BR112020002799A2

BR112020002799A2 - sistema para gerar uma saída de potência em corrente contínua a partir de uma corrente alternada, e, uso do sistema

Info

Publication number: BR112020002799A2
Application number: BR112020002799-5A
Authority: BR
Inventors: Oskar H. VALTYSSON
Original assignee: Laki Power EHF.
Priority date: 2017-08-11
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-07-28
Also published as: RU2020107375A; CN111033275A; EP3665487A1; AU2018315503B2; US11336198B2; WO2019030781A1; CN111033275B; US20200373850A1; RU2020107375A3; AU2018315503A1; CA3072144A1

Abstract

a presente invenção refere-se a um sistema para gerar uma saída de potência em corrente contínua a partir de uma corrente alternada (103) em um cabo primário (3), em que o sistema compreende: pelo menos um núcleo (104) configurado para ficar localizado ao redor do cabo primário (3); pelo menos um enrolamento secundário (22, 24) arranjado ao redor do pelo menos um núcleo (104), em que cada enrolamento (22, 24), juntamente com o pelo menos um núcleo (104) e o cabo primário (3), forma uma unidade transformadora de corrente, e em que cada enrolamento secundário (22, 24) tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; para cada enrolamento secundário (22, 24), um retificador (10), em que cada retificador (10) é configurado para converter uma corrente alternada para uma corrente contínua, e em que cada retificador (10) compreende duas conexões ca para corrente alternada e duas conexões cc para corrente contínua, em que a primeira extremidade e a segunda extremidade do enrolamento secundário (22, 24) são conectadas nas conexões ca do retificador (10); para cada enrolamento secundário (22, 24), uma unidade de derivação arranjada e configurada para curto-circuitar as extremidades do enrolamento secundário (22, 24); e um elemento de carga (6), em que o elemento de carga (6) é conectado em uma conexão cc de cada retificador (10). a presente invenção também refere-se a um uso correspondente.

Description

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SISTEMA PARA GERAR UMA SAÍDA DE POTÊNCIA EM CORRENTE CONTÍNUA A PARTIR DE UMA CORRENTE ALTERNADA, E, USO DO SISTEMA

[001] A invenção reside no campo de coleta de energia elétrica. Mais especificamente, a invenção refere-se a um sistema e ao uso para extrair a energia a partir de condutores elétricos.

[002] A distribuição de energia é uma parte chave da infraestrutura dos dias atuais. A energia elétrica é frequentemente transferida por meio de linhas de potência. Estas são, tipicamente, linhas de potência que conduzem corrente alternada em uma alta voltagem. Já que as linhas de potência, no geral, se estiram ao longo de grandes distâncias, pode ser importante pesquisar sua operação remotamente. Isto pode permitir que operadores detectem quaisquer avarias em potencial e executem diagnósticos, consertem os problemas remotamente e/ou localizem os mesmos precisamente antes de partir para os reparos.

[003] A pesquisa e os diagnósticos das linhas de potência podem ser vantajosamente realizados por meio de dispositivos que extraem a energia diretamente a partir das linhas de potência. Isto permite que tais dispositivos evitem ter uma fonte de alimentação integrada, como baterias e tais, e provê uma maneira eficiente de monitorar as linhas.

[004] Alguns tais dispositivos são conhecidos na tecnologia. Por exemplo, a patente US 4.746.241 descreve os módulos que são montados em condutores de potência em ambos os lados dos transformadores de potência em subestações elétricas e em condutores de potência ao longo das linhas de transmissão elétrica. Os módulos são capazes de medir a corrente, a voltagem, a frequência e o fator de potência.

[005] Adicionalmente, o pedido de patente US 2004/0183522 A1 descreve um aparelho para perceber a corrente em uma linha de potência de um sistema de potência e sistemas que incorporam o aparelho.

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[006] Similarmente, o pedido de patente US 2010/0084920 A1 descreve uma colheitadeira de transformação de corrente, que pode produzir a potência a partir de um condutor em uma rede elétrica pré-existente.

[007] Entretanto, embora a tecnologia anterior possa ser satisfatória para algumas aplicações, a mesma tem certas desvantagens e limitações. Por exemplo, a potência que é gerada para o equipamento adicional pode não ser suficientemente grande, e/ou pode não ser controlada de uma maneira adequada. Além do mais, a vida útil de serviço dos dispositivos discutidos pode ser longe do ideal.

[008] À luz do exposto, é um objetivo da presente invenção superar ou pelo menos aliviar as deficiências e as desvantagens da tecnologia anterior. Isto é, é um objetivo da presente invenção prover um sistema e o uso para geração de potência com base na corrente em um cabo, sistema e uso estes que são melhorados em relação à geração de potência, controle da geração de potência e vida útil de serviço. Estes objetivos são alcançados pela presente invenção.

[009] Em um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um sistema para gerar uma saída de potência em corrente contínua (CC) a partir de uma corrente alternada (CA) em um cabo primário. O sistema compreende pelo menos um núcleo configurado para ficar localizado ao redor do cabo primário e pelo menos um enrolamento secundário arranjado ao redor do pelo menos um núcleo, em que cada enrolamento, juntamente com o pelo menos um núcleo e o cabo primário, forma uma unidade transformadora de corrente, e em que cada enrolamento secundário tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. O sistema compreende adicionalmente, para cada enrolamento secundário, um retificador, em que cada retificador é configurado para converter uma corrente alternada para uma corrente contínua, e em que cada retificador compreende duas conexões CA para corrente alternada e duas conexões CC para corrente contínua, em que a

3 / 38 primeira extremidade e a segunda extremidade do enrolamento secundário são conectadas nas conexões CA do retificador. O sistema compreende adicionalmente, para cada enrolamento secundário, uma unidade de derivação arranjada e configurada para curto-circuitar as extremidades do enrolamento secundário. Ainda adicionalmente, o sistema pode compreender um elemento de carga, em que o elemento de carga é conectado em uma conexão CC de cada retificador. Em outras palavras, o elemento de carga é conectado em um lado da conexão CC de cada retificador.

[0010] Um sistema como este pode alcançar os objetivos supradiscutidos. Em palavras simples, o sistema discutido provê um ou uma pluralidade de enrolamentos secundários que podem converter a corrente alternada (CA) em um cabo primário (tal como o cabo de uma linha de potência) para uma corrente alternada do enrolamento secundário. Cada tal enrolamento secundário pode, assim, prover uma corrente alternada do enrolamento secundário. Cada tal corrente alternada do enrolamento secundário (CA) pode ser transformada em uma corrente contínua (CC) pelo respectivo retificador. Pela conexão de todos os retificadores em conjunto no seu lado da CC, a corrente contínua gerada e sua respectiva voltagem CC podem ser adicionadas em conjunto. Quando uma carga ou um encargo estiver presente no lado da CC, isto pode ser usado para gerar voltagem CC e, assim, uma saída de potência em CC.

[0011] Assim, um adequado sistema de energização é provido, que pode ser usado para energizar, por exemplo, um equipamento de vigilância. Em particular, a presente tecnologia permite gerar potência que é suficientemente grande.

[0012] Além do mais, será entendido que cada unidade de derivação permite que um enrolamento secundário em particular seja derivado, isto é, sua extremidade seja curto-circuitada. Assim, um enrolamento secundário como este que foi derivado não irá contribuir para a geração de potência. Isto

4 / 38 permite um adequado (e, em modalidades, também automatizado) controle da saída de potência, que também pode aumentar a eficiência e a vida útil de serviço do sistema e dos equipamentos adicionais conectados no mesmo.

[0013] Em outras palavras, a invenção utiliza um ou uma pluralidade de transformadores de corrente presos sobre o mesmo cabo de fase com o propósito de maximizar a coleta de energia elétrica a partir do campo eletromagnético que circunda o cabo de fase. Além do mais, a invenção pode regular e controlar a coleta de energia em “alta potência” independente do equilíbrio entre a corrente do cabo de fase disponível e a demanda da potência de saída. Ainda adicionalmente, a invenção pode incluir e/ou excluir dinamicamente os transformadores de corrente ou os enrolamentos secundários individuais a partir do sistema de circuitos da coleta de energia elétrica (por meio das unidades de derivação).

[0014] O pelo menos um enrolamento secundário pode ser uma pluralidade de enrolamentos secundários.

[0015] As conexões CC dos retificadores que são conectadas no elemento de carga podem ser conectadas em paralelo.

[0016] Assim, a coleta de energia elétrica transmitida a partir da pluralidade de transformadores de corrente pode ser somada sem os transformadores de corrente afetando as características elétricas uns dos outros.

[0017] O sistema pode ser configurado para gerar pelo menos 30 watts de potência, preferivelmente pelo menos 50 watts, tal como pelo menos 60 watts.

[0018] Isto é, o sistema discutido pode ser capaz de gerar mais do que 60 watts de potência CC estável a partir de um campo eletromagnético que circunda um cabo de fase.

[0019] O núcleo pode ser um núcleo do transformador configurado para induzir a corrente nos enrolamentos secundários.

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[0020] Cada retificador pode ser uma ponte de retificação.

[0021] Para cada enrolamento secundário, o enrolamento secundário e o elemento de derivação podem ficar localizados em um primeiro lado do retificador, e o elemento de carga pode ficar localizado em um segundo lado do retificador, o segundo lado sendo oposto ao primeiro lado.

