ITTO20121119A1 - Linea di alimentazione elettrica modulare auto isolata - Google Patents

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ITTO20121119A1 IT001119A ITTO20121119A ITTO20121119A1 IT TO20121119 A1 ITTO20121119 A1 IT TO20121119A1 IT 001119 A IT001119 A IT 001119A IT TO20121119 A ITTO20121119 A IT TO20121119A IT TO20121119 A1 ITTO20121119 A1 IT TO20121119A1
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Vito Siciliano
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Description

DESCRIZIONE
“LINEA DI ALIMENTAZIONE ELETTRICA MODULARE AUTO ISOLATAâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad una linea elettrica modulare auto isolata.
Il brevetto EP-B-0761493 descrive una linea elettrica di tipo modulare in cui ciascun modulo comprende un involucro allungato realizzato in materiale isolante definente una cavità interna la quale si estende lungo una direzione rettilinea. L’involucro isolante, in uso, à ̈ atto ad essere interrato in un piano stradale con una sua porzione superiore complanare al piano stradale stesso. La cavità interna alloggia un elemento a nastro di tipo flessibile provvisto di porzioni realizzate in materiale ferromagnetico atte ad interagire con il campo magnetico generato da un veicolo (ad esempio un veicolo ferroviario) che si muove lungo la linea elettrica.
La linea elettrica comprende inoltre una pluralità di elementi conduttori piani portati dalla porzione superiore dell’involucro, allineati lungo la direzione rettilinea e sostanzialmente complanari al piano stradale.
In assenza di attrazione magnetica l’elemento a nastro si dispone, per tutta la lunghezza del modulo stesso, in una posizione di riposo in cui esso à ̈ sostanzialmente rettilineo e non deformato e gli elementi conduttori non sono alimentati e/o sono collegati ad un potenziale di riferimento negativo (massa). La linea elettrica si pone pertanto automaticamente in uno stato di isolamento, in assenza di attivazione magnetica.
In presenza di attrazione magnetica proveniente del veicolo che transita sopra l’involucro, la porzione di elemento a nastro interessata dal campo magnetico si inflette verso l’alto deformandosi approssimativamente ad onda sinusoidale; tale porzione rialzata dell’elemento a nastro realizza un collegamento elettrico a ponte tra una linea di alimentazione positiva interna all’involucro ed almeno un elemento conduttore che viene collegato con la linea di alimentazione positiva. Gli elementi conduttori disposti ai lati dell’elemento sono collegati al potenziale di riferimento (massa).
Lo spostamento del veicolo rispetto all’involucro realizza lo spostamento della porzione rialzata dell’elemento a nastro lungo la cavità interna consentendo l’alimentazione in sequenza degli elementi conduttori.
Il veicolo elettrico à ̈ provvisto di un dispositivo captatore che realizza l’attrazione magnetica sopra detta e che consente di collegare l’elemento conduttore in tensione con un elettrodo che fornisce l’alimentazione per il veicolo elettrico.
La linea elettrica di tipo auto isolata sopra detta presenta una serie di aspetti delicati tra cui:
a) le problematiche connesse alla messa in sicurezza degli elementi conduttori piani e quindi al mantenimento dello stato di isolamento sopra detto;
b) l’uso della linea in condizioni ambientali esterne perturbate che possono indurre delle correnti di dispersione superficiale che si diramano sul piano stradale dagli elementi conduttori piani in tensione;
c) la gestione in sicurezza degli elementi conduttori nelle possibili condizioni accidentali di malfunzionamento o guasto permanente della linea.
Relativamente al punto b) sopra illustrato, durante il funzionamento normale, le linee auto isolate del tipo sopra detto non sono in grado di ottenere e soprattutto di mantenere nel tempo un alto livello di isolamento tra gli elementi conduttori alimentati e quelli collegati al potenziale di riferimento per una pluralità di motivi tra cui:
• il funzionamento intrinseco della linea sopra detta in cui gli elementi conduttori vengono sono collegati in sequenza alla linea di alimentazione positiva ed a quella di terra - per tale motivo la distanza fisica tra elementi conduttori con polarità opposte à ̈ limitata per consentire la continuità di alimentazione al mezzo in moto;
• gli elementi conduttori sono posizionati e installati sul piano stradale che garantisce un sufficiente livello di isolamento solo in alcune condizioni operative (piano stradale perfettamente asciutto e completamente pulito). In condizioni di presenza di umidità, sporcizia, acqua sul piano stradale il livello di isolamento scende a valori molto bassi.
