to each other;

la Fig.5 è un circuito corrispondente al circuito di Fig.4; Fig.5 is a circuit corresponding to the circuit of Fig.4;

la Fig. 6 mostra il circuito di Fig. 4 in cui due terminali del trasduttore sono collegati tra loro da un induttore; Fig. 6 shows the circuit of Fig. 4 in which two terminals of the transducer are connected to each other by an inductor;

la Fig. 7 è un trasduttore di corrente secondo una seconda forma di realizzazione dell'invenzione; Fig. 7 is a current transducer according to a second embodiment of the invention;

la Fig.8 è un circuito equivalente elettrico del trasduttore di Fig. 7. Fig.8 is an electrical equivalent circuit of the transducer of Fig. 7.

Con riferimento alla Fig. 1, come è noto, un conduttore 1 che trasporta una corrente elettrica variabile nel tempo genera un campo magnetico 2 che concatenandosi con la spira 3 vi induce una forza elettromotrice. Se la spira è chiusa, tale forza elettromotrice genera delle correnti elettriche il cui flusso del campo magnetico si oppone alla variazione del flusso magnetico concatenato con la spira 3. In particolare, la forza elettromotrice V indotta nella spira 3 è pari alla derivata temporale del flusso magnetico, cambiata di segno. With reference to Fig. 1, as is known, a conductor 1 carrying a time-varying electric current generates a magnetic field 2 which, by chaining with the coil 3, induces an electromotive force there. If the loop is closed, this electromotive force generates electric currents whose flux of the magnetic field opposes the variation of the magnetic flux linked to the loop 3. In particular, the electromotive force V induced in the loop 3 is equal to the time derivative of the flux magnetic, changed in sign.

Da un punto di vista elettrico, l'arrangiamento di Fig. 1 è equivalente al circuito di Fig. 2, comprendente un generatore di tensione corrispondente alla forza elettromotrice e un'impedenza in serie composta dalla resistenza e dall'induttanza del conduttore 1. From an electrical point of view, the arrangement of Fig. 1 is equivalent to the circuit of Fig. 2, comprising a voltage generator corresponding to the electromotive force and a series impedance composed of the resistance and inductance of conductor 1.

Secondo l'invenzione, un solido di rivoluzione o di traslazione generato da una spira conduttrice 3 sostanzialmente come quella di Fig. 1 viene utilizzato come trasduttore di corrente. According to the invention, a solid of revolution or translation generated by a conductive coil 3 substantially like that of Fig. 1 is used as a current transducer.

In particolare, in una prima forma di realizzazione preferita dell'invenzione, illustrata in Fig. 3, il trasduttore di corrente comprende un tubo 10 in materiale conduttore, che sagomato in modo da definire un toro da posizionarsi coassialmente al conduttore 11 del quale si vuole misurare la corrente elettrica. Per questo motivo, i conduttori 11 con i quali può essere utilizzato il trasduttore secondo la prima forma di realizzazione sono preferibilmente linee unifilari, o tutti quei conduttori filiformi, cilindrici o prismatici che possono essere circondati da un toro come quello di Fig. 3 senza dover essere smontati dal loro sito. In particular, in a first preferred embodiment of the invention, illustrated in Fig. 3, the current transducer comprises a tube 10 made of conductive material, which is shaped so as to define a torus to be positioned coaxially to the conductor 11 of which it is desired measure the electric current. For this reason, the conductors 11 with which the transducer according to the first embodiment can be used are preferably single-wire lines, or all those filiform, cylindrical or prismatic conductors that can be surrounded by a torus such as that of Fig. 3 without having to be unmounted from their site.

