IT202000029576A1 - Sistema perfezionato per il filtraggio di energia elettrica ad utenze - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

il trovato ha per oggetto un sistema perfezionato per il filtraggio di energia elettrica ad utenze, predisposta per ridurre in modo sensibile i disturbi nella comunicazione PLC.

Stato della Tecnica

Sono noti e da tempo utilizzati nelle reti di distribuzione elettrica per utenze domestiche ed industriali dispositivi filtranti (generalmente chiamati "filtri PLC") che sono realizzati per essere efficaci nella banda di comunicazione PLC CENELEC ed FCC .

Tipicamente, questi filtri sono costituiti da celle LCR che, nella versione monofase, hanno 4 morsetti, di cui due di ingresso dei terminali dei cavi di alimentazione e due di uscita dei cavi di distribuzione alle utenze .

Questi filtri sono collegati in serie alle utenze ed attraversati dalla corrente circolante nelle utenze .

I filtri noti sono generalmente posti all'interno di contenitori per guida DIN e la cui la dimensione massima ? sostanzialmente coincidente alla larghezza di un dispositivo misuratore, cosiddetto contatore.

Utilizzando i dispositivi noti nelle applicazioni trifase, ad esempio nelle utenze industriali, ? necessaria l'installazione di tre filtri monofase oppure di un filtro in esecuzione trifase, che dispone di almeno tre o quattro morsetti di ingresso ed altrettanti di uscita.

I comuni filtri noti sono generalmente collegati tra l'uscita del contatore ed il circuito dell'utenza, questo per evitare che un collegamento posto a monte del contatore possa favorire il prelievo illecito di energia elettrica dai morsetti del filtro e richiederebbe ulteriori precauzioni per il confinamento e l'apposizione di sigilli.

Questo stato della tecnica ha alcuni inconvenienti . Un inconveniente ? che questi filtri sono tipicamente alloggiati in contenitori esterni al contatore e l'insieme ha un rilevante ingombro globale se considerato in rapporto alle dimensioni complessive dei contatori .

L'ingombro totale limita l'applicabilit? dei filtri noti , rendendoli difficilmente integrabili nei quadri di distribuzione dei contatori .

Un altro inconveniente ? rappresentato dalla difficolt? di far accettare all'utenza l'installazione sulla propria linea elettrica di un elemento addizionale, il filtro, che potenzialmente consuma energia elettrica che viene addebitata all'utenza dal contatore, proprio a causa del collegamento all'uscita di quest'ultimo.

Un ulteriore inconveniente ? rappresentato dalla tipologia di collegamento elettrico che include due coppie di morsetti nell'applicazione monofase e che complica l'installazione dei filtri e potenzialmente espone i cablaggi a rischi di manomissione.

Ancora un inconveniente ? rappresentato dal limite intrinseco alla potenza che pu? essere assorbita/erogata dai circuiti connessi al filtro stesso.

Infatti , tipicamente i filtri noti sono dimensionati per essere attraversati (tra i morsetti d'ingresso ed uscita) da correnti massime di 16A, 32A, 40A, 63A con dimensioni (e costi) progressivamente crescenti.

La tipologia del filtro ? determinata in funzione del circuito dell'utenza e potenzialmente deve essere cambiato nel caso di richiesta da parte dell'utenza di un aumento della potenza elettrica erogata per contratto .

Gli inconvenienti sopra descritti assumono una evidenza ancora maggiore se l'utenza da filtrare ? del tipo trifase e questo per la ragione che le tre fasi, o almeno due delle tre, devono essere filtrate e questo implica un aumento conseguente degli ingombri .

Inoltre, anche i cablaggi devono essere conseguentemente raddoppiati o triplicati .

Scopi dell'invenzione

Uno scopo dell'invenzione ? quello di superare gli inconvenienti sopra riscontrati, mettendo a disposizione un sistema perfezionato per il filtraggio di energia elettrica ad utenze che permetta di realizzare un efficace filtraggio del disturbo PLC, mantenendo ridotti gli ingombri e la semplicit? di installazione e cablaggio.

Secondo un aspetto dell'invenzione ? prevista un sistema perfezionato per il filtraggio di energia elettrica ad utenze, in accordo con le caratteristiche della rivendicazione 1.