A causa di tale scarso isolamento à ̈ presente – in quasi tutte le condizioni operative della linea - una corrente di dispersione che fluisce tra gli elementi conduttori in tensione e quelli collegati al potenziale di riferimento.
I problemi principale legati alla presenza di questa corrente di dispersione sono i seguenti:
• la corrente di dispersione non può essere discriminata della corrente di trazione assorbita dal veicolo;
• la corrente di dispersione à ̈ inglobata nella misura della corrente globale erogata; e
• la corrente di dispersione potrebbe generare potenziali pericolosi sul piano stradale.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una linea elettrica di alimentazione di tipo auto isolato che risolva gli inconvenienti delle linee note.
Il precedente scopo à ̈ raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa à ̈ relativa ad una linea di alimentazione elettrica auto isolata per veicoli in cui un elemento a nastro flessibile provvisto di porzioni realizzate in materiale ferromagnetico à ̈ alloggiato all’interno di una cavità allungata realizzata in un involucro isolante di protezione ed à ̈ configurato per essere mobile, in seguito ad attrazione magnetica proveniente dall’esterno dell’involucro isolante, tra:
- una posizione bassa in deformata di riposo in cui l’elemento a nastro realizza un collegamento a ponte tra una prima linea elettrica interna all’involucro ed almeno un elemento conduttore esterno al detto involucro ed appartenente ad una pluralità di elementi conduttori spaziati tra di loro lungo l’involucro stesso; e
- una posizione alta di deformata di attivazione in cui una porzione dell’elemento a nastro attratta magneticamente realizza un contatto elettrico a ponte tra una seconda linea elettrica interna all’involucro ed almeno un elemento conduttore per consentire l’alimentazione di tale elemento conduttore;
lo spostamento del veicolo lungo la detta linea realizzando lo spostamento della porzione deformata del detto elemento a nastro all’interno del detto involucro per consentire l’alimentazione sequenziale di elementi conduttori;
la detta linea isolata comprendendo almeno una linea elettrica di ritorno corrente di trazione accessibile dal detto piano stradale,
caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi rilevatori atti a misurare la corrente di dispersione (IL) che scorre nella prima linea elettrica in seguito a dispersione elettrica sul piano stradale tra l’elemento conduttore in tensione ed elementi conduttori ad esso adiacenti;
detti mezzi rilevatori essendo atti a distinguere tra: a) una condizione di normale funzionamento qualora detta corrente dispersione sia inferiore ad un valore di soglia; e
b) una condizione di potenziale rischio qualora detta corrente dispersione sia superiore a detta soglia.
In particolare i detti mezzi rilevatori sono atti a misurare la variazione nel tempo (d(IL)(d(t)) della detta corrente; detti mezzi rilevatori essendo atti a distinguere tra: detta condizione di normale funzionamento qualora detta variazione di corrente sia inferiore alla soglia; e una condizione di potenziale rischio qualora detta variazione di corrente sia superiore alla soglia.
L’invenzione verrà ora illustrata con riferimento ai disegni alle figure allegate che ne illustrano una forma preferita di realizzazione in cui:
- la figura 1 illustra in vista dall’alto ed in maniera schematica una linea di alimentazione realizzata secondo la presente invenzione;
- la figura 2 illustra in vista laterale ed in sezione longitudinale la linea di figura 1;
- le figura 3-A, 3-B e 3-C illustrano tre sezioni realizzate secondo i piani A-A, B-B e C-C della linea rappresentata in figura 2.
Nelle figure allegate à ̈ indicato con 1, nel suo insieme, una linea di alimentazione elettrica auto isolata.
La linea elettrica 1 Ã ̈ di tipo noto, ad esempio del tipo descritto nel documento EP-B-0761493.
Per tale motivo la linea elettrica 1 verrà descritta in modo schematico.