[0022] Deve-se entender que “estar localizado” em um lado do retificador (por exemplo, ponte de retificação) denota o local em um circuito elétrico. Isto é, quando for dito que dois componentes estão localizados em um lado de uma unidade (por exemplo, a ponte de retificação), isto denota que a corrente pode fluir entre estes dois componentes sem precisar passar na ponte de retificação. Se for dito que um elemento está localizado no lado oposto de uma unidade em relação a um outro elemento, nenhuma corrente pode fluir entre estes elementos sem passar através da unidade. Será entendido que o primeiro lado também pode ser referido como o lado da corrente alternada (CA), e o segundo lado também pode ser referido como o lado da corrente contínua (CC).

[0023] Os enrolamentos secundários podem não ser diretamente conectados uns nos outros no primeiro lado.

[0024] Cada retificador pode compreender uma pluralidade de MOSFETs, tais como pelo menos 4 MOSFETs, por exemplo, 4 MOSFETs.

[0025] Será entendido que o MOSFET denota um transistor de efeito de campo de óxido de metal semicondutor. Usar tais MOSFETs, em vez de, por exemplo, diodos pode ser vantajoso. Tais MOSFETs podem impor resistência de caminho eletrônico muito baixa em vez da grande queda da voltagem de silício que convencionalmente os diodos fazem, desse modo, levando a uma “retificação a frio”. Isto é, a geração de calor pode ser reduzida (potencialmente, levando a uma maior vida útil de serviço) e menos perdas de energia no sistema de circuitos eletrônico. Isto é, o presente sistema pode regular e controlar a coleta de energia em “alta potência” sem impor perdas de

6 / 38 alta potência e alta geração de calor no sistema de circuitos de regulação de potência. Colocado ainda diferentemente, o sistema pode ser um sistema de circuitos de retificação “a frio” com base em MOSFETs nas pontes de retificação, em vez de diodos, portanto, reduzindo ou eliminando as perdas de energia e a geração de calor associada.

[0026] O pelo menos um MOSFET pode ser configurado para ter uma resistência de menos do que 50 mΩ, preferivelmente menos do que 10 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 4 mΩ.

[0027] Cada unidade de derivação pode compreender pelo menos dois MOSFETs. Em particular, o sistema pode compreender um par de transistores MOSFET opticamente controlado como uma derivação de corrente CA e CC para cada um dos transformadores de corrente e/ou cada enrolamento secundário individual. Usar os MOSFETs também para o componente de derivação pode ter vantagens correspondentes àquelas discutidas anteriormente em conjunto com os MOSFETs usados para o retificador.

[0028] A unidade de derivação pode ter uma resistência de menos do que 50 mΩ, preferivelmente menos do que 15 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 10 mΩ.

[0029] O sistema pode compreender adicionalmente um elemento sensor de corrente para perceber uma corrente.

[0030] O elemento sensor de corrente pode ser conectado em série em um enrolamento secundário.

[0031] O elemento sensor de corrente pode ficar localizado no primeiro lado do retificador.

[0032] O elemento sensor de corrente pode ser galvanicamente isolado.

[0033] O elemento sensor de corrente pode ter uma resistência de menos do que 5 mΩ, preferivelmente menos do que 1 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 0,7 mΩ. Novamente, ter uma baixa resistência

7 / 38 pode reduzir as perdas de potência e a geração de calor, desse modo, levando a um menor consumo de energia e a maiores eficiência e vida útil de serviço.

[0034] O sistema pode compreender adicionalmente, para cada unidade de derivação, uma unidade controladora de derivação para controlar o estado da respectiva unidade de derivação.

[0035] Cada unidade controladora de derivação pode compreender pelo menos um acionador de MOSFET opticamente isolado.

[0036] Cada unidade controladora de derivação pode compreender uma entrada do estado do nível da voltagem e pode ser configurada para controlar o estado da respectiva unidade de derivação dependendo da entrada do estado do nível da voltagem.

[0037] Cada entrada do estado do nível da voltagem pode ser com base em uma voltagem através do elemento de carga.

[0038] Cada unidade controladora de derivação pode compreender uma entrada de relógio, e cada unidade controladora pode ser configurada para apenas mudar um estado da respectiva unidade de derivação dependendo da entrada de relógio.

[0039] Cada unidade controladora de derivação pode compreender um trava flip-flop tipo D.

[0040] Cada unidade controladora de derivação pode ser configurada para apenas mudar o estado da respectiva unidade de derivação dependendo de uma corrente percebida.

[0041] A corrente percebida pode ser uma corrente alternada e cada unidade controladora pode ser configurada para apenas mudar o estado da respectiva unidade de derivação nos estados de zero cruzamento da corrente alternada.

[0042] Apenas mudar o estado da respectiva unidade de derivação (isto é, de curto-circuitado para não curto-circuitado ou vice-versa) pode ser vantajoso, já que, assim, picos de voltagem são evitados, que podem danificar

8 / 38 o sistema de circuitos. Apenas comutar nos estados de zero cruzamento pode, portanto, melhorar a operação e a vida útil de serviço do sistema.

[0043] O sistema pode compreender adicionalmente um elemento de detecção de zero cruzamento para a detecção dos estados de zero cruzamento da corrente percebida.

[0044] Em particular, o sistema pode usar um sistema de circuitos de derivação MOSFET zero cruzamento síncrono.

[0045] O elemento de detecção de zero cruzamento pode compreender um sensor de corrente de efeito Hall.

[0046] O sistema pode compreender adicionalmente uma unidade de controle do sistema, em que a unidade de controle do sistema é configurada para gerar as entradas do estado do nível da voltagem (estado lógico alto ou baixo) para cada unidade controladora de derivação com base na voltagem através do elemento de carga.

[0047] A unidade de controle do sistema pode ser configurada de maneira tal que: quanto mais alta for a voltagem através do elemento de carga, mais entradas do estado do nível da voltagem que instruem as respectivas unidades controladoras de derivação a curto-circuitar as respectivas unidades de derivação são geradas pela unidade de controle do sistema.

[0048] Isto pode ser um controle automatizado adequado.

[0049] A unidade de controle do sistema pode ser configurada para instruir uma unidade controladora de derivação a ativar e desativar uma unidade de derivação de uma maneira pulsada.

[0050] O sistema pode ser configurado para um cabo primário que conduz pelo menos 100 Ampères, preferivelmente pelo menos 300 Ampères, adicionalmente preferivelmente pelo menos 1.500 Ampères.

[0051] O sistema pode compreender pelo menos 1 enrolamento secundário, preferivelmente pelo menos 5, tal como 6.

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[0052] O pelo menos um núcleo pode ser uma pluralidade de núcleos, o número dos núcleos pode igualar o número de enrolamentos secundários, e cada enrolamento secundário pode ser arranjado ao redor de um núcleo distinto.

[0053] Alternativamente, pelo menos dois enrolamentos secundários podem ser arranjados ao redor do mesmo núcleo.

[0054] A presente invenção também refere-se a um uso do sistema, como exposto.

[0055] O cabo primário pode ser uma linha de potência de alta voltagem e pelo menos um dos núcleos pode ficar localizado ao redor do cabo primário.

[0056] O cabo primário pode conduzir uma corrente de pelo menos 100 Ampères, preferivelmente pelo menos 300 Ampères, mais preferivelmente pelo menos 1.500 Ampères.

[0057] O uso pode compreender gerar uma saída de potência, que é usada pelo equipamento de vigilância para a linha de potência de alta voltagem.

[0058] O uso pode compreender as unidades controladoras que mudam o estado de suas respectivas unidades de derivação apenas nos estados de zero cruzamento da corrente alternada.

[0059] Para um primeiro enrolamento secundário, a respectiva unidade de derivação pode curto-circuitar as extremidades do dito primeiro enrolamento secundário, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um primeiro limite.

[0060] Para um segundo enrolamento secundário, a respectiva unidade de derivação pode curto-circuitar as extremidades do dito segundo enrolamento secundário, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um segundo limite.

[0061] Para um enrolamento secundário adicional, a respectiva

10 / 38 unidade de derivação pode periodicamente curto-circuitar as extremidades do dito enrolamento secundário adicional, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um limite adicional.

[0062] O sistema discutido pode ser configurado para o uso da forma discutida anteriormente.

[0063] A presente invenção também é definida pelas seguintes modalidades numeradas.

[0064] A seguir, há uma lista de modalidades do sistema. As mesmas serão indicadas com uma letra “S”. Sempre que tais modalidades forem referidas, isto será feito pela referência às modalidades “S”. E sempre que a referência for aqui feita às modalidades do sistema, se quer indicar as modalidades denotadas por um “S”.

[0065] S1. Um sistema para gerar uma saída de potência em corrente contínua a partir de uma corrente alternada (103) em um cabo primário (3), em que o sistema compreende: pelo menos um núcleo (104) configurado para ficar localizado ao redor do cabo primário (3); pelo menos um enrolamento secundário (22, 24) arranjado ao redor do pelo menos um núcleo (104), em que cada enrolamento secundário (22, 24), juntamente com o pelo menos um núcleo (104) e o cabo primário (3), forma uma unidade transformadora de corrente, e em que cada enrolamento secundário (22, 24) tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; para cada enrolamento secundário (22, 24), um retificador (10), em que cada retificador (10) é configurado para converter uma corrente alternada para uma corrente contínua, e em que cada retificador (10) compreende duas conexões CA para corrente alternada e duas conexões CC para corrente contínua, em que a primeira extremidade e a segunda extremidade do enrolamento secundário (22, 24) são conectadas nas conexões

11 / 38 CA do retificador (10); para cada enrolamento secundário (22, 24), uma unidade de derivação arranjada e configurada para curto-circuitar as extremidades do enrolamento secundário (22, 24); e um elemento de carga (6), em que o elemento de carga (6) é conectado em uma conexão CC de cada retificador (10).

