ES2348883B1 - Filtro en modo comun y dispositivo de control de puertas que utiliza dicho filtro. - Google Patents
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Abstract
Filtro en modo común y dispositivo de control de
puertas que utiliza dicho filtro.
La invención tiene por objeto un filtro en modo
común y un dispositivo para el control de puertas de vehículos
ferroviarios que utiliza dicho filtro, en donde el filtro tiene por
objeto filtrar los ruidos eléctricos procedentes de las líneas de
alimentación y de señales que básicamente se estructura de forma que
las líneas de control (1, 2, 3, 4) exteriores referenciadas al
retorno de alimentación común comprenden una bobina de forma que se
equilibre la suma de las corrientes de entrada y salida de dicho
filtro.
Description
Filtro en modo común y dispositivo de control de
puertas que utiliza dicho filtro.
La presente solicitud de Patente de Invención
tiene por objeto un nuevo filtro de los denominados "en modo
común" utilizado para eliminar las perturbaciones o ruidos en los
circuitos eléctricos.
Más concretamente, el filtro que la invención
propone tiene por objeto filtrar los ruidos eléctricos procedentes
de las líneas de alimentación y de señales hacia el circuito
protegido, así como minimizar las interferencias que en modo
conducido se pudieran generar.
Además, es objeto de la presente invención un
dispositivo para el control de puertas en el entorno ferroviario que
utiliza dicho filtro.
En general, al alimentar un circuito desde una
fuente de tensión externa, éste puede recibir y generar
interferencias que perturben tanto su propio funcionamiento como el
del resto de los equipos conectados a la misma tensión
externa.
externa.
En la actualidad, las fuentes conmutadas de
alimentación incorporan un filtro en modo común para eliminar las
interferencias conducidas a la alimentación. Estos filtros se
utilizan en las líneas de alimentación.
En el caso de alimentación continua el filtro en
modo común está formado por dos bobinas, una en cada hilo de
alimentación, acopladas sobre un mismo núcleo magnético. En caso de
alimentadores trifásicos el filtro en modo común esta formado por
tres bobinas, una en cada hilo de alimentación, acopladas sobre un
mismo núcleo magnético. Por último los sistemas de alimentación
basados en tripolos (un hilo de entrada, uno de salida y un retorno
común), al igual que en los sistemas trifásicos, el filtro en modo
común está formado por tres bobinas, una en cada hilo de
alimentación, acopladas sobre un mismo núcleo magnético, como se
describe en la patente europea EP1487092.
Así, típicamente, existen diferentes filtros de
este tipo dependiendo de la naturaleza de la referencia de dichas
líneas, las cuales pueden ser:
- Líneas de entrada de alimentación que deben
pasar por el filtro como es habitual.
- Señales que provienen del exterior y cuya
referencia se hace a un potencial interno del circuito a proteger y
por lo tanto no presentan ningún problema y no deben pasar por el
filtro ya que a todos los efectos son señales internas,
independientemente de que se cableen dentro o fuera de la placa que
contiene la electrónica; y
- Señales que provienen del exterior y cuya
referencia se hace a un potencial anterior al filtro, o dicho de
otro modo, señales de control exteriores utilizadas en sistemas para
cuya protección se utiliza un filtro en modo común para las líneas
de alimentación (activo y retorno), en donde dichas señales cuentan
con retornos comunes al retorno de las líneas de alimentación.
Para este último caso, sin embargo, los filtros
en modo común convencionales presentan serias deficiencias, pues
dichas señales aportan unas corrientes directas al sistema que no
entran por el filtro en modo común, pero que sí salen por él,
produciendo la descompensación del mismo, y haciendo que éste se
comporte como un generador de ruido eléctrico. Es decir, que dichas
señales descompensan el flujo de corrientes de entrada y salida del
filtro haciéndole trabajar de forma incorrecta y generando ruido
indeseable tanto en las líneas de control como en la
alimenta-
ción.
ción.
Dicho de otro modo, dado que la filosofía de
este tipo de filtros en modo común se basa en que la suma de las
corrientes entrantes y salientes ha de ser forzosamente cero por
tener sentidos inversos, de no ser así significa que parte de la
corriente circula por alguna línea exterior y luego retorna por el
filtro, generando tensiones de la polaridad y valor adecuadas en él
para intentar compensar este desequilibrio.