In particolare la linea elettrica 1 comprende una pluralità di moduli 2 accoppiati tra di loro (per semplicità sono illustrati due moduli nella figura 1). Ciascun modulo comprende un involucro allungato 3 (rappresentato in modo schematico nelle figure 3-A, 3-B e 3-C) realizzato in materiale isolante definente una cavità interna 5 (nell’esempio con sezione rettangolare) la quale si estende lungo una direzione rettilinea D (figura 1).
L’involucro isolante 3, in uso, à ̈ atto ad essere interrato in un piano stradale 6 con una sua porzione superiore 3-up complanare al piano stradale 6 stesso.
La cavità interna 5 alloggia un elemento a nastro di tipo flessibile 7 provvisto di porzioni realizzate in materiale ferromagnetico 8 (figura 2) atte ad interagire con il campo magnetico generato da un veicolo 9 (ad esempio un veicolo ferroviario che si muove lungo rotaie, non illustrate) con le caratteristiche che saranno chiarite in seguito.
La linea elettrica 1 comprende una pluralità di elementi conduttori piani 10 portati dalla porzione superiore 3-up dell’involucro 3, allineati lungo la direzione D e complanari al piano stradale 6.
In assenza di attrazione magnetica l’elemento a nastro 7 si dispone, per tutta la lunghezza del modulo stesso, in una posizione bassa di riposo (figura 3-A) in cui esso à ̈ sostanzialmente rettilineo e non deformato e gli elementi conduttori 10 non sono alimentati e/o sono collegati ad una prima linea elettrica di riferimento negativo 9-M (massa).
In presenza di attrazione magnetica proveniente del veicolo che transita sopra l’involucro 3, la porzione di elemento a nastro 7 interessata dal campo magnetico si inflette verso l’alto (figura 2 e 3-B) deformandosi approssimativamente ad onda sinusoidale (figura 2) e perviene ad una porzione alta di contatto 7-up in cui l’elemento a nastro 7 realizza un collegamento elettrico a ponte tra una seconda linea di alimentazione positiva 11-P interna all’involucro 3 (figure 3-A - 3-C) ed almeno un elemento conduttore 10-p che viene collegato con la linea di alimentazione positiva 11-P. Gli elementi conduttori 10 disposti ai lati dell’elemento 10-P sono collegati alla prima linea elettrica di riferimento 9-M (massa).
Nell’esempio rappresentato (figure 3-A - 3-C), ciascun elemento conduttore 10 à ̈ collegato con un collettore 13 alloggiato nell’involucro e presentante sezione conformata sostanzialmente a C in quanto comprendente una porzione verticale 14, una porzione orizzontale piana inferiore 15 ed una porzione orizzontale superiore 16 affacciata alla porzione 15. La prima linea elettrica 9-M comprende un elemento conduttore sostanzialmente complanare alla porzione inferiore 15 e da questa spaziata di una distanza d1 mentre la seconda linea elettrica 11-P comprende un elemento conduttore sostanzialmente complanare alla porzione superiore 16 e da questa spaziata di una distanza d2.
L’elemento a nastro 7 presenta larghezza d3 superiore a d1 o d2 e realizza un collegamento a ponte:
tra la prima linea elettrica 9-M e la porzione inferiore 15 quando l’elemento a nastro 7 à ̈ disposto nella posizione bassa indeformata (figura 3-A) – in questo modo, il collettore 13 collega un elemento conduttore 10 con la prima linea elettrica 9-M; e
tra la seconda linea elettrica 11-M (figura 3-C) e la porzione superiore 16 quando l’elemento a nastro 7 à ̈ disposto nella posizione alta deformata – in questo modo, il collettore 13 collega un elemento conduttore 10 con la seconda linea elettrica 11-P.
La linea elettrica 1 comprende inoltre una prima ed una seconda linea di ritorno corrente di trazione 20, 21 allineate lungo la direzione D e disposte sul piano stradale da lati opposti degli elementi conduttori 10.
Lo spostamento del veicolo 9 rispetto all’involucro 3 realizza lo spostamento della porzione rialzata 7-up dell’elemento a nastro 7 lungo la cavità interna 5 consentendo l’alimentazione in sequenza degli elementi conduttori 10.
Il veicolo elettrico 9 à ̈ appunto provvisto di un dispositivo captatore 25 che realizza l’attrazione magnetica sopra detta e che consente di collegare l’elemento conduttore 10-P in tensione con un primo elettrodo E1 che fornisce l’alimentazione positiva per il veicolo elettrico 9.