L'invenzione permette di ottenere i seguenti vantaggi: Contenere gli ingombri complessivi del sistema perfezionato e dei relativi componenti, in quanto non e necessario disporre di spazio aggiuntivo sulla parete di installazione di una basetta standard nota, permettendone l'adattabilit? anche in tutte le installazioni di basette e di misuratori pre-esistenti;

Realizzare il collegamento del filtro all'utenza in modo tale da non incidere sui consumi di quest'ultima;

Eliminare la necessit? di cablaggi esterni, riducendo i tempi di installazione, i rischi di collegamenti errati ed i rischi legati alla manomissione dei circuiti elettrici;

Semplificare i cablaggi e l'utilizzo della basetta originale;

Rendere indipendente il filtro dalle potenze del circuito a cui ? collegato, fino al limite dei connettori elettrici impiegati nell'installazione originale, rendendo possibile l'adozione di uno stesso dispositivo indipendentemente dalla potenza contrattuale erogata all'utenza, semplificando la gestione e riducendo i costi associati .

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un sistema perfezionato per il filtraggio di energia elettrica ad utenze, illustrate a titolo di esempio non limitativo nelle unite tavole di disegno in cui:

la fig. 1 ? uno schema a blocchi che mostra una prima forma nota di connessione tra una basetta di distribuzione di elettricit?, il misuratore e gli apparati di una utenza, nel caso in cui non ? installato alcun elemento filtrante;

la fig. 2 ? uno schema a blocchi che mostra una seconda forma nota di un sistema per il filtraggio di energia elettrica ad utenze, in cui e montato un filtro di tipo tradizionale, posto a valle del misuratore di utenza;

la fig. 3 ? uno schema a blocchi che mostra una prima forma di attuazione di un sistema perfezionato per il filtraggio di energia elettrica ad utenze, secondo l'invenzione, con un filtro inglobato in una basetta adattatrice;

la fig. 4 ? uno schema a blocchi che mostra una seconda possibile forma di attuazione di un sistema perfezionato per il filtraggio di energia elettrica ad utenze, in una versione in cui il filtro ? associato alla basetta convenzionale e ne sostituisce il connettore originale; la fig. 5 rappresenta la rete filtrante equivalente ottenuta dall'applicazione della versione di un sistema perfezionato per il filtraggio di energia elettrica ad utenze di figura 4;

la fig. 6 ? una vista di un filtro miniaturizzato dotato di connettore per l'associazione ad una basetta convenzionale .

Descrizione dettagliata di alcuni esempi di realizzazione preferiti .

Con riferimento alle figure 1, 2, 3, 4 e 5, con [A] ? indicato schematicamente un dominio di pertinenza di una societ? distributrice di energia elettrica e con [B] un dominio di pertinenza di un'utenza finale.

Questi due domini sono divisi simbolicamente da una linea di divisione indicata con [D].

Nel dominio [A] ? collocata una basetta 2 di tipo tradizionale o standard, generalmente predisposta per essere fissata ad una parete di un edificio ed alla quale sono collegati in ingresso i cavi 3 che distribuiscono energia elettrica da una societ? distributrice all'utenza nel dominio [B], tipicamente in bassa tensione.

Nel dominio [A] ? collocato anche un misuratore di utenza 4 (generalmente noto come "contatore" e di seguito indicato brevemente con questa definizione) che ? collegato alla basetta 2 per mezzo di un accoppiamento di collegamento 5 che comprende rispettivi connettori maschi 5M, ad esempio connettori a coltello, e connettori femmina 5F, ad esempio connettori a pinza.

Nel dominio [B] si nota la presenza del contatore 4 e di una serie di apparecchiature elettriche indicate complessivamente con 6 e costituenti l'utenza.

In particolare, nella soluzione nota visibile nella Figura 2, ? anche illustrato un filtro di tipo tradizionale, indicato con 6A, che ? posto a valle del contatore 4.

Con riferimento alla figura 3, si nota che tra la basetta 2 ed il contatore 4 ? prevista la interposizione di una basetta adattatrice 7 la quale ? dotata di almeno un filtro 8 miniaturizzato del tipo indicato in figura 6 e che ? integrato in essa .