Sul perimetro del toro definito dal tubo 10, e in particolare sul perimetro esterno, è presente una fessura 12, intercettata interamente dal piano circonferenziale di mezzeria del toro. Il tubo 10 può, quindi, essere visto come un solido di rivoluzione attorno al conduttore 11, avente come generatrice una spira a forma di C. La rivoluzione non è, però, completa. Infatti, le estremità del tubo 10 sono reciprocamente affacciate in modo da definire un'intercapedine 13 tra di esse. Tale intercapedine può essere molto utile per disporre il tubo 10 di forma torica attorno a un conduttore filiforme, facendo passare quest'ultimo attraverso l'intercapedine 13. On the perimeter of the torus defined by the tube 10, and in particular on the external perimeter, there is a slot 12, entirely intercepted by the circumferential center plane of the torus. The tube 10 can, therefore, be seen as a solid of revolution around the conductor 11, having as its generator a C-shaped turn. The revolution is not, however, complete. In fact, the ends of the tube 10 face each other so as to define a gap 13 between them. This interspace can be very useful for arranging the toric-shaped tube 10 around a thread-like conductor, making the latter pass through the interspace 13.

In corrispondenza dell'intercapedine 13, sono previsti primi terminali elettrici 16 e 17, fissati su lati opposti della fessura 12 e adatti a essere collegati a un amperometro tradizionale e senza componenti elettrici intermedi quali, ad esempio, integratori. At the interspace 13, first electrical terminals 16 and 17 are provided, fixed on opposite sides of the slot 12 and suitable for being connected to a traditional ammeter and without intermediate electrical components such as, for example, integrators.

Un'altra coppia di secondi terminali elettrici 14 e 15, anch'essi disposti su lati opposti della fessura 12, è prevista sull'altra estremità del tubo 10, in modo che i primi e i secondi terminali elettrici 14-15 e 16-17 risultino da parti opposte rispetto all'intercapedine 13. Another pair of second electrical terminals 14 and 15, also arranged on opposite sides of the slot 12, is provided on the other end of the tube 10, so that the first and second electrical terminals 14-15 and 16-17 are on opposite sides with respect to the interspace 13.

I terminali 14 e 15 sono preferibilmente collegati tra loro, in modo da chiudere il circuito. Ad esempio, essi possono essere cortocircuitati tra loro mediante un filo conduttore 18, oppure possono essere collegati da un induttore 19, per motivi che verranno spiegati in seguito. The terminals 14 and 15 are preferably connected together, so as to close the circuit. For example, they can be short-circuited to each other by means of a conductor wire 18, or they can be connected by an inductor 19, for reasons which will be explained later.

In alternativa, la fessura 12 può essere cortocircuitata in corrispondenza dei terminali 16-17 dell'estremità del tubo 10 utilizzando i terminali 14-15 per la misura. Alternatively, the slot 12 can be short-circuited at the terminals 16-17 of the end of the tube 10 by using the terminals 14-15 for measurement.

Il tubo 10 è elettricamente equivalente al circuito illustrato in Fig. 4: in particolare, il tubo 10 può essere discretizzato in una pluralità di spire a forma di C collegate tra loro in parallelo. Ciascuna delle n spire corrisponde elettricamente a un circuito composto dalla serie di un generatore di forza elettromotrice Vi, un resistore ri, un induttore Li e un mutuo induttore li (i = 1, 2 ,... , n). The tube 10 is electrically equivalent to the circuit illustrated in Fig. 4: in particular, the tube 10 can be discretized in a plurality of C-shaped turns connected together in parallel. Each of the n turns electrically corresponds to a circuit composed of the series of an electromotive force generator Vi, a resistor ri, an inductor Li and a mutual inductor li (i = 1, 2, ..., n).

Il resistore ri e l'induttore Li rappresentano la resistenza e l'induttanza della i-esima spira. Gli induttori Ii li rappresentano le mutue induttanze che si generano tra le spire. Resistor ri and inductor Li represent the resistance and inductance of the i-th turn. The inductors II li represent the mutual inductances that are generated between the turns.

Per ogni coppia di spire adiacenti, sono inoltre presenti due resistenze di collegamento Rij dei terminali aperti delle spire. For each pair of adjacent turns, there are also two connection resistances Rij of the open terminals of the turns.