Il ritorno della corrente di trazione viene assicurato da una coppia di secondi elettrodi E2 che si accoppiano con la prima e la seconda linea di ritorno corrente 20, 21.
In uso,il veicolo elettrico 9 si dispone al di sopra della linea elettrica 2 con il captatore 25 affacciato agli elementi conduttori 10. Il captatore 25 viene abbassato finché una sua parete di fondo si appoggia sul piano stradale 6.
In questa posizione, i magneti portati dal captatore si avvicinano sensibilmente all’elemento a nastro che à ̈ contenuto all’interno dell’involucro 3; le linee di campo che si estendono dai magneti si chiudono attraverso una rispettiva porzione 7-up-sx e 7-up-dx dell’elemento a nastro che viene sollevato ed inflesso deformandosi ad onda (figura 2).
Il primo elettrodo E1 del captatore si dispone a contatto con l’elemento conduttore 10-P collegato alla linea elettrica positiva 11-P consentendo così l’alimentazione del motore del veicolo elettrico 9 che si può spostare rispetto all’involucro 3 sotto la spinta del suo motore. I secondi elettrodi E2 portati dal captatore 25 strisciano continuamente sulla prima e sulla seconda linea di ritorno corrente 20, 21 assicurando il ritorno della corrente di trazione.
La variazione della posizione relativa del veicolo 9 rispetto all’involucro 3 fa si che una diversa porzione dell’elemento a nastro 7 sia deformata verso l’alto e pertanto l’elemento conduttore che era prima in tensione viene disalimentato ed un elemento conduttore 10 adiacente a questo viene collegato alla linea 11. Vengono così alimentati elementi conduttori 10 in sequenza in seguito allo spostamento della porzione deformata dell’elemento a nastro all’interno dell’involucro. A causa della disposizione sopra illustrata, l’elemento conduttore 10 in tensione si trova sempre ricoperto dall’involucro (non illustrato) del captatore 25 garantendo così la sicurezza della linea ed il collegamento tra il primo elettrodo E1 e l’elemento conduttore 10 in tensione.
Gli elementi conduttori 10 non collegati alla tensione positiva sono collegati automaticamente alla prima linea elettrica 9-M (massa).
In molte condizioni operative, il piano stradale 6 presenta cattive condizioni di isolamento (ad esempio poiché à ̈ presente dell’umidità, dell’acqua, dei detriti, dei liquidi sul piano stradale stesso); in tale condizioni si crea un passaggio di una corrente di dispersione ILtra l’elemento conduttore 10 in tensione e gli elementi conduttori 10 collegati al potenziale di riferimento; tale corrente fluisce pertanto lungo la linea elettrica 9-M.
Secondo la presente invenzione à ̈ previsto un dispositivo rilevatore di corrente 30 (rappresentato schematicamente nella figura 1) atto a misurare la corrente di dispersione (IL) che scorre nella prima linea elettrica 9-M verso il punto negativo(massa). di ritorno della corrente di trazione della seconda linea elettrica.
Tale rilevatore di corrente 30 Ã ̈ atto a distinguere tra:
a) una condizione di normale funzionamento che viene verificata qualora la corrente di dispersione misurata sia inferiore ad un valore di soglia IS; (IL <IS)e
b) una condizione di potenziale rischio qualora la corrente di dispersione misurata sia superiore alla soglia IS(IL >IS).
Nel caso b) infatti, una corrente di dispersione elevata può generare sul piano stradale tensioni potenzialmente pericolose (ad esempio superiori ai 50 V) per un utente che transita sul piano stradale stesso e venga in contatto o calpesti un elemento conduttore. In tali condizione b) il rilevatore di corrente 30 à ̈ atto ad inviare un comando HS verso una centrale 32 di alimentazione della linea elettrica positiva 11-P per l’interruzione della alimentazione alla linea elettrica 1.
Tipicamente il rilevatore di corrente 30 Ã ̈ atto a misurare la variazione nel tempo (d(IL)(d(t)) della corrente di dispersione.
In questo caso, il rilevatore di corrente à ̈ atto a distinguere tra:
a1) la condizione di normale funzionamento qualora la variazione nel tempo corrente di dispersione sia inferiore ad una soglia ID; e
b1) una condizione di potenziale rischio qualora la variazione nel tempo della corrente di dispersione sia superiore alla soglia ID.