[0066] S2. Sistema, de acordo com a modalidade anterior, em que o pelo menos um enrolamento secundário (22, 24) é uma pluralidade de enrolamentos secundários (22, 24).

[0067] S3. Sistema, de acordo com a modalidade anterior, em que as conexões CC dos retificadores (10) que são conectados no elemento de carga (6) são conectadas em paralelo.

[0068] S4. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que o sistema é configurado para gerar pelo menos 30 watts de potência, preferivelmente pelo menos 50 watts, tal como pelo menos 60 watts.

[0069] S5. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que o núcleo (104) é um núcleo do transformador configurado para induzir a corrente nos enrolamentos secundários (22, 24).

[0070] S6. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que cada retificador (10) é uma ponte de retificação.

[0071] S7. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que, para cada enrolamento secundário (22, 24), o enrolamento secundário (22, 24) e o elemento de derivação ficam localizados em um primeiro lado do retificador (10), e o elemento de carga (6) fica localizado em um segundo lado do retificador (10), o segundo lado sendo oposto ao primeiro lado.

[0072] Deve-se entender que “ficar localizado” em um lado do retificador (por exemplo, a ponte de retificação) denota o local em um circuito elétrico. Isto é, quando for dito que dois componentes estão localizados em

12 / 38 um lado de uma unidade (por exemplo, a ponte de retificação), isto denota que a corrente pode fluir entre estes dois componentes sem precisar passar a ponte de retificação. Se for dito que um elemento fica localizado no lado oposto de uma unidade em relação a um outro elemento, nenhuma corrente pode fluir entre estes elementos sem passar através da unidade. Será entendido que o primeiro lado também pode ser referido como o lado da corrente alternada (CA), e o segundo lado também pode ser referido como o lado da corrente contínua (CC).

[0073] S8. Sistema, de acordo com a modalidade anterior e com os recursos das modalidades S2, em que os enrolamentos secundários (22, 24) não são diretamente conectados uns nos outros no primeiro lado.

[0074] S9. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que cada retificador (10) compreende uma pluralidade de MOSFETs, tal como pelo menos 4 MOSFETs.

[0075] Será entendido que MOSFET denota um transistor de efeito de campo de óxido de metal semicondutor.

[0076] S10. Sistema, de acordo com qualquer modalidade anterior, em que os MOSFETs são configurados para ter uma resistência de menos do que 50 mΩ, preferivelmente menos do que 10 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 4 mΩ.

[0077] S11. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que cada unidade de derivação compreende pelo menos dois MOSFETs.

[0078] S12. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que a unidade de derivação tem uma resistência de menos do que 50 mΩ, preferivelmente menos do que 15 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 10 mΩ.

[0079] S13. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que o sistema compreende adicionalmente um elemento sensor

13 / 38 de corrente para perceber uma corrente.

[0080] S14. Sistema, de acordo com a modalidade anterior, em que o elemento sensor de corrente é conectado em série em um enrolamento secundário (22, 24).

[0081] S15. Sistema, de acordo com a modalidade anterior e com os recursos da modalidade S7, em que o elemento sensor de corrente fica localizado no primeiro lado do retificador (10).

[0082] S16. Sistema, de acordo com qualquer uma das três modalidades anteriores, em que o elemento sensor de corrente é galvanicamente isolado.

[0083] S17. Sistema, de acordo com qualquer uma das quatro modalidades anteriores, em que o elemento sensor de corrente tem uma resistência de menos do que 5 mΩ, preferivelmente menos do que 1 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 0,7 mΩ.

[0084] S18. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que o sistema compreende adicionalmente, para cada unidade de derivação, uma unidade controladora de derivação para controlar o estado da respectiva unidade de derivação.

[0085] S19. Sistema, de acordo com a modalidade anterior, em que cada unidade controladora de derivação compreende pelo menos um acionador de MOSFET opticamente isolado.

[0086] S20. Sistema, de acordo com qualquer uma das 2 modalidades anteriores, em que cada unidade controladora de derivação compreende uma entrada do estado do nível da voltagem e é configurada para controlar o estado da respectiva unidade de derivação dependendo da entrada do estado do nível da voltagem.

[0087] S21. Sistema, de acordo com a modalidade anterior, em que cada entrada do estado do nível da voltagem baseia-se em uma voltagem através do elemento de carga (6).

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[0088] S22. Sistema, de acordo com qualquer uma das 4 modalidades anteriores, em que cada unidade controladora de derivação compreende uma entrada de relógio, e em que cada unidade controladora é configurada para apenas mudar um estado da respectiva unidade de derivação dependendo da entrada de relógio.

[0089] S23. Sistema, de acordo com qualquer uma das 5 modalidades anteriores, em que cada unidade controladora de derivação compreende um trava flip-flop tipo D.

[0090] S24. Sistema, de acordo com qualquer uma das 6 modalidades anteriores e com os recursos da modalidade S13, em que cada unidade controladora de derivação é configurada para apenas mudar o estado da respectiva unidade de derivação dependendo de uma corrente percebida.

[0091] S25. Sistema, de acordo com a modalidade anterior, em que a corrente percebida é uma corrente alternada e em que cada unidade controladora é configurada para apenas mudar o estado da respectiva unidade de derivação nos estados de zero cruzamento da corrente alternada.

[0092] S26. Sistema, de acordo com a modalidade anterior, em que o sistema compreende adicionalmente um elemento de detecção de zero cruzamento para a detecção dos estados de zero cruzamento da corrente percebida.

[0093] S27. Sistema, de acordo com a modalidade anterior, em que o elemento de detecção de zero cruzamento compreende um sensor de corrente de efeito Hall.

[0094] S28. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores e com os recursos da modalidade S20, em que o sistema compreende adicionalmente uma unidade de controle do sistema, em que a unidade de controle do sistema é configurada para gerar as entradas do estado do nível da voltagem para cada unidade controladora de derivação com base na voltagem através do elemento de carga (6).

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[0095] S29. Sistema, de acordo com a modalidade anterior e com os recursos da modalidade S2, em que a unidade de controle do sistema é configurada de maneira tal que: quanto mais alta for a voltagem através do elemento de carga (6), mais entradas do estado do nível da voltagem que instruem as respectivas unidades controladoras de derivação a curto-circuitar as respectivas unidades de derivação são geradas pela unidade de controle do sistema.

[0096] S30. Sistema, de acordo com qualquer uma das duas modalidades anteriores, em que a unidade de controle do sistema é configurada para instruir uma unidade controladora de derivação a ativar e desativar uma unidade de derivação de uma maneira pulsada.

[0097] S31. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que o sistema é configurado para um cabo primário (3) que conduz pelo menos 100 Ampères, preferivelmente pelo menos 300 Ampères, adicionalmente preferivelmente pelo menos 1.500 Ampères.

[0098] S32. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores, em que o sistema compreende pelo menos 3 enrolamentos secundários (22, 24), preferivelmente pelo menos 5, tal como 6.

[0099] S33. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores e com os recursos da modalidade S2, em que o pelo menos um núcleo (104) é uma pluralidade de núcleos (104), o número dos núcleos (104) iguala o número de enrolamentos secundários (22, 24), e cada enrolamento secundário (22, 24) é arranjado ao redor de um núcleo distinto (104).

[00100] S34. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades S1 a S32 e com os recursos da modalidade S2, em que pelo menos dois enrolamentos secundários (22, 24) são

16 / 38 arranjados ao redor do mesmo núcleo (104).

[00101] A seguir, está uma lista das modalidades de uso. As mesmas serão indicadas com uma letra “U”. Sempre que tais modalidades forem referidas, isto será feito pela referência às modalidades “U”. E sempre que a referência for aqui feita às modalidades de uso, se quer indicar as modalidades denotadas por um “U”.

[00102] U1. Uso do sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades anteriores.

[00103] U2. Uso, de acordo com a modalidade anterior, com o cabo primário (3), em que o cabo primário (3) é uma linha de potência de alta voltagem e em que o pelo menos um núcleo (104) fica localizado ao redor do cabo primário (3).

[00104] U3. Uso, de acordo com a modalidade anterior, em que o cabo primário (3) conduz uma corrente de pelo menos 100 Ampères, preferivelmente pelo menos 300 Ampères, mais preferivelmente pelo menos

1.500 Ampères.

[00105] U4. Uso, de acordo com qualquer uma das 2 modalidades anteriores, em que o uso compreende gerar uma saída de potência, que é usada pelo equipamento de vigilância para a linha de potência de alta voltagem.

[00106] U5. Uso, de acordo com qualquer uma das modalidades de uso anteriores, em que o sistema compreende os recursos da modalidade S25, em que o uso compreende as unidades controladoras mudarem o estado de suas respectivas unidades de derivação apenas nos estados de zero cruzamento da corrente alternada.

[00107] U6. Uso, de acordo com qualquer uma das modalidades de uso anteriores, em que para um primeiro enrolamento secundário, a respectiva

17 / 38 unidade de derivação curto-circuita as extremidades do dito primeiro enrolamento secundário, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um primeiro limite.

[00108] U7. Uso, de acordo com a modalidade anterior, em que para um segundo enrolamento secundário, a respectiva unidade de derivação curto-circuita as extremidades do dito segundo enrolamento secundário, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um segundo limite.