Infine, tra la pluralità di spire e il conduttore 11 possono essere rappresentate, per ogni terminale 14 e 15 o 16 e 17, una corrispondente coppia condensatore-resistore Ci-Ri. che si creano con il conduttore 11 percorso dalla corrente I da misurare. C1-R1 e C2-R2, rappresentano in un circuito equivalente a parametri concentrati le capacità e le resistenze parassite delle differenti spire. Per ragioni di simmetria, i condensatori C1 e C2 possono essere considerati uguali tra loro ed aventi la stessa capacità C. Analogamente, i resistori R1 e R2 possono anch'essi essere considerati uguali tra loro ed aventi la stessa resistenza R. Finally, between the plurality of turns and the conductor 11 there can be represented, for each terminal 14 and 15 or 16 and 17, a corresponding capacitor-resistor pair Ci-Ri. which are created with the conductor 11 traversed by the current I to be measured. C1-R1 and C2-R2 represent the capacitances and parasitic resistances of the different turns in an equivalent circuit with lumped parameters. For reasons of symmetry, the capacitors C1 and C2 can be considered equal to each other and having the same capacity C. Similarly, the resistors R1 and R2 can also be considered equal to each other and having the same resistance R.

Volendo misurare la corrente I del conduttore 11, è possibile ottenere un circuito equivalente risultante dal parallelo delle spire del circuito di Fig. 4, nel quale i terminali 14 e 15 sono stati cortocircuitati tra loro come nella Fig. 3. Il circuito equivalente è mostrato in Fig. 5 e comprende un generatore di forza elettromotrice equivalente VTot, un'impedenza equivalente Zeq e un mutuo induttore lTot il quale definisce, con l'induttanza IL del conduttore 11, una mutua induttanza MTot. Wanting to measure the current I of the conductor 11, it is possible to obtain an equivalent circuit resulting from the parallel of the turns of the circuit of Fig. 4, in which the terminals 14 and 15 have been short-circuited together as in Fig. 3. The equivalent circuit is shown in Fig. 5 and comprises an equivalent electromotive force generator VTot, an equivalent impedance Zeq and a mutual inductor lTot which defines, with the inductance IL of the conductor 11, a mutual inductance MTot.

Facendo la seguente ipotesi, verificata nella pratica, Making the following hypothesis, verified in practice,

e trascurando il contributo delle resistenze di collegamento tra le spire Rij a causa della simmetria della struttura si ottiene and neglecting the contribution of the connecting resistances between the turns Rij due to the symmetry of the structure, we obtain

dove i è la corrente nella spira equivalente di Fig. 5, I è la corrente da misurare del conduttore 11 e ΦTotè il flusso equivalente concatenato dalla spira equivalente di Fig.5. where i is the current in the equivalent turn of Fig. 5, I is the current to be measured of the conductor 11 and ΦTot is the equivalent flux concatenated by the equivalent turn of Fig.5.

Considerando che il prodotto RC è, nella pratica, molto maggiore di 1s, o che comunque lo si può rendere tale interponendo un materiale dielettrico tra il conduttore 11 e il tubo torico 10, aumentando la superficie del tubo 10 che si affaccia sul conduttore 11, diminuendo il raggio del toro definito dal tubo o aggiungendo una capacità esterna tra tubo 10 e conduttore 11, si ottiene Considering that the product RC is, in practice, much greater than 1s, or that in any case it can be made so by interposing a dielectric material between the conductor 11 and the toric tube 10, increasing the surface of the tube 10 which faces the conductor 11, by decreasing the radius of the torus defined by the tube or by adding an external capacitance between tube 10 and conductor 11, we obtain

Quindi, il trasduttore di corrente secondo l'invenzione permette di legare linearmente la corrente I da misurare con quella misurabile i ai morsetti 14-15 o 16-17. Therefore, the current transducer according to the invention allows linearly linking the current I to be measured with the measurable current i to terminals 14-15 or 16-17.

In una variante della prima forma di realizzazione, il cui equivalente elettrico è mostrato in Fig. 6, è possibile rimuovere la dipendenza quadratica dalla frequenza nella precedente relazione, collegando ai capi dei terminali 14-15 o 16-17 un induttore 19, preferibilmente in aria o su ferrite. In questo caso, la precedente relazione diventa come segue, nell'ipotesi che il modulo dell'impedenza equivalente Zeqsia molto minore del prodotto ωL19: In a variant of the first embodiment, the electrical equivalent of which is shown in Fig. 6, it is possible to remove the quadratic dependence on the frequency in the previous relation, by connecting an inductor 19 at the ends of the terminals 14-15 or 16-17, preferably in air or on ferrite. In this case, the previous relation becomes as follows, assuming that the module of the equivalent impedance Zeq is much smaller than the product ωL19:

dove L19è l'induttanza dell'induttore 19. where L19 is the inductance of inductor 19.