La basetta adattatrice 7 ? dotata di terzi connettori 7M maschi e 7F femmina per potersi accoppiare da una parte con primi connettori 5F della basetta 2 e dalla parte opposta con secondi connettori 5M del contatore 4.

Questi terzi connettori sono tipicamente posti su facce contrapposte della basetta adattatrice 7, schematicamente indicate con 7? e 7B nella figura 3.

Con riferimento alla figura 4 , si nota una seconda forma di attuazione del trovato, secondo la quale il filtro 8 miniaturizzato ? direttamente montato sulla basetta 2, senza bisogno della presenza della basetta adattatrice 7.

In questo caso, i primi connettori 5F tipici della basetta 2 sono rimossi e sostituiti con i primi connettori 9 di cui ? dotato il filtro 8 e che sono idonei ad accoppiarsi direttamente con i secondi 5M connettori del contatore 4 .

Pertanto, in entrambe le forme di attuazione del trovato, il filtro 8 si trova sempre montato a monte del contatore 4 e non pu? pertanto influire sui consumi conteggiati da quest'ultimo, risultando in tal modo maggiormente gradito all'utenza.

La persona esperta comprende che le diversa tipologie di connettori sulla basetta 2 standard, sul filtro 8, sulla basetta adattatrice 7 e sul contatore 4 sono ininfluenti per il trovato, purch? venga mantenuta la condizione di accoppiamento ad innesto rapido e stabile tra questi.

Quando l'assemblaggio tra la basetta 2, la basetta adattatrice 7 ed il contatore 4 e completato, il collegamento tra la linea di distribuzione 3 e l'utenza 6 risulta compatto e privo di cablaggi eseguiti con cavi di collegamento "a vista".

Inoltre, le dimensioni e la forma perimetrale della basetta adattatrice 7, quando ? prevista, sono sostanzialmente le stesse della basetta 2 e per questa ragione gli ingombri complessivi del sistema per la distribuzione di energia elettrica ad utenze restano sensibilmente ridotti.

La persona esperta comprende che la tipologia del filtro 8 pu? essere compresa tra filtri monofase oppure trifase, senza per questo influire sulla novit? e la originalit? dell'invenzione.

La compattezza dell'assemblaggio del sistema per il filtraggio di energia elettrica ad utenze secondo l'invenzione ? ancora maggiore nella versione attuativa che prevede il montaggio del filtro 8 direttamente sulla basetta 2 , in quanto non ? richiesta la presenza della basetta adattatrice 7.

Inoltre, i cablaggi dei cavi sono predisposti all'interno delle singole basette, sia di quella standard 2, sia di quella adattatrice 7.

Il funzionamento dell'invenzione ? indicato di seguito per la basetta adattatrice 7 dotata di filtro 8, ma pu? essere anche riferito alla versione in cui il filtro 8 ? montato direttamente sulla basetta 2 standard.

La basetta adattatrice 7 si accoppia con i propri terzi connettori 7M e 7F sia ai secondi connettori 5F della basetta 2 sia ai secondi connettori 5M del contatore 4 per migliorare la comunicazione PLC in banda CENELEC ed FCC, impiegata per il trasferimento remoto dei dati.

Il filtro 8, sia nella versione integrata nella basetta adattatrice 7, sia nell'applicazione diretta alla basetta 2, realizza una rete di filtraggio, sfruttando anche gli elementi di collegamento propri della distribuzione elettrica .

In questo modo, il sistema abbatte i disturbi in radiofrequenza condotti sulla rete elettrica, generati dalle utenze collegate al misuratore, nella bande di frequenza utilizzate per la comunicazione PLC (banda CENELEC ed FCC).

L'equivalenza di tale rete di filtraggio ? visibile in Figura 5, che si riferisce all'applicazione del filtro integrato 8, in versione monofase, sulla basetta standard 2; la persona esperta comprende che tale rappresentazione si declina in maniera analoga alle diverse versioni, come sopra ribadito.

Con il termine "disturbo" si intende, secondo il trovato, un qualunque segnale spurio che perturbi la corretta comunicazione PLC utilizzata dai contatori 4, o misuratori di utenza, causando interferenza.