Il caso a1) infatti indica un aumento graduale della corrente di perdita che può essere indice di un progressivo passaggio del piano stradale da una condizione asciutta ad una condizione ricoperto d’acqua in seguito ad eventi atmosferici. Queste sono condizioni normali di funzionamento.
La condizione b1), invece, può essere rappresentativa di un guasto lungo la linea dovuto, ad esempio, al mancato ritorno dell’elemento flessibile nella posizione di riposo in seguito alla sua sollecitazione magnetica.
Esempi numerici
Il valore delle correnti di dispersioni accettabili dipendono dal dimensionamento elettrico del conduttore che costituisce la prima linea elettrica 9-M e dalla distanza massima della linea stessa dalle protezioni.
Ad esempio, una sezione del conduttore suddetto pari a 240 mm2 di rame (o rame equivalente)ed una distanza massima di 3 km dalla protezione consente di garantire una tensione degli elementi accessibili inferiore ai 50 V per correnti di dispersione continuative fino a 200 Ampere. Tali valori sono raggiungibili solo in presenza di diversi cm di acqua con conducibilità elevata 0,05-0,1 S/m.
Al di sopra di tale valore viene comandata l’interruzione della alimentazione alla linea elettrica 1 (comando .HS.). Valori di correnti anche molto superiori, in relazione alla tipologia di ambiente dove à ̈ installato l’impianto, possono essere considerate accettabili, aumentando proporzionalmente la sezione del conduttore.
Una variazione repentina à ̈ invece indipendente dal valore assoluto delle correnti in gioco, ma unicamente dal loro gradiente.
Anche in questo caso viene comandata l’interruzione della alimentazione alla linea elettrica 1 (comando .HS)

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Linea di alimentazione elettrica auto isolata per veicoli in cui un elemento a nastro flessibile (7) provvisto di porzioni (8) realizzate in materiale ferromagnetico à ̈ alloggiato all’interno di una cavità allungata (5) realizzata in un involucro isolante di protezione (3) ed à ̈ configurato per essere mobile, in seguito ad attrazione magnetica proveniente dall’esterno dell’involucro isolante, tra: - una posizione bassa in deformata di riposo in cui l’elemento a nastro realizza un collegamento a ponte tra una prima linea elettrica interna (9-M) all’involucro ed almeno un elemento conduttore (10) esterno al detto involucro ed appartenente ad una pluralità di elementi conduttori (10) spaziati tra di loro lungo l’involucro stesso; e - una posizione alta di deformata di attivazione in cui una porzione dell’elemento a nastro (7) attratta magneticamente realizza un contatto elettrico a ponte tra una seconda linea elettrica interna all’involucro (11-P) ed almeno un elemento conduttore (10-p) per consentire l’alimentazione di tale elemento conduttore (10-p); lo spostamento del veicolo lungo la detta linea realizzando lo spostamento della porzione deformata del detto elemento a nastro all’interno del detto involucro per consentire l’alimentazione sequenziale di elementi conduttori; la detta linea isolata comprendendo almeno una linea elettrica di ritorno corrente di trazione (20,21) accessibile dal detto piano stradale, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi rilevatori (30) atti a misurare la corrente di dispersione (IL) che scorre nella prima linea elettrica (9-M) in seguito a dispersione elettrica sul piano stradale tra l’elemento conduttore (10) in tensione ed elementi conduttori ad esso adiacenti; detti mezzi rilevatori (30) essendo atti a distinguere tra: a) una condizione di normale funzionamento qualora detta corrente dispersione sia inferiore ad un valore di soglia; e b) una condizione di potenziale rischio qualora detta corrente dispersione sia superiore a detta soglia. 2.- Linea secondo la rivendicazione 1, in cui i detti mezzi rilevatori (30) sono atti a misurare la variazione nel tempo (d(IL)(d(t)) della detta corrente; detti mezzi rilevatori essendo atti a distinguere tra: detta condizione di normale funzionamento qualora detta variazione di corrente sia inferiore alla soglia; e una condizione di potenziale rischio qualora detta variazione di corrente sia superiore alla soglia.
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