In una seconda realizzazione dell'invenzione, illustrata in Fig. 7, un trasduttore di corrente 20 secondo il trovato comprende una coppia di tubi 21 e 22 di forma identica, per esempio prismatica o cilindrica, entrambi in materiale conduttore e affiancati in modo da definire tra di loro uno spazio per un conduttore 31 del quale misurare la corrente elettrica. In a second embodiment of the invention, illustrated in Fig. 7, a current transducer 20 according to the invention comprises a pair of tubes 21 and 22 of identical shape, for example prismatic or cylindrical, both of conductive material and placed side by side so as to define between them a space for a conductor 31 of which to measure the electric current.

Il conduttore 31, preferibilmente, è del tipo non-aereo o comunque non circondabile da una trasduttore di tipo torico come quello di Fig. 3. Un esempio di applicazione tipica dell'invenzione prevede che il conduttore 31 sia una rotaia di un treno. The conductor 31, preferably, is of the non-aerial type or in any case cannot be surrounded by a toric-type transducer such as that of Fig. 3. A typical example of application of the invention provides that the conductor 31 is a rail of a train.

I tubi 21 e 22 possono essere visti come solidi di traslazione, in cui la generatrice è una spira a forma sostanzialmente di C che trasla lungo l'asse del rispettivo tubo. The tubes 21 and 22 can be seen as translational solids, in which the generator is a substantially C-shaped turn which translates along the axis of the respective tube.

Ciascuno dei tubi 21 e 22 comprende una fessura 21a e 22a estendentesi longitudinalmente da un'estremità all'altra del tubo e interamente intercettata dal piano di mezzeria del tubo. Each of the tubes 21 and 22 comprises a slot 21a and 22a extending longitudinally from one end of the tube to the other and entirely intercepted by the centreline of the tube.

Inoltre, ciascun tubo 21, 22 è dotato, in corrispondenza dell'estremità superiore, di primi terminali elettrici 23, 24 e 25, 26 su lati opposti della rispettiva fessura 21a, 22a. Una coppia 23-24 di questi primi terminali è utilizzata per il collegamento diretto a uno strumento di misura di correnti elettriche, mentre i primi terminali 25-26 appartenenti all'altro tubo sono, preferibilmente, cortocircuitati tra loro. Furthermore, each tube 21, 22 is provided, at the upper end, with first electrical terminals 23, 24 and 25, 26 on opposite sides of the respective slot 21a, 22a. A pair 23-24 of these first terminals is used for direct connection to an electric current measuring instrument, while the first terminals 25-26 belonging to the other tube are preferably short-circuited together.

Inoltre, ciascun tubo 21 e 22 comprende secondi terminali elettrici 27, 28 e 29, 30 disposti su lati opposti della rispettiva fessura 21a e 22a e sostanzialmente in corrispondenza dell'altra estremità del tubo. Ciascun terminale elettrico 27 e 28 del primo tubo 21 è cortocircuitato con un corrispondente terminale elettrico 30 e 29 dell'altro tubo 22. I cavi di collegamento sono preferibilmente intrecciati per migliorare il comportamento in frequenza. Furthermore, each tube 21 and 22 comprises second electrical terminals 27, 28 and 29, 30 arranged on opposite sides of the respective slot 21a and 22a and substantially at the other end of the tube. Each electrical terminal 27 and 28 of the first tube 21 is short-circuited with a corresponding electrical terminal 30 and 29 of the other tube 22. The connection cables are preferably twisted to improve the frequency behavior.

Per consentire un'agevole installazione del trasduttore di corrente 20 e mantenere costante la distanza tra di essi, i tubi 21 e 22 sono collegati rigidamente tra loro mediante un supporto 32 in materiale isolante. To allow easy installation of the current transducer 20 and to keep the distance between them constant, the tubes 21 and 22 are rigidly connected to each other by means of a support 32 made of insulating material.

