PT2321656E - Processo e aparelho de medição de correntes contínuas escoandose numa linha eléctrica - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

Processo e aparelho de medição de correntes continuas escoando- se numa linha eléctrica A presente invenção refere-se a um processo e a um aparelho de medição de correntes continuas.

No sector de sinalização das vias férreas há uma grande necessidade de medição de correntes continuas tendo uma variável de intensidade entre 0 a cerca de uma centena de mA, por exemplo em linhas onde os componentes activos não podem ser activadas por razões de segurança. A presente invenção aborda o problema no que diz respeito à forma de medir a corrente continua com um sinal num ambiente do tipo acima dito sem a necessidade de utilização de componentes activos. A solução proposta baseia-se nas caracteristicas de saturação magnética de transformadores de ferro saturado, tendo um ciclo de histerese baixo, um ciclo de histerese com forma assimétrica e uma permeabilidade magnética muito elevada, obtendo-se um processo capaz de ler as correntes continuas introduzidas no primário do próprio transformador, tal como descrito a seguir. 0 núcleo magnético de um transformador está saturado, dependendo da amplitude da tensão alimentando o seu enrolamento, e, portanto, da a amplitude do fluxo indutor, dependendo se se está a funcionar com a linearidade ou se se obtém a saturação, passando de um desenvolvimento sinusoidal para um desenvolvimento mais deformado da corrente de magnetização à medida que aumenta a saturação. A alimentação de 1 um enrolamento de transformador com uma tensão sinusoidal leva, consequentemente, à obtenção de um fluxo magnético sinusoidal. A corrente continua, objecto da medição, que passa através do primário do transformador polariza-o e, assim, para se obter a leitura máxima do valor sinusoidal definido no enrolamento secundário do próprio transformador é necessário definir uma corrente continua de igual valor ao que será medido definido no primário, inferior à relação de espiras entre os enrolamentos primário e secundário (com uma constante de proporcionalidade idealmente unitária obtida no passo de calibração do aparelho) e com direcção (ou sinal) para reequilibrar ou contra-polarizar o núcleo magnético do transformador. 0 documento US3812428A propõe um processo e um sistema para medir correntes continuas utilizando um núcleo magnético. Por razões de segurança, nas aplicações de sinalização de vias férreas é extremamente importante detectar rapidamente as variações de valor e de sinal da corrente continua nas linhas, e este sistema não pode detectá-lo dentro dos tempos exigidos. A presente invenção ultrapassa a desvantagem acima mencionada ao proporcionar um sistema no qual a variação de corrente continua no primário do transformador transforma-se imediatamente na leitura do valor sinusoidal, no secundário do transformador, inferior ao valor máximo permitindo a detecção imediata de um acontecimento de " variação de valor de corrente continua".

Um aspecto da presente invenção diz respeito a um aparelho para medir as correntes continuas que se escoam numa linha eléctrica de acordo com as caracteristicas da reivindicação 1.

Um outro aspecto da presente invenção diz respeito a um processo de medição de correntes continuas que se escoam numa 2 linha eléctrica de acordo com as características da reivindicação 5.

As características e vantagens do processo e aparelho de acordo com a presente invenção serão mais claras e evidentes a partir da seguinte descrição exemplificativa e não limitativa de uma forma de realização proporcionada com referência à figura 1 anexa, que representa um diagrama de blocos do aparelho de acordo com a presente invenção.

Com referência à figura acima mencionada, o aparelho de acordo com a presente invenção é aplicado a uma linha L cuja corrente contínua se destina a ser medida. 0 aparelho compreende pelo menos um bloco de medição incluindo pelo menos uma unidade de processamento 2 que, numa aplicação particularmente na indústria ferroviária - pode corresponder à acima mencionada unidade CE de controlador de campo (isto é, o dispositivo para controlo as interfaces de campo) . 0 bloco de medição compreende um ramo para gerar uma corrente de referência constituída por uma corrente sinusoidal (por exemplo, a uma frequência de 30 kHz) tendo um valor de eficiência pré-determinado, de modo a deslocar o núcleo magnético do transformador para o valor limite de saturação, e por uma corrente contínua ajustável - em termos de sinal e de valor - assim como um ramo para detectar a componente sinusoidal desta corrente de referência.

Além disso, o aparelho compreende um transformador 4, com um núcleo de ferro saturado tendo um enrolamento primário 41 disposto na linha cuja corrente directa se destina a ser medida, e pelo menos um enrolamento secundário 42 no qual é aplicado o sinal de corrente de referência gerado através desta unidade de processamento. 3

Esta unidade controla e gere pelo menos um conversor digital/analógico 21, e pelo menos um conversos analógico/digital 22. 0 aparelho compreende também uma fase de amplificação e filtragem 31 e pelo menos um filtro passa-banda 32.