[00109] U8. Uso, de acordo com qualquer uma das 2 modalidades anteriores, em que para um enrolamento secundário adicional, a respectiva unidade de derivação curto-circuita periodicamente as extremidades do dito enrolamento secundário adicional, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um limite adicional.

[00110] S35. Sistema, de acordo com qualquer uma das modalidades do sistema anteriores, em que o sistema é configurado para o uso de acordo com qualquer uma das modalidades de uso anteriores.

[00111] A presente tecnologia será agora discutida em relação aos desenhos anexos, que pretende-se que exemplifiquem, mas não limitem, a presente invenção. Breve Descrição dos Desenhos

[00112] A figura 1 representa uma modalidade esquemática de um dispositivo para extração de potência, de acordo com uma modalidade da presente invenção; a figura 2 representa um dispositivo para extração de potência na configuração não derivada e derivada, respectivamente, de acordo com uma modalidade da presente invenção; a figura 3 representa uma seção de um sistema de acordo com uma modalidade da presente invenção com mais detalhes;

18 / 38 a figura 4 representa uma outra seção de um sistema de acordo com uma modalidade da presente invenção com mais detalhes; a figura 5 representa um sistema para extração de potência, de acordo com uma modalidade da presente invenção; a figura 6 representa uma representação esquemática da voltagem extraída durante a operação de uma pluralidade de dispositivos de acordo com uma modalidade da presente invenção em conjunto; a figura 7 representa as formas de onda da voltagem induzida e do mecanismo de derivação de acordo com uma modalidade da invenção; a figura 8 representa diferentes configurações possíveis de enrolamentos secundários arranjados ao redor de um ou mais núcleos do transformador; a figura 9 representa uma definição geral de um transformador de corrente; e a figura 10 representa uma definição geral da geração de uma voltagem e uma potência a partir de um enrolamento secundário de um transformador de corrente. Descrição das Modalidades

[00113] Em modalidades, a presente invenção é usada para “coletar” a energia elétrica a partir de um campo eletromagnético que circunda um cabo de fase que conduz corrente CA - este é o motivo pelo qual o aparelho (ou sistema) descrito também pode ser referido como um gerador de potência em linha (e pode ser abreviado com a abreviação POLG). A energia elétrica coletada pode, então, ser convertida para um suprimento de potência CC estável com o propósito de alimentação de potência a dispositivos de medição e/ou vigilância eletrônicos. Isto é, em outras palavras, a colheitadeira de potência ou o POLG podem ser usados para prover potência para os componentes adicionais, componentes adicionais estes que podem ser usados, por exemplo, para a vigilância de uma linha de potência.

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[00114] Alguns componentes no sistema de circuitos da coleta de energia elétrica podem ser transformadores de corrente. O desenho do POLG pode utilizar uma pluralidade de transformadores de corrente que são presos ou de outra forma localizados de uma maneira fixa sobre um cabo de fase com o propósito de maximizar a coleta de energia elétrica a partir do campo eletromagnético que circunda o cabo de fase. Para exemplificar; se um transformador de corrente coletar 10 VA a partir de um cabo de fase em 200 A, então, dois transformadores de corrente idênticos irão dobrar a coleta de energia, assim, gerando 20 VA. Seis transformadores de corrente, portanto, irão gerar 60 VA a partir do campo eletromagnético de um cabo de fase em 200 A.

[00115] Será descrito primeiro como um transformador de corrente (que também pode ser empregado pela presente tecnologia) funciona no geral. O transformador de corrente pode ser desenhado para medir as correntes em linhas de potência de alta voltagem e/ou circuitos de alta corrente, em que outros meios não se aplicariam. Um cabo primário, também referido como um cabo de fase 3 (veja a figura 9(a)), é usado para conduzir uma corrente primária 103. Por exemplo, o cabo primário 3 pode ser um cabo em uma linha de potência, e pode ser usado para transporte de energia terrestre. Ao redor do cabo, um núcleo 104 (núcleo do transformador com janela que abre para o cabo/condutor primário) pode ficar localizado. O núcleo 104 pode ser feito de um material de alta permeabilidade, tais como aço silício e permalloy ou um material de liga nanocristalino com base em ferro. A corrente primária 103 no cabo primário 3 causa um campo magnético no núcleo 104. Além do mais, um enrolamento secundário 22 pode ser enrolado ao redor do núcleo 104. O campo magnético 104 no núcleo causa uma corrente secundária 106, que pode, no geral, ser medida por um medidor de corrente 108. Isto também pode ser representado pela figura 9 (b) simplificada.

[00116] A corrente primária 103, que pode ser uma corrente CA,

20 / 38 também pode ser convertida para uma voltagem CA secundária, pela conexão de um resistor (um encargo) R de certo valor através dos terminais de enrolamento secundários - veja a figura 10 neste particular. Aqui, novamente, uma corrente primária 103 pode fluir entre os pontos P1 e P2 no cabo primário 3, causando uma corrente secundária 106 entre os pontos S1 e S2 no cabo secundário. Um resistor ou encargo R pode ser usado entre os pontos S1 e S2 no cabo secundário. Isto é, o nível da voltagem CA através do encargo R é, então, medido como um valor da voltagem CA. Os valores da voltagem CA podem, assim, ser traduzidos para valores de amperagem CA apropriados. Por exemplo, considere a situação da corrente primária 103 ser 1.000 A, que é traduzida para uma corrente secundária 106 de 5 A. Quando houver um zero encargo, correspondente a uma resistência R ser 0 Ohm, a voltagem V seria zero. Esta é a situação de um curto circuito. Entretanto, se a resistência tiver 5 Ohms, isto resultará em uma voltagem V de 2,5 V, e uma saída de potência de 12,5 VA. Correspondentemente, uma resistência de 5 Ohms irá resultar em uma voltagem de 25 V e uma saída de potência de 125 VA. Assim, é possível converter a corrente primária 103 por meio de uma corrente secundária 106 em uma voltagem e uma saída de potência. Este princípio também é usado pela presente tecnologia para transformar uma corrente primária 103, por exemplo, uma corrente em uma linha de potência, em uma corrente, uma voltagem e uma saída de potência secundárias para, assim, suprir para os componentes adicionais a energia elétrica.

[00117] Isto é, em outras palavras, os componentes discutidos podem ser usados para transformar uma corrente primária em uma corrente secundária e, adicionalmente, em uma saída de potência. Em outras palavras, os transformadores de corrente discutidos experimentam a carga CC (a extração de potência CC) como um encargo variável. Isto é, quando pouca demanda de potência for apresentada pela fonte de alimentação POLG, os transformadores de corrente veem isto como uma alta carga (encargo)

21 / 38 resistiva e visa-versa. Quando apresentada com alto encargo resistivo, a voltagem CA através dos terminais secundários sobre e, se a carga (encargo) tiver baixo valor de resistência, a voltagem CA através dos terminais cai.

[00118] A figura 1 representa uma modalidade esquemática do dispositivo de acordo com a invenção. O dispositivo para extração de potência compreende um componente de extração 2. O componente de extração 2 é configurado para extrair a potência a partir dos condutores elétricos e também pode ser referido como um transformador de corrente 2. Tais condutores elétricos podem compreender linhas de potência, preferivelmente, linhas de potência que conduzem corrente CA, tal como o cabo primário 3 discutido anteriormente em conjunto com a figura 9. A potência pode ser extraída na forma da corrente induzida no componente de extração 2. O componente de extração 2 pode compreender um material de alta permeabilidade, tais como aço silício e permalloy, ou um núcleo do transformador de liga nanocristalina com base em ferro colocado ao redor de um cabo de fase 3 (tal como um cabo de fase de uma linha de potência, que também pode ser referido como enrolamento primário). Um enrolamento secundário pode ser colocado ao redor do núcleo do transformador. A corrente elétrica que passa através do condutor elétrico pode, então, induzir a corrente no enrolamento secundário, portanto, levando à extração de potência, da forma discutida anteriormente.

[00119] O dispositivo pode compreender adicionalmente um componente de zero cruzamento 4. O componente de zero cruzamento 4 é, nesta modalidade, colocado em série com o componente de extração 2. O componente de zero cruzamento 4 pode detectar quando a forma de onda da corrente induzida no componente de extração 2 passa através dos pontos zero.

[00120] A figura representa adicionalmente um componente de carga 6, que também pode ser referido como um elemento resistivo, de acordo com a discussão da figura 10 exposta. O componente de carga 6 garante que a voltagem seja gerada através do circuito com o componente de extração 2. O

22 / 38 componente de carga 6 pode compreender um resistor. O componente de carga 6 pode compreender uma carga variável que é automaticamente ajustada, dependendo da corrente que circula no cabo de fase e/ou da voltagem desejada através do circuito do dispositivo.

[00121] Além do mais, um componente de derivação 8 é representado. O componente de derivação 8 é configurado para derivar o circuito do dispositivo de uma maneira tal que nenhuma corrente atravesse o componente de carga 6, isto é, o componente de derivação 8 é configurado para curto- circuitar o circuito representado na figura 1 (e, em particular, nas modalidades a seguir, o enrolamento secundário). Em outras palavras, o componente de derivação 8 pode garantir que nenhuma voltagem seja gerada através do circuito. A derivação pode ser feita quando uma certa voltagem através do componente de carga 6 for excedida (o que pode ocorrer quando uma certa corrente no cabo de fase for excedida). A derivação pode impedir o dano aos componentes eletrônicos do dispositivo. O componente de derivação 8, preferivelmente, compreende os transistores com base em MOSFET para evitar os picos e/ou as quedas de voltagem no sistema e perdas de potência e geração de calor associados.