Anche per il trasduttore di corrente 20 è possibile definire un circuito equivalente, illustrato in Fig. 8, in conformità con quanto già descritto in precedenza con riferimento alla Fig. 4 e ottenendo una relazione lineare tra corrente da misurare e corrente letta ai terminali 23-24. Also for the current transducer 20 it is possible to define an equivalent circuit, illustrated in Fig. 8, in accordance with what has already been described previously with reference to Fig. 4 and obtaining a linear relationship between current to be measured and current read at the terminals 23- 24.

Si è in pratica constatato come il trasduttore secondo il trovato assolva pienamente il compito e gli scopi prefissati in quanto lavora in condizioni di isolamento galvanico con il conduttore e non utilizza elementi in serie al conduttore né nuclei ferromagnetici. In practice it has been found that the transducer according to the invention fully achieves the intended aim and objects since it works in conditions of galvanic isolation with the conductor and does not use elements in series with the conductor or ferromagnetic cores.

Inoltre, il trasduttore di corrente secondo il trovato può essere collegato direttamente ai normali amperometri, senza l'interposizione di elementi attivi né alimentazioni esterne. Furthermore, the current transducer according to the invention can be connected directly to normal ammeters, without the interposition of active elements or external power supplies.

Benché il trasduttore secondo il trovato sia stato concepito in particolare per cavi aerei e rotaie ad elevate correnti, potrà comunque essere utilizzato, più generalmente, per la misura di correnti di conduttori filiformi, prismatici o cilindrici. Although the transducer according to the invention has been conceived in particular for overhead cables and rails with high currents, it can in any case be used, more generally, for measuring the currents of filiform, prismatic or cylindrical conductors.

Il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo come definito nelle rivendicazioni allegate. Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The device thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept as defined in the attached claims. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

Claims

"Transducer for measuring variable currents" CLAIMS 1. Current transducer for measuring the intensity of variable electric currents in conductors, characterized in that it comprises a tube (10) made of conductive material and curved so as to substantially define a torus that can be positioned coaxially around a conductor (11) of the which to measure the electric current, said tube (10) being substantially provided along its entire surface with a slot (12) intercepted entirely by the circumferential center plane of the torus, the ends of said tube facing each other so as to define an interspace (13), said tube being equipped with first electrical terminals (16, 17) on opposite sides of said slot for connection to a current measuring instrument.

Current transducer according to claim 1, wherein said slot (12) extends along the outer perimeter of said tube (10).

3. Current transducer according to claim 1 or 2, wherein said first electrical terminals (16, 17) are substantially located at a first end of the tube facing onto said interspace (13).

Current transducer according to claim 3, wherein said tube further comprises second electrical terminals (14, 15) on opposite sides of said slot (12) and on a second end of the tube (12), so that the first and second electrical terminals are on opposite sides with respect to said interspace (13).

Current transducer according to claim 4, wherein said second electrical terminals (14, 15) are short-circuited to each other or connected by an inductor (19).

6. Current transducer for measuring the intensity of variable electric currents of conductors, particularly of non-single-wire lines such as rails and the like, characterized by the fact of comprising a pair of tubes of identical shape (21, 22) made of conductive material and placed side by side so as to define between them a space for a conductor (31) of which to measure the electric current, each tube (21, 22) comprising a slot (21a, 22a) extending substantially from one end of the tube to the other and entirely intercepted by the center plane of the respective tube, each tube (21, 22) being equipped with first electrical terminals (23, 24; 25, 26) on opposite sides of the respective slot (21a, 22a) for connection to a measuring instrument of current.

7. Current transducer according to claim 6, wherein, for each tube (21, 22), said first electrical terminals (23, 24; 25, 26) are arranged substantially at a first end of the tube.

Current transducer according to claim 7, wherein each tube (21, 22) further comprises second electrical terminals (27, 28; 29, 30) on opposite sides of said slot (21a, 22a) and substantially at the second end of the tube (21, 22).

Current transducer according to claim 8, wherein the second electrical terminals (27, 28) of one (21) of said tubes (21, 22) are short-circuited two by two to the second electrical terminals (29, 30) of the 'other tube (22).

Current transducer according to one or more of claims 6-9, in which said pipes (21, 22) are rigidly connected to each other by means of a support (32) made of insulating material.