De forma más concreta, en la figura 1 puede
verse un circuito esquemático que representa dicho inconveniente
presentado por el estado de la técnica actual de este tipo de
filtros, en donde se aprecia cómo la bobina L estaría compensada
sólo en el caso de pasar la misma corriente por sus dos bobinas, es
decir, si se da la condición de que I2 = I3. Esto es cierto siempre
que I1 tenga un valor de cero amperios.
Sin embargo, en el momento de aplicar una señal
de tensión positiva con respecto a la línea de tierra, aparece una
corriente I1 que retornará a tierra por la bobina inferior de L.
Esto hace que ahora:
I3 = I1 +
I2;
\newpage
lo cual lleva a la incongruencia de
tener que cumplir
simultáneamente:
- \quad
- I3 = I2
- \quad
- I3 = I2 + I1\ con\ I1#\ 0
Como esto es, lógicamente, imposible, el
transformador actuará generando tensiones en sus bobinados para
intentar compensar el desequilibrio de corrientes. Estas tensiones,
que pueden llegar a ser muy elevadas, se manifestarán en forma de
picos de ruido eléctrico que aparecerán en las líneas de control y
alimentación.
Además, en el caso de que existiesen otros
equipos conectados alimentados en paralelo dichos picos de ruido
llegarán también a ellos, habiéndose verificado experimentalmente
que existe una visible perturbación en el funcionamiento de los
mismos, tal y como puede apreciarse en las figuras 2A, 2B y 2C.
De forma más concreta, en la figura 2A se
muestra cómo cuando el interruptor S1 se encuentra abierto y el
interruptor S2 también está abierto se cumple el balance de
corrientes por las bobinas en modo común (L1 de un primer equipo A y
L2 de un segundo equipo B). Por lo tanto:
I1 =
I2
I3 =
I4
En la figura 2B se cierra el interruptor S2
dejando abierto el interruptor S1. Aparecen las corrientes I5 e I6.
En esta situación se tiene que cumplir:
I2 = I1 +
I5
I4 = I3 +
I6
Como las bobinas L1 y L2 tienden a igualar las
corrientes por sus bobinados generan una tensión VL1 y VL2 para
oponerse a este incremento de corriente.
Por último, como puede verse en la figura 2C,
dado que la diferencia de corrientes persiste, las bobinas L1 y L2
tienden a saturarse. Si se supone que sea L2 la que antes se sature
(por dispersiones constructivas), la influencia de la misma
desaparece, lo que hace que el potencial del punto A se haga
superior al del punto B, y la aparición de una corriente I7. Esta
corriente es interpretada por el equipo B como si estuviese cerrado
el interruptor S1, produciendo que el equipo B actúe de forma
anómala.
Así, para un caso particular de control de
varios sistemas alimentados a la misma tensión que comparten líneas
de control, como puede ser el utilizado para el control de puertas
de viajeros en donde dichas señales de control pueden ser las de
apertura y cierre de las puertas, surge el problema de la aparición
de señales en una de las líneas de control creadas por la influencia
de la otra, como se ha explicado anteriormente, provocando un
funcionamiento descontrolado del sistema.
Para tratar de solucionar estos problemas
señalados, se dispone en el estado de la técnica de diferentes
soluciones, como son:
- Incluir sofisticados filtros por cada línea de
entrada que minimicen los efectos del ruido generado; o
- Utilizar optoacopladores, relés u otro tipo de
aisladores galvánicos para las señales que independicen la
alimentación a ambos lados del filtro, y que presentan la ventaja
respecto a la técnica anterior de que siempre es preferible no
producir ruidos eléctricos a producirlos y luego eliminarlos.
Ambas soluciones, sin embargo, presentan los
problemas derivados de un mayor coste y por lo tanto un
encarecimiento del sistema en general, así como el de un aporte de
elementos electrónicos extra susceptibles de fallos que disminuyen
la fiabilidad del sistema, con una mayor ocupación de placa.
\vskip1.000000\baselineskip
El filtro en modo común que la presente
invención propone soluciona los inconvenientes antes señalados,
constituyéndose como una alternativa efectiva y económica.