[00122] O dispositivo é preferivelmente usado para monitorar e pesquisar as linhas de potência que conduzem correntes através de longas distâncias. O componente de extração 2 que compreende um núcleo do transformador e um enrolamento secundário ao redor do mesmo é colocado ao redor do cabo de fase para induzir a corrente no enrolamento secundário. Esta corrente, então, gera a voltagem através do enrolamento devido à carga resistiva 6 colocada através dos seus terminais (a saída de potência em CC do sistema). Se a voltagem ficar muito alta através do sistema, o componente de derivação 8 pode derivar o componente de extração 2 quando a forma de onda da voltagem induzida estiver passando através de um ponto zero (para evitar picos de voltagem através dos terminais de enrolamento secundários e,

23 / 38 portanto, impedindo perturbação elétrica e mecânica no transformador de corrente). A potência gerada pela corrente induzida pode ser usada para energizar os componentes eletrônicos e, preferivelmente, os dispositivos e os sensores de diagnóstico. Desta maneira, o dispositivo de extração de potência pode ser usado para monitorar o estado da linha de potência a partir da qual o mesmo extrai a potência.

[00123] A figura 2 mostra uma outra representação do dispositivo para extração de potência. O enrolamento secundário 22 é representado a seguir para um núcleo do transformador 104 e um cabo de fase 3 que induzem a corrente no circuito do dispositivo. O componente de carga 6 é mostrado como um resistor 6. Também é representado o componente de derivação 8, que preferivelmente compreende transistores MOSFET. O esboço à esquerda mostra o componente de derivação 8 em uma configuração aberta. Isto é, a corrente é livre para circular no circuito incluído através do componente de carga 6. O esboço à direita mostra o componente de derivação 8 como fechado: a corrente induzida não mais circula no componente de carga 6, já que o circuito foi curto-circuitado por meio do componente de derivação 8. Assim, será entendido que o termo derivação, da forma aqui usada, denota a criação de um curto circuito.

[00124] Um retificador, que pode ser realizado como uma ponte de retificação 10, é configurado para converter a corrente CA induzida pelo cabo de fase que conduz corrente CA 3 em corrente CC que pode ser usada para energizar os componentes eletrônicos do dispositivo de extração de potência. A ponte de retificação 10 pode compreender os transistores MOSFET que podem vantajosamente garantir a geração de potência sem (substanciais) perdas de potência e geração de calor associados. A derivação do enrolamento secundário 22 não impõe nenhuma perturbação elétrica ou mecânica ao conversor de corrente associado 10, já que o mesmo é deixado fora do circuito curto-circuitado, da forma mostrada no esboço à direita.

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[00125] O circuito derivado pode compreender uma resistência muito baixa, tal como cerca de 8 mΩ ou menos. A derivação do circuito leva à corrente induzida que circula apenas no transformador de corrente 2, de forma que o nível da voltagem através do enrolamento secundário 22 seja substancialmente zero, e a transferência de potência para a ponte de retificação 10 e o componente de carga 6 associados é cortada.

[00126] Em outras palavras, a derivação do enrolamento secundário 22 de um transformador de corrente não impõe nenhuma perturbação elétrica ou mecânica ao transformador associado. De fato, pode-se dizer que o estado normal de um transformador de corrente é aquele em que os terminais de enrolamento secundários são curto-circuitados (isto é, derivados). O desenho do POLG atualmente discutido tira vantagem deste fato e utiliza o mesmo com o propósito de regulação de voltagem e potência da íntegra do sistema de geração de energia, e a figura 2 mostra um diagrama de blocos simplificado do caminho da corrente de um enrolamento secundário não derivado 22 (veja a esquerda da figura) e um derivado (veja a direita da figura).

[00127] Como pode ser visto no lado esquerdo da figura 2, o enrolamento secundário 22 do transformador de corrente é conectado na ponte de retificação associada 10 e, a partir dali, na carga CC comum 6 (o encargo, também referido como o elemento resistivo). Se, por algum motivo, a geração de potência do circuito de coleta precisar ser limitada devido à carga insuficiente no lado do encargo ou uma corrente excessiva no lado do cabo de fase, a lógica de controle deriva totalmente o enrolamento secundário 22 deste transformador em particular, da forma mostrada no lado direito da figura 2.

[00128] Da forma discutida, o circuito de derivação pode inserir um caminho de resistência muito baixa entre os terminais de enrolamento do transformador de corrente (menos do que 8 mΩ através dos terminais) e pode curto circuitar totalmente o enrolamento secundário 22 para que toda a corrente gerada circule no transformador. O nível da voltagem através do

25 / 38 enrolamento secundário 22, portanto, cai para zero e toda a transferência de potência para a ponte de retificação associada e a carga CC (o encargo comum) é cortada.

[00129] A figura 3 representa um sistema de circuitos de derivação e retificação do dispositivo para extração de potência. O enrolamento secundário 22 é mostrado na direção do lado direito da figura, seguido pelo conversor de corrente 10 representado como as pontes de retificação 10. No lado esquerdo da figura, o sistema de circuitos relacionado ao componente de zero cruzamento 4 e ao componente de derivação 8 é representado. Um componente de voltagem CC 50 serve como uma entrada para controlar a operação das unidades de derivação. O componente do nível da voltagem CC 50 é configurado juntamente com o trava de estado 82 para ligar e desligar o componente de derivação 8. O acionador de circuito 86 juntamente com o par de transistores de bloqueio 84 provê o mecanismo de derivação. Tanto o acionador de circuito 86 quanto o par de transistores de bloqueio 84, preferivelmente, compreendem os transistores MOSFET. O uso dos mesmos permite a minimização das perdas de potência e da geração de calor no sistema.

[00130] Isto é, a figura 3 mostra um diagrama de blocos simplificado de um sistema de circuitos de retificação. Será entendido que cada enrolamento do transformador de corrente pode ter seu próprio sistema de circuitos de retificação. Por exemplo, se for considerada uma unidade de POLG com seis transformadores de corrente na definição e for suposto que pode lidar com correntes do cabo de fase que variam de 0 - 300 Ampères, pode ser possível controlar o valor resistivo da carga (encargo) CC apresentada aos enrolamentos secundários. O método que o desenho do POLG aplica é excluir dinamicamente os transformadores de corrente da geração de potência pela derivação dos mesmos um por um, dependendo do nível da voltagem CC geral no lado da CC das pontes de retificação, como

26 / 38 também será discutido com mais detalhes a seguir.

[00131] A figura 4 representa o componente de zero cruzamento do dispositivo com mais detalhes. O enrolamento secundário 22 é representado induzindo a corrente a partir do cabo de fase 3. O componente de derivação 8 é desligado, da forma indicada pela corrente que passa através do circuito na direção do conversor de corrente 10. A carga (ou encargo) 6 é mostrada no lado da CC do circuito como o resistor 6. O componente de zero cruzamento 4 é mostrado conectado em série com o enrolamento secundário 22. O componente de zero cruzamento 4 preferivelmente compreende um sensor de corrente galvanicamente isolado que insere resistência muito baixa no circuito do enrolamento secundário. Esta resistência pode ser de cerca de 1 mΩ ou menos, tal como cerca de 0,65 mΩ. Isto pode garantir que muito pouca potência seja dissipada e muito pouco calor gerado no circuito devido ao componente de zero cruzamento 4.

[00132] O detector de zero cruzamento 42 detecta os zeros da forma de onda da corrente que se desloca no circuito do enrolamento secundário e gera pulsos desta maneira. O detector de zero cruzamento 42 pode compreender, por exemplo, um sensor de efeito Hall. Os pulsos gerados são, então, passados para o trava de estado 82, que, juntamente com o componente de voltagem CC 50, controla a derivação do circuito por meio do componente de derivação 8, aqui mostrado como os transistores de bloqueio 84 (preferivelmente MOSFETs) e os acionadores de circuito opticamente isolados 86.

[00133] Uma vantagem da presente implementação do componente de zero cruzamento 4 pode ser que o mesmo seja com base na medição da corrente induzida, em vez de na voltagem induzida através do componente de carga 6. Isto permite que o componente de zero cruzamento seja colocado no lado de CA do circuito, onde o mesmo não é afetado pela derivação por meio do componente de derivação 8. Em outras palavras, o componente de zero cruzamento 4 pode continuar a detectar os zeros da forma de onda da corrente

27 / 38 induzida mesmo quando o circuito do enrolamento secundário for derivado e nenhuma voltagem for induzida no componente de carga 6.

[00134] Em modalidades que usam uma pluralidade de transformadores de corrente, todos os transformadores de corrente e sua participação na geração de potência podem ser regulados da mesma maneira, isto é, os mesmos podem ser totalmente derivados um por um em ordem sequencial. O sistema de circuitos de controle de potência compreende um sistema de circuitos analógico autônomo, comumente energizado pelos enrolamentos secundários. Da forma discutida, o sistema de circuitos de controle de potência usa o sistema de circuitos sensor de corrente galvanicamente isolado que é conectado em série com um dos enrolamentos secundários com o propósito de uma detecção de zero cruzamento, da forma representada na figura 4. A saída do sensor de corrente é usada para prover a detecção de zero cruzamento que habilita que o circuito de quantização da voltagem CC e o trava de estado do nível liguem e desliguem as derivações do transformador de corrente MOSFET no estado de zero cruzamento dos transformadores de corrente, assim, minimizando os possíveis picos de voltagem gerados através dos enrolamentos secundários e/ou criando perturbação elétrica ou mecânica nos circuitos do transformador de corrente. O sensor de corrente galvanicamente isolado pode inserir apenas 0,65 mΩ de resistência no caminho do enrolamento secundário, assim, impondo nenhuma ou desprezível perda de potência ou geração de calor no circuito do enrolamento secundário.