Em particular, a unidade para o processamento através do conversor digital/analógico 21 e a fase de amplificação 31 introduzem a corrente de referência no enrolamento secundário do transformador 42. A unidade de processamento lê a tensão sinusoidal no enrolamento secundário do transformador por meio de um conversor analógico/digital 22 e do filtro passa-banda 32. A unidade de processamento compara as amostras recebidas do conversor A/D com as enviadas pelo conversor D/A e ajusta o valor da corrente continua sobreposta com a alterna até que as amostras recebidas correspondem às de valor máximo. Por outras palavras, a unidade de ajustamento ajusta o valor e o sinal da corrente continua sobreposta com a alterna até que o valor de eficiência de tensão sinusoidal medido no enrolamento secundário do transformador adquira o valor máximo. Logo que o valor máximo dos dados recebidos seja detectado, a corrente continua a ser medido que se escoa no enrolamento primário do transformador objecto da medição é proporcional (com uma constante de proporcionalidade idealmente unitária obtida no passo de calibração da aparelho) ao valor de referência ajustado enviada da unidade de processamento secundária, que é assim conhecida.

Na forma de realização ilustrada na figura estão presentes dois blocos de medição idênticos que operam paralelamente entre si, e assim o sinal é enviado para dois enrolamentos secundários idênticos 42 e 42' do transformador e processado 4 duas vezes. As duas correntes contínuas medidas através do processo de acordo com a presente invenção são comparadas entre si para verificação posterior.

Na prática, o processo compreende os seguintes passos, a introdução da corrente contínua a ser medida no enrolamento primário de um transformador tendo um núcleo magnético de ferro saturado. 0 envio, para um enrolamento secundário do dito transformador, de uma corrente de referência constituída por uma componente sinusoidal com uma frequência pré-determinada e por um valor de eficiência de modo a deslocar o núcleo magnético do transformador para o valor limite de saturação e uma componente de corrente contínua ajustável em termos de valor e de sinal. A medição do valor da corrente contínua de referência no enrolamento secundário do transformador e o valor da tensão sinusoidal. 0 ajustamento da componente de corrente contínua da corrente de referência no enrolamento secundário do transformador em termos de valor e de sinal até que o valor sinusoidal da tensão medida no enrolamento secundário do transformador corresponda ao valor máximo, removendo assim o núcleo de ferro magnético saturado do transformador da saturação. 0 valor da corrente contínua de referência no enrolamento secundário do transformador deve, portanto, ser proporcional (com uma constante de proporcionalidade idealmente unitária obtida durante o passo de calibração do aparelho) para o valor da corrente contínua que circula no primário do transformador, corrente sujeita a medição.

Lisboa, 8 de Agosto de 2013. 5

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Aparelho de medição de correntes contínuas escoando-se numa linha (L), compreendendo - um transformador (4), tendo um núcleo de ferro saturado, no qual a corrente contínua a ser medida se escoa no enrolamento primário (41), caracterizado por compreender - um bloco de medição compreendendo - um ramo para gerar uma corrente de referência constituída por uma corrente sinusoidal tendo um valor médio quadrático pré-determinado e por uma corrente contínua ajustável a ser enviada para um enrolamento secundário (42, 42') do dito transformador, - um ramo para detectar a componente sinusoidal da dita corrente de referência do enrolamento secundário do dito transformador, - uma unidade de processamento (2, 2') adaptada para comandar os ditos ramos para ajustar o valor da dita componente de corrente contínua da corrente de referência até que o valor médio quadrático da componente sinusoidal atinja um valor máximo, - a dita unidade de processamento calcula o valor da corrente contínua a ser medida como o valor da componente de referência de corrente contínua enviada 1 para o enrolamento secundário do dito transformador multiplicado por uma constante de proporcionalidade obtida durante o ajustamento do valor da dita corrente continua.
2. 2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual o dito ramo de geração compreende um conversor digital/analógico (21, 21') controlado pela dita unidade de processamento e pelo menos um bloco de amplificação (31, 31').
3. 3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual o dito ramo de detecção compreende um conversor analógico/digital (22, 22') controlada pela dita unidade de processamento e pelo menos um filtro passa-banda (32, 32').
4. 4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, compreendendo dois blocos de medição que são cada um associados a um enrolamento secundário respectivo (42, 42') do dito transformador.
5. 5. Processo de medição de uma corrente continua que se escoa numa linha (L) , caracterizado por compreender os passos seguintes: a) a inserção da corrente continua a ser medida no enrolamento primário de um transformador tendo um núcleo magnético de ferro saturado, b) o envio, num enrolamento secundário do dito transformador, de uma corrente de referência constituída por uma componente de corrente contínua ajustável e por uma componente sinusoidal com uma 2 frequência pré-determinada e um valor média quadrático, de modo a remover a saturação do dito núcleo magnético de ferro saturado, c) a detecção da dita componente de corrente sinusoidal e a comparação desta com a porção sinusoidal da corrente de referência enviada, d) o ajustamento da dita componente de corrente continua da corrente de referência até um valor no qual o valor médio quadrático da componente sinusoidal assume o valor máximo, e) o cálculo do valor da corrente continua a ser medido no passo a) , como o valor da componente de corrente continua de referencia enviada para o enrolamento secundário do dito transformador obtido durante o passo d) de ajustamento multiplicado por uma constante de proporcionalidade.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, compreendendo ainda os passos de: f) a repetição da medição realizada nos passos a) a e) , por meio de dois aparelhos de acordo com a reivindicação 1, g) a comparação dos resultados das duas medições. Lisboa, 8 de Agosto de 2013. 3