\newpage
Así, el filtro en modo común de la invención se
materializa de tal forma que comprende, además de las bobinas
correspondientes a cada hilo de alimentación (continua, alterna,
trifásica y tripolos), una bobina extra por cada una de las líneas
de control o señales externas con referencia al retorno de
alimentación común anterior al filtro.
Más concretamente, cuando las líneas de control
o señales que provienen del exterior se referencian a un potencial
anterior al filtro, que son las que descompensarían el flujo de
corrientes de entrada y salida de éste haciéndole trabajar de forma
incorrecta y generando ruido indeseable tanto en las líneas de
control como en la alimentación, el filtro de la invención se
estructura de forma que, como ya se ha dicho, incluya una bobina
extra por cada una de las señales externas con referencia al retorno
de alimentación común.
Así, en el filtro de la invención, al introducir
las líneas de señal referenciadas a la alimentación externa en el
filtro de modo común, la suma de las corrientes de entrada y salida
quedarán equilibradas, quedando todas las líneas filtradas de ruidos
eléctricos conducidos en modo común al quedar las corrientes por los
distintos devanados de la bobinas compensadas, consiguiéndose que el
filtro funcione correctamente y que así desaparezcan las tensiones
indeseadas en las líneas de control y las interacciones con otros
dispositivos.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestran un diagrama o circuito
esquemático de un filtro en modo común del estado de la técnica para
el caso particular en el que únicamente se quiere proteger un equipo
o sistema.
Figuras 2A, 2B y 2C.- Muestran tres diagramas o
circuitos esquemáticos de los filtros en modo común del estado de la
técnica para el caso particular en el que se quieren proteger dos
equipos conectados en paralelo.
Figura 3.- Muestra un diagrama o circuito
esquemático del filtro en modo común de la presente invención.
Figura 4.- Muestra una figura esquemática de la
utilización del filtro de la invención cuando existen n líneas de
control.
Figura 5.- Muestra sendas figuras en perspectiva
de la realización física de un filtro en modo común de la invención
para el caso de que existan 2 líneas de alimentación y 3 líneas de
control referenciadas a la alimentación.
Figura 6.- Muestra, de forma también
esquemática, la aplicación del filtro de la invención en un
dispositivo de control de puertas.
Según una posible realización práctica de la
invención, apreciable en la figura 3, para el caso en el que el
filtro en modo común de la invención se aplica a un circuito (5) o
equipo electrónico, que consta de una fuente de alimentación (6) de
corriente continua, con cuatro líneas de control (1, 2, 3 y 4), en
donde las líneas de control (1) y (2) están referenciadas al punto
de 0 voltios de dicha fuente de alimentación (6), anterior al
filtro, mientras que las líneas de control (3) y (4) están
referenciadas a un potencial interno del circuito (5).
Así, según dicha figura 3, al introducir las
líneas de control (1) y (2) referenciadas a la alimentación externa
en el filtro de modo común, la suma de las corrientes de entrada y
salida (I1, I2, I3 e I4) quedará equilibrada.
En realizaciones alternativas, las señales de
control pueden ser tanto de entrada como de salida, por ejemplo para
el caso en el que se necesitara comandar cargas exteriores desde el
equipo de control, incluso con referencias de potencial distintas,
siempre que se cumpla que todas las líneas queden filtradas de
ruidos eléctricos conducidos en modo común al quedar las corrientes
(I1, I2, I3 e I4) por los distintos devanados de la bobinas (L1, L2,
L3 y L4) compensadas, consiguiéndose que el filtro funcione
correctamente y desaparezcan las tensiones indeseadas en las líneas
de control y las interacciones con otros dispositivos.
Más concretamente, en este esquema, las
corrientes I1 e I2 introducidas al activarse las líneas de control
(1) y (2), pasan por las correspondientes bobinas del filtro (L1),
(L2), retornando hacia el punto de 0 voltios de la fuente de
alimentación (6) por la bobina (L4) inferior. Por lo tanto la suma
de corrientes I1 + I2 + I3 - I4 = 0 A, quedando el transformador
totalmente equilibrado. Las dos líneas de control (3) y (4) no
tienen ningún efecto negativo sobre el filtro al quedar las
corrientes por los distintos devanados de la bobinas (L3) y (L4)
compensadas.