[00135] A figura 5 representa esquematicamente uma combinação de uma pluralidade de dispositivos para extração de potência. A vantagem em particular da presente invenção é que múltiplos tais dispositivos podem ser combinados no lado da CC dos respectivos circuitos, de forma que a potência extraída por todos os mesmos possa ser adicionada, mas cada um dos mesmos ainda possa ser individualmente derivado para regular efetivamente a extração

28 / 38 de potência. Isto pode ser implementado como múltiplos enrolamentos secundários 22 colocados no mesmo núcleo do transformador preso ao redor de um cabo de fase, e/ou uma pluralidade de núcleos do transformador, cada qual com seu próprio enrolamento secundário 22, e/ou uma combinação dos dois.

[00136] Diferentes configurações de pelo menos um núcleo do transformador 104, uma pluralidade de enrolamentos secundários 22, 24 e um cabo primário 3 são representadas na figura 8. No geral, o pelo menos um núcleo do transformador 104 (isto é, um ou mais núcleos do transformador 104) é arranjado ao redor de um cabo primário 3, cabo primário 3 este que conduz uma corrente alternada (CA). Adicionalmente, uma pluralidade de enrolamentos secundários 22, 24 são arranjados ao redor do pelo menos um núcleo do transformador 104.

[00137] De acordo com uma modalidade representada na figura 8(a), o pelo menos um núcleo do transformador 104 compreende uma pluralidade de núcleos do transformador 104. Mais particularmente, o número de enrolamentos secundários 22, 24 pode igualar o número de núcleos do transformador 104, e cada um dos enrolamentos secundários 22, 24 pode ser arranjado ao redor de um núcleo do transformador 104.

[00138] Em outras modalidades, os núcleos do transformador 104 também podem ser conectados uns nos outros para, assim, formar uma unidade do núcleo do transformador 110, da forma representada na figura 8(b), com características similares àquelas da pluralidade de núcleos do transformador 104 representadas na figura 8(a).

[00139] Em uma modalidade ainda adicional representada na figura 8(c), apenas um núcleo do transformador 104 é provido e uma pluralidade de enrolamentos secundários 22, 24 é arranjada ao redor deste único núcleo do transformador 104.

[00140] Deve-se entender que a presente invenção também refere-se à

29 / 38 combinação das características do núcleo do transformador representadas nas figuras 8(a) até 8(c). Por exemplo, também é possível prover mais do que uma unidade do núcleo do transformador 110, e também é possível prover mais do que um núcleo do transformador 104 com uma pluralidade de enrolamentos secundários 22, 24. Tudo isto abrangido pela presente invenção.

[00141] A figura 5 representa seis dispositivos combinados para extrair a potência a partir de uma linha de potência. Um (por exemplo, o primeiro) enrolamento secundário 22 tem o sistema de circuitos do componente de zero cruzamento conectado no mesmo, mas, em outras circunstâncias, não é diferente dos enrolamentos secundários adicionais 24. Todos os enrolamentos secundários 22, 24 podem compreender uma única carga comum 6, já que a mesma é colocada no lado da CC do circuito. Cada enrolamento secundário 22, 24 compreende seu próprio componente de derivação 8 (representado na figura como os pares de transistores de bloqueio 84 e os acionadores de circuito 86), de forma que cada um dos enrolamentos possa ser independentemente derivado para a precisa regulação da extração de potência geral. Isto é, cada enrolamento secundário pode compreender uma unidade de derivação 84 e uma unidade controladora de derivação que compreende um trava de estado 82 e um acionador 86. Todos os enrolamentos secundários 22, 24 também podem prover a potência para o sistema de circuitos eletrônico básico (isto é, a lógica analógica e de controle, a detecção de zero cruzamento, etc.) e para quaisquer sensores implementados como parte do dispositivo de extração de potência.

[00142] Isto é, a modalidade do POLG representada na figura 5 compreende múltiplos transformadores de corrente que podem ser adicionados ou excluídos do sistema de circuitos de coleta de energia que depende da corrente do cabo de fase disponível por um lado e da potência necessária (a extração da potência de saída CC) por outro lado. Os transformadores de corrente com desenho especial no desenho têm voltagem

30 / 38 de saturação central no ponto de inclinação relativamente alta que proporciona saída de até 35 VAC através dos enrolamentos secundários, dependendo do encargo apresentado pela fonte de alimentação (a carga externa conectada na mesma). A faixa da voltagem CA usável para a apropriada retificação CC pode ser na faixa de 9 a 35 volts CA.

[00143] A soma da coleta de energia elétrica pode ser aplicada no lado da CC das pontes de retificação, isto é, os enrolamentos podem não ser conectados em conjunto antes das pontes de retificação (enrolamento em enrolamento), como também é representado na figura 5. Em virtude da física inerente dos transformadores de corrente e da dificuldade em regular o fluxo de corrente flutuante e o nível da voltagem CA em uma potência CC usável, as modalidades discutidas do sistema de geração de POLG baseia-se na ideia de ter um ou mais enrolamentos secundários trabalhando em conjunto formando um sistema de geração de energia conjunto. Quando necessário, um ou mais destes enrolamentos secundários são dinamicamente derivados, excluindo os mesmos da geração de potência conjunta dos enrolamentos secundários.

[00144] A figura 6 representa um gráfico esquemático do nível da voltagem CC em função da máxima corrente que circula no cabo de fase (e, portanto, a corrente induzida que circula nos enrolamentos secundários, já que a mesma é proporcional). O gráfico é representado para uma modalidade exemplar que compreende seis enrolamentos secundários 22, 24. A voltagem CC sobre com a subida da corrente, até um certo valor limite, em cujo ponto os enrolamentos secundários 22 começam a ser derivados. Nesta modalidade exemplar, as derivações começam a fazer efeito em cerca de 27 V CC. O preciso limite para que os componentes de derivação 8 comecem a derivação dos enrolamentos secundários 22 pode ser definido com base na desejada geração de potência e nos limites dos componentes eletrônicos usados no circuito. À medida que a corrente do cabo de fase continua a subir, mais

31 / 38 derivações são aplicadas, até que todos os seis enrolamentos sejam derivados. Neste particular, percebe-se que a última derivação, usualmente, não é aplicada permanentemente, mas apenas intermitentemente, isto é, de uma maneira pulsada, para, desse modo, excluir o mesmo apenas parcialmente da geração de potência. Todas as derivações são aplicadas no zero cruzamento da voltagem induzida para evitar picos na voltagem através dos circuitos.

[00145] Também será entendido que o nível de CC no lado da CC das pontes de retificação pode não ser completamente uniforme e estável. Mesmo embora o mesmo seja uniformizado com capacitância relativamente grande, o mesmo flutua um pouco em relação às mudanças na corrente do cabo de fase e às mudanças similares no uso da potência CC da unidade de POLG (a carga CC). O sistema de circuitos de derivação começa a fazer efeito quando o nível da voltagem CC alcançar o nível de CC de 27 volts e o primeiro enrolamento do transformador de corrente for derivado. Se a voltagem CC continuar a subir, mais enrolamentos do transformador de corrente são derivados e, desta maneira, excluídos da geração de potência, como é representado na figura 6.

[00146] A figura 7 representa as formas de onda da voltagem CA do enrolamento secundário quando a voltagem CC alcançar o limite de derivação, em que as figuras 7(a) a 7(c) referem-se a um enrolamento secundário que é, finalmente, permanentemente derivado, veja a figura 7(c). A figura 7(d) mostra a forma de onda do último enrolamento secundário que nunca é totalmente derivado, mas em que a derivação é aplicada como um trem de pulsos de derivação. O esboço a) mostra uma ondulação na voltagem CC, que faz com que o circuito de quantização CC aplique a derivação ocasionalmente. Os pulsos de zero cruzamento também são mostrados: a derivação é aplicada nos pontos zero da voltagem CA para evitar os picos no sistema. O esboço b) representa uma voltagem no nível de CC ligeiramente aumentada. O circuito de quantização CC é aplicado mais frequentemente da forma representada por pulsos mais frequentes. O esboço c) mostra um nível

32 / 38 da voltagem CC adicionalmente maior, e a derivação é aplicado permanentemente. O esboço d) representa um bloqueio (isto é, derivação) e não bloqueio (isto é, não derivação) sequenciais de um enrolamento secundário, por exemplo, o sexto e último enrolamento secundário. Isto pode ser aplicado em um nível da voltagem CC geral muito alto. Nesta modalidade, todos, exceto o último dos enrolamentos secundários foram derivados, e o último é sequencialmente derivado e não derivado, para permitir a uniforme e estável geração de potência geral.

