EMC modeling of a high voltage insulator

ECOMETER-V/I is a metering device installed on-board of railway vehicles and capable of metering and detecting the voltage and current of the contact line, and therefore calculating the associated active/reactive energy with high accuracy. That accuracy is determined in accordance with CENELEC standards, which are currently adapted by Microelettrica Scientifica. Thanks to their high accuracy, ECOMeters are used to drive the electrical engine of the trains also. The feeding of analogic signals to the engine control circuit of a train with a significant delay, more than some hundreds of μs for example, could lead to relevant inefficiencies in the train power consumption and reactive energy production. In an ideal system the true power and apparent power are equal. This happens when the circuit is purely resistive, and the reactive power does not exist. Nevertheless, for AC systems, energy calculation performed on the metering element includes errors caused by any phase displacements. To verify and compensate the errors created by the device, equivalent Electromagnetic model is obtained according to the geometry and material attached, using software EMPro and Advanced Design System. From the real measurements in compare with results the phase shift on the device from high voltage (HV) to the low voltage (LV) is defined. Finally, the time delay is compensated by designed capacitors.

L’ECOMeter V/I è un dispositivo di misurazione installato a bordo dei veicoli ferroviari in grado di misurare e rilevare la tensione e la corrente delle linee e quindi di calcolare l’