Per questo scopo, il filtro 8 pu? essere tarato e collegato in parallelo tra i morsetti di fase e neutro che giungono alla basetta adattatrice 7 dalle linee 3 di distribuzione .

L'abbattimento dei disturbi ? ottenuto mediante riduzione mirata dell'impedenza alle frequenze di interesse .

La modalit? di connessione rende l'installazione indipendente dalla corrente che circola nel filtro, con la sola limitazione imposta dai contatti originali del contatore 4 e della basetta 2 standard.

Il principio di funzionamento prevede l'applicazione, ad esempio per innesto diretto, della basetta adattatrice 7 al contatore 4, che ? a sua volta direttamente connesso al circuito dell'utenza 6 che genera interferenze con la comunicazione PLC, in modo da introdurre uno "svantaggio" nella propagazione del disturbo che causa l'interferenza rispetto alla comunicazione PLC nel suo complesso.

La basetta adattatrice 7, dotata di filtro 8, attenua localmente l'intensit? sia del disturbo che provoca interferenza, sia del segnale di comunicazione PLC emesso e ricevuto dal misuratore di utenza o contatore 4 sul quale ? montato.

Questa attenuazione riguarda i segnali presenti nel punto di installazione, mentre la comunicazione PLC dei misuratori limitrofi risulta solo minimamente influenzata.

L'effetto dell'attenuazione puntuale del disturbo e del segnale risulta quindi complessivamente positivo per la comunicazione PLC.

Infatti, l'effetto di attenuazione della comunicazione PLC introdotto dalla basetta adattatrice 7 dotata di filtro 8 integrato risulta gi? trascurabile nei contatori 4 situati a qualche metro di cavo dal punto di installazione, grazie al meccanismo di adattabilit? della comunicazione PLC, comunemente implementato in questo tipo di comunicazione, che permette di ovviare alla puntuale attenuazione del segnale PLC introdotta dal filtro 8.

L'effetto di attenuazione dei disturbi introdotto dalla basetta adattatrice 7 dotata di filtro 8 ? invece apprezzabile per la comunicazione PLC di tutti i misuratori limitrofi, perch? l'abbattimento dei disturbi ? effettuato proprio alla sorgente, prevenendo cos? la loro propagazione .

La basetta adattatrice 7 pu? essere anche montata su basette 2 standard gi? in uso da una utenza 6.

Si ? in pratica constatato come l'invenzione raggiunga gli scopi prefissati.

L'invenzione come concepita ? suscettibile di modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito di protezione .

Inoltre, l'invenzione potr? essere realizzata in pratica con dimensioni, materiali e connessioni secondo specifiche necessit?.

Claims (7)

1. R I V E N D I CA Z IO N I

   1 . Sistema perfezionato di filtraggio di energia elettrica ad utenze che comprende:

   - Una basetta standard dotata di primi elementi connettori ;

   - Un misuratore di utenza o contatore collegato a detta basetta standard con secondi elementi connettori;

   - Un elemento filtrante destinato a filtrare una linea di alimentazione elettrica di una utenza, Caratterizzato dal fatto che detto elemento filtrante ? posto a monte di detto misuratore di utenza.
2. 2. Il sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detto elemento filtrante comprende un filtro miniaturizzato antidisturbo .
3. 3. Il sistema secondo la rivendicazione 2, in cui detto filtro miniaturizzato ? dotato di detti primi elementi connettori .
4. 4. Il sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detto elemento filtrante ? accorpato in almeno una basetta adattatrice che ha terzi elementi connettori accoppiabili in modo coniugato con detti secondi elementi connettori.
5. 5. Il sistema secondo la rivendicazione 1, in cui comprende una basetta adattatrice che ha terzi elementi connettori accoppiabili in modo coniugato con detti secondi elementi connettori, interposta tra detta basetta standard e detto misuratore di utenza ed alla quale ? associato almeno un elemento filtrante.
6. 6. Il sistema secondo la rivendicazione 3, in cui detti primi elementi connettori , secondi elementi connettori e terzi elementi connettori sono scelti tra connettori maschi e connettori femmina.
7. 7. Il sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detti connettori femmina comprendono connettori a pinza e connettori maschi comprendono connettori a coltello.