[00147] Da forma discutida, cada enrolamento pode ter seu próprio sistema de circuitos de derivação (derivação MOSFET). Em uma definição com seis transformadores de corrente, o sistema de circuitos de quantização no nível de CC tem seis saídas de nível lógico, uma para cada um dos transformadores de corrente. Estes níveis lógicos também serão referidos como entradas do estado do nível da voltagem para a unidade controladora de derivação. Os mesmos são tipicamente gerados por uma unidade de controle do sistema e com base no nível da voltagem CC na carga. O circuito de quantização da voltagem CC e o trava de estado do nível ligam e desligam as derivações MOSFET no estado de zero cruzamento da corrente do cabo de fase. Da forma discutida, as figuras 7(a) a 7(c) representam as formas de onda da voltagem CA de um enrolamento secundário quando a voltagem CC alcançar o nível do bloqueio. Novamente, da forma discutida, a figura 7(a) representa como uma ondulação no nível de CC faz com que o circuito de quantização aplique ocasionalmente o mecanismo de bloqueio; a figura 7(b) representa como o nível de CC aumentou ligeiramente, fazendo com que o circuito de quantização aplique mais frequentemente o mecanismo de bloqueio; a figura 7(c) representa como o nível de CC aumentou ainda mais, fazendo com que o circuito de quantização aplique permanentemente o mecanismo de bloqueio.

[00148] Se aumenta-se o nível de CC ainda adicionalmente, o primeiro

33 / 38 enrolamento secundário pode, em algum ponto, ser derivado permanentemente. O mesmo pode se aplicar a todos os outros enrolamentos secundários, exceto um. Isto é, em níveis de CC muito altos, todos exceto um enrolamento secundário podem ser derivados permanentemente. O enrolamento secundário que não é derivado permanentemente ainda pode ser derivado periodicamente. Considere, por exemplo, a situação em que a corrente CA no enrolamento primário é tão alta que, mesmo durante o uso de apenas um enrolamento secundário permanentemente não derivado, a voltagem CC resultante seria mais alta do que o necessário, e, potencialmente, até mesmo nociva para o equipamento. Em uma situação como esta, este enrolamento secundário pode ser derivado periodicamente, apenas para gerar uma parte da potência que seria criada se o mesmo fosse permanentemente não derivado. Esta configuração do último enrolamento secundário não derivado é representada na figura 7(d). Isto é, a mesma refere-se a uma situação em que os primeiros transformadores de corrente de uma definição do transformador foram bloqueados. Em uma situação como esta, o último não é bloqueado permanentemente, mas, em vez disto, cada outro ciclo de CA, ou série de ciclos de CA, são bloqueados e desbloqueados sequencialmente para estabilizar a regulação de potência.

[00149] Será entendido que a derivação segue a seguinte lógica: uma derivação ocorre quando a seguinte condição for satisfeita: a quantização do nível de CC é 1 (ou alta) quando um zero cruzamento ocorrer. Apenas nesta situação, a modalidade atualmente discutida deriva o respectivo enrolamento secundário. A não derivação é realizada quando: a quantização do nível de CC for 0 (ou baixa) quando um zero cruzamento ocorrer.

[00150] No geral, será entendido que, durante o uso de métodos convencionais durante a retificação da voltagem CA para a voltagem CC, isto pode impor consideráveis perdas de potência devido à inerente queda da voltagem de silício através dos diodos nas pontes de retificação. Isto se aplica

34 / 38 especialmente em níveis de baixa voltagem e altas correntes. Para evitar isto, o desenho do POLG pode, em algumas modalidades, usar os transistores MOSFET em vez dos diodos nas pontes de retificação. Quando conduzindo completamente, os transistores MOSFET podem impor resistência em série desprezível (menos do que 4 mΩ), em vez da queda da voltagem de silício relativamente grande que os diodos convencionais fazem e, portanto, quase eliminam as perdas de potência devido às quedas da voltagem de silício e da geração de calor associada.

[00151] Os MOSFETs também podem ser usados como derivações de corrente para os enrolamentos secundários e para todos os outros circuitos de comutação de alta corrente no sistema de circuitos de coleta de energia. Isto pode ser vantajoso mantendo em mente que as placas do circuito eletrônico do dispositivo POLG ficam localizadas em um compartimento muito confinado. Portanto, o uso de MOSFETs com baixos valores de RDS ativo para intensa comutação de corrente pode ser vantajoso para manter a geração de calor no interior do dispositivo em um mínimo, mas a eficiência da potência no máximo.

[00152] Para ilustrar adicionalmente as modalidades da presente invenção, uma operação exemplar do sistema será agora descrita com referência primária às figuras 4 e 5. Considere a situação em que há uma corrente alternada crescente no cabo de fase 3 (também referido como cabo primário 3). Além do mais, considere que o sistema de geração de potência é usado para energizar o equipamento de vigilância que precisa de uma voltagem CC na faixa de 20 V a 33 V.

[00153] A corrente alternada no cabo de fase 3 causa um campo magnético nos um ou mais núcleos do transformador 104 e, assim, uma corrente alternada nos enrolamentos secundários 22, 24 (veja a figura 5), que pode ser referida como correntes alternadas secundárias. No início (e quando a corrente alternada no cabo de fase 3 ainda for pequena), pode não haver

35 / 38 necessidade de limitar a saída de voltagem e de potência do sistema, o que é motivo pelo qual as unidades de derivação 8 podem ser desativadas, isto é, na configuração de não derivação. As correntes alternadas secundárias podem, assim, ser transformadas para direcionar as correntes nos retificadores 10, que podem ser pontes de retificação. Os lados da CC dos retificadores 10 podem ser conectados no componente de carga 6 (por exemplo, a unidade de potência dos equipamentos de vigilância) em paralelo, de maneira tal que as correntes contínuas sejam adicionadas umas nas outras.

[00154] Assim, a saída da voltagem CC geral na carga 6 pode ser o soma das saídas de voltagem (hipotéticas) depois de cada retificador 10.

[00155] Considere, agora, a situação em que, com todos (aqui: 6) os enrolamentos secundários 22, 24 no estado não derivado, uma corrente alternada primária, por exemplo, de 100 Ampères levaria a uma saída da voltagem CC geral na carga 6 de 10 V. Isto é, cada unidade de enrolamento secundário seria responsável por aproximadamente 1,67 V.

[00156] Quando, nesta configuração, a corrente no cabo primário subir para 200 Ampères, isto levará a uma saída de voltagem CC de 20 V. Em 260 Ampères CA, isto levará a uma saída de voltagem de 26 V.

[00157] Da forma representada, por exemplo, nas figuras 4 e 5, o sistema mede a saída da voltagem CC geral por meio de um circuito de detecção e quantização do nível da voltagem 50, que também pode ser referido como a unidade de controle do sistema 50. Quando um certo limite for excedido (por exemplo, 26 V), o circuito de quantização do nível de CC 50 pode instruir um enrolamento secundário 22, 24 a ser derivado, isto é, a ser curto-circuitado.

[00158] Para fazê-lo, o circuito de quantização do nível de CC 50 pode enviar uma entrada do estado do nível da voltagem para a unidade controladora de derivação 82’ da respectiva unidade de derivação 86 a ser derivada.

36 / 38

[00159] Além do mais, também é provido um sensor de corrente em série com um dos enrolamentos secundários 22. O sinal de CA secundário é assim obtido e um componente de zero cruzamento extrai os zero cruzamentos do sinal de CA secundário. Estes pulsos de zero cruzamentos também podem ser alimentados para as unidades controladoras de derivação 82 como um sinal de relógio, e a unidade controladora de derivação 82’ pode, assim, garantir que o enrolamento secundário 22 seja derivado apenas nos zero cruzamentos (isto também é representado na figura 7).

[00160] Da forma discutida, 260 Ampères CA no cabo primário podem levar exemplarmente a 26 V quando todos os seis enrolamentos secundários 22, 24 contribuírem para a geração da voltagem CC. Quando um dos enrolamentos secundários for curto-circuitado, isto irá levar a 21,67 V no lado da CC (= 26 V * 5/6).

[00161] Como isto será abaixo do limite para a derivação do primeiro enrolamento secundário, este enrolamento secundário seria novamente não derivado. Na realidade, a voltagem no lado da CC não cairá imediatamente até 21,67 V, devido a algum atraso, também causado pelos capacitores 32. Em vez disto, o nível da voltagem cairá até ligeiramente abaixo de 26 V, então, o respectivo enrolamento secundário será não derivado até que o nível da voltagem fique ligeiramente acima de 26 V, e congêneres.

[00162] Seguindo este raciocínio, pode haver diferentes limites de voltagem CC no circuito de quantização do nível de CC 50 para a derivação dos diferentes enrolamentos secundários. Isto é, o circuito de quantização do nível de CC 50 pode enviar as respectivas instruções de derivação (na forma de entradas do estado do nível da voltagem) para as diferentes unidades controladoras de derivação 82. Da forma discutida, por exemplo, o primeiro enrolamento secundário 22 pode ser derivado quando a voltagem CC geral exceder 26 V, o segundo enrolamento secundário 24 pode ser derivado quando a voltagem CC exceder 27 V e assim por diante (embora estes valores

37 / 38 sejam meramente exemplares).

[00163] Assim, pode-se chegar em uma saída da voltagem CC relativamente constante, que é independente da corrente CA no cabo primário

3.

[00164] A lógica de controle exposta leva ao último enrolamento secundário 24 nunca ser permanentemente derivado. Considere, por exemplo, o caso em que o limite para a derivação para o último enrolamento secundário 24 é em 31 V no lado da CC. Novamente, uma vez que este limite for excedido, o último enrolamento secundário será derivado, levando à corrente contínua e, assim, à diminuição da voltagem CC. Uma vez que a mesma diminui abaixo de 31 V, o último enrolamento secundário 24 será não derivado novamente. Assim, o último enrolamento secundário 24 não será completamente derivado, mas apenas de uma “maneira pulsada”.

[00165] Embora no exposto, as modalidades em particular da presente invenção tenham sido descritas, entende-se que as mesmas foram meramente descritas para exemplificar, mas não para limitar, o escopo da presente invenção.