Según una posible realización de la invención
mostrada esquemáticamente en la figura 4, el filtro de la invención
es susceptible de ser ampliado para el caso de que existan n líneas
de control (1, 2,... n) para un circuito (5) o equipo electrónico,
según las necesidades de cada aplicación.
En la figura 5 se muestra una posible
realización física de un filtro en modo común de la invención para
el caso de que existan 2 bobinados a modo de líneas de alimentación
(7, 8) y 3 bobinados a modo de líneas de control (9, 10, 11)
referenciadas a la alimentación. Todas las líneas (7, 8, 9, 10 y 11)
están acopladas magnéticamente entre ellas a través de un núcleo
magnético (12), en donde dicho núcleo magnético (12) podrá ser de
forma toroidal, o de cualquier otra forma como núcleos E, U, I,
etc.
El núcleo magnético (12) podrá ser además
formado juntando varios toroides de distinta permeabilidad para
conseguir atenuaciones a distintas frecuencias. Igualmente, los
bobinados de las inductancias se podrán hacer de distinta sección
dependiendo de la corriente que circule por ellos.
Dentro de las posibles aplicaciones prácticas de
la invención se encuentra la de un dispositivo de control de
puertas, específicamente, para el control de apertura en puertas,
por ejemplo en el ámbito ferroviario, en donde dicha puerta es
comandada por una unidad de control de puertas (13) o UCP, mostrada
esquemáticamente en la figura 6, en donde pueden aparecer los
problemas señalados del estado de la técnica actual, es decir, en
donde dichas unidades de control de puertas (13) están alimentadas
por la misma fuente de alimentación (6), típicamente de 110 voltios,
que comparten dos líneas de control (1) y (2), una para la orden de
cierre y otra para la orden de apertura que ejecuta el conductor que
están referenciadas a dicha fuente de alimentación (6). Estos
problemas serían, para este caso, el de la aparición de corrientes
por las líneas de control (1) y (2) que podrían hacer que las
puertas se abriesen o cerrasen sin que se hubiese ejecutado la orden
para ello.
Sin embargo, al aplicarse el filtro de la
invención, es decir, al introducir las líneas de control (1) y (2)
referenciadas a la alimentación externa en el filtro de modo común
según lo descrito, o dicho de otro modo, al incluir una bobina extra
por cada una de dichas líneas de control (1) y (2) la suma de las
corrientes de entrada y salida quedará equilibrada gracias a la
compensación de corrientes por las bobinas.
Claims (6)
1. Filtro en modo común que comprende varias
líneas de alimentación cada una de las cuales incorpora una bobina y
varias líneas de control (1, 2, 3, 4) exteriores
caracterizado porque la línea o líneas de control (1, 2)
referenciadas al retorno de alimentación común anterior al filtro
comprenden una bobina de forma que se equilibre la suma de las
corrientes de entrada y salida del filtro.
2. Filtro en modo común según reivindicación
primera caracterizado porque comprende un núcleo magnético
(12) sobre el cual se bobinan tanto las líneas de alimentación como
las líneas de control referenciadas al retorno de alimentación
común, acoplándose magnéticamente entre ellas.
3. Filtro en modo común según reivindicación
segunda caracterizado porque el núcleo magnético (12) es de
forma toroidal, "E" o "I".
4. Filtro en modo común según reivindicaciones
segunda o tercera caracterizado porque el núcleo magnético
(12) comprende varios toroides.
5. Filtro en modo común según reivindicación
primera caracterizado porque las líneas de control (1, 2, 3,
4) son líneas de entrada o de salida.
6. Dispositivo para el control de puertas en
vehículos ferroviarios que comprende una unidad de control de
puertas (13) para cada puerta y dos líneas de control (1, 2) una
para la apertura y otra para el cierre referenciadas a la fuente de
alimentación (6), caracterizado porque comprende, para cada
unidad de control de puertas (13) de un filtro en modo común según
las reivindicaciones 1 a 5.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| ES200801753A ES2348883B1 (es) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Filtro en modo comun y dispositivo de control de puertas que utiliza dicho filtro. |
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| ES200801753A ES2348883B1 (es) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Filtro en modo comun y dispositivo de control de puertas que utiliza dicho filtro. |
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| ES2348883A1 ES2348883A1 (es) | 2010-12-16 |
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-
2009
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Also Published As
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|---|---|
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