[00166] Sempre que um termo relativo, tais como “cerca de”, “substancialmente” ou “aproximadamente”, for usado nesta especificação, um termo como este também deve ser interpretado para também incluir o termo exato. Isto é, por exemplo, “substancialmente reto” deve ser interpretado para também incluir “(exatamente) reto”.

[00167] Sempre que as etapas foram citadas no exposto ou, também, nas reivindicações anexas, deve-se notar que a ordem na qual as etapas são citadas neste texto pode ser a ordem preferida, mas pode não ser obrigatório realizar as etapas na ordem citada. Isto é, a menos que de outra forma especificada ou a menos que seja claro para os versados na técnica, a ordem na qual as etapas são citadas pode não ser obrigatória. Isto é, quando o presente documento declarar, por exemplo, que um método compreende as

38 / 38 etapas (A) e (B), isto não necessariamente significa que a etapa (A) precede a etapa (B), mas também é possível que a etapa (A) seja realizada (pelo menos parcialmente) simultaneamente com a etapa (B) ou que a etapa (B) preceda a etapa (A). Além do mais, quando for dito que uma etapa (X) precede uma outra etapa (Z), isto não implica que não há etapa entre as etapas (X) e (Z). Isto é, a etapa (X) que precede a etapa (Z) abrange a situação em que a etapa (X) é realizada diretamente antes da etapa (Z), mas, também, a situação em que (X) é realizada antes de uma ou mais etapas (Y1), …, seguidas pela etapa (Z). Correspondentes considerações se aplicam quando os termos como “depois” ou “antes” forem usados.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para gerar uma saída de potência em corrente contínua a partir de uma corrente alternada (103) em um cabo primário (3), caracterizado pelo fato de que o sistema compreende: pelo menos um núcleo (104) configurado para ficar localizado ao redor do cabo primário (3); pelo menos um enrolamento secundário (22, 24) arranjado ao redor do pelo menos um núcleo (104), em que cada enrolamento secundário (22, 24), juntamente com o pelo menos um núcleo (104) e o cabo primário (3), forma uma unidade transformadora de corrente, e em que cada enrolamento secundário (22, 24) tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; para cada enrolamento secundário (22, 24), um retificador (10), em que cada retificador (10) é configurado para converter uma corrente alternada para uma corrente contínua, e em que cada retificador (10) compreende duas conexões CA para corrente alternada e duas conexões CC para corrente contínua, em que a primeira extremidade e a segunda extremidade do enrolamento secundário (22, 24) são conectadas nas conexões CA do retificador (10); para cada enrolamento secundário (22, 24), uma unidade de derivação arranjada e configurada para curto-circuitar as extremidades do enrolamento secundário (22, 24); e um elemento de carga (6), em que o elemento de carga (6) é conectado em uma conexão CC de cada retificador (10).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um enrolamento secundário (22, 24) é uma pluralidade de enrolamentos secundários (22, 24).

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as conexões CC dos retificadores (10) que são conectados no elemento de carga (6) são conectadas em paralelo.

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que que o sistema é configurado para gerar pelo menos 30 watts de potência, preferivelmente pelo menos 50 watts, tal como pelo menos 60 watts.

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o núcleo (104) é um núcleo do transformador configurado para induzir a corrente nos enrolamentos secundários (22, 24).

6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que que cada retificador (10) é uma ponte de retificação.

7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que para cada enrolamento secundário (22, 24), o enrolamento secundário (22, 24) e o elemento de derivação ficam localizados em um primeiro lado do retificador (10), e o elemento de carga (6) fica localizado em um segundo lado do retificador (10), o segundo lado sendo oposto ao primeiro lado.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende os recursos como definidos na reivindicação 2, em que os enrolamentos secundários (22, 24) não são diretamente conectados uns nos outros no primeiro lado.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que cada retificador (10) compreende uma pluralidade de MOSFETs, tal como pelo menos 4 MOSFETs.

10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os MOSFETs são configurados para ter uma resistência de menos do que 50 mΩ, preferivelmente menos do que 10 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 4 mΩ.

11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de queque cada unidade de derivação compreende pelo menos dois MOSFETs.

12. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a unidade de derivação tem uma resistência de menos do que 50 mΩ, preferivelmente menos do que 15 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 10 mΩ.

13. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente um elemento sensor de corrente para perceber uma corrente.

14. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o elemento sensor de corrente é conectado em série em um enrolamento secundário (22, 24).

15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende os recursos como definidos na reivindicação 7, em que o elemento sensor de corrente fica localizado no primeiro lado do retificador (10).

16. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o elemento sensor de corrente é galvanicamente isolado.

17. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que o elemento sensor de corrente tem uma resistência de menos do que 5 mΩ, preferivelmente menos do que 1 mΩ, adicionalmente preferivelmente menos do que 0,7 mΩ.

18. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente, para cada unidade de derivação, uma unidade controladora de derivação para controlar o estado da respectiva unidade de derivação.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que cada unidade controladora de derivação compreende pelo menos um acionador de MOSFET opticamente isolado.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que cada unidade controladora de derivação compreende uma entrada do estado do nível da voltagem e é configurada para controlar o estado da respectiva unidade de derivação dependendo da entrada do estado do nível da voltagem.

21. Sistema de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que cada entrada do estado do nível da voltagem baseia-se em uma voltagem através do elemento de carga (6).

22. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizado pelo fato de que cada unidade controladora de derivação compreende uma entrada de relógio, e em que cada unidade controladora é configurada para apenas mudar um estado da respectiva unidade de derivação dependendo da entrada de relógio.

23. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 22, caracterizado pelo fato de que cada unidade controladora de derivação compreende um trava flip-flop tipo D.

24. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizado pelo fato de que cada unidade controladora de derivação é configurada para apenas mudar o estado da respectiva unidade de derivação dependendo de uma corrente percebida.

25. Sistema de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a corrente percebida é uma corrente alternada e em que cada unidade controladora é configurada para apenas mudar o estado da respectiva unidade de derivação nos estados de zero cruzamento da corrente alternada.

26. Sistema de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente um elemento de detecção de zero cruzamento para a detecção dos estados de zero cruzamento da corrente percebida.

27. Sistema de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o elemento de detecção de zero cruzamento compreende um sensor de corrente de efeito Hall.

28. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 27, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente uma unidade de controle do sistema, em que a unidade de controle do sistema é configurada para gerar as entradas do estado do nível da voltagem para cada unidade controladora de derivação com base na voltagem através do elemento de carga (6).

29. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 28, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle do sistema é configurada de maneira tal que: quanto mais alta for a voltagem através do elemento de carga (6), mais entradas do estado do nível da voltagem que instruem as respectivas unidades controladoras de derivação a curto-circuitar as respectivas unidades de derivação são geradas pela unidade de controle do sistema.

30. Sistema de acordo com a reivindicação 28 ou 29, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle do sistema é configurada para instruir uma unidade controladora de derivação a ativar e desativar uma unidade de derivação de uma maneira pulsada.

31. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 30, caracterizado pelo fato de que o sistema é configurado para um cabo primário (3) que conduz pelo menos 100 Ampères, preferivelmente pelo menos 300 Ampères, adicionalmente preferivelmente pelo menos 1.500 Ampères.

32. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 31, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende pelo menos 3 enrolamentos secundários (22, 24), preferivelmente pelo menos 5, tal como 6.

33. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 31, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um núcleo (104) é uma pluralidade de núcleos (104), o número dos núcleos (104) iguala o número de enrolamentos secundários (22, 24), e cada enrolamento secundário (22, 24) é arranjado ao redor de um núcleo distinto (104).

34. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 32, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende os recursos como definidos na reivindicação 2, em que pelo menos dois enrolamentos secundários (22, 24) são arranjados ao redor do mesmo núcleo (104).

35. Uso do sistema, caracterizado pelo fato ser como definido em qualquer uma das modalidades anteriores.

36. Uso de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de ser com o cabo primário (3), em que o cabo primário (3) é uma linha de potência de alta voltagem e em que o pelo menos um núcleo (104) fica localizado ao redor do cabo primário (3).

37. Uso de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que o cabo primário (3) conduz uma corrente de pelo menos 100 Ampères, preferivelmente pelo menos 300 Ampères, mais preferivelmente pelo menos 1.500 Ampères.

38. Uso de acordo com a reivindicação 36 ou 37, caracterizado pelo fato de que o uso compreende gerar uma saída de potência, que é usada pelo equipamento de vigilância para a linha de potência de alta voltagem.

39. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 35 a 38, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende os recursos da modalidade S25, em que o uso compreende as unidades controladoras mudarem o estado de suas respectivas unidades de derivação apenas nos estados de zero cruzamento da corrente alternada.

40. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 39, caracterizado pelo fato de que para um primeiro enrolamento secundário, a respectiva unidade de derivação curto-circuita as extremidades do dito primeiro enrolamento secundário, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um primeiro limite.

41. Uso de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de que para um segundo enrolamento secundário, a respectiva unidade de derivação curto-circuita as extremidades do dito segundo enrolamento secundário, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um segundo limite.

42. Uso de acordo com a reivindicação 40 ou 41, caracterizado pelo fato de que para um enrolamento secundário adicional, a respectiva unidade de derivação curto-circuita periodicamente as extremidades do dito enrolamento secundário adicional, quando uma voltagem através do elemento de carga exceder um limite adicional.

43. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sistema é configurado para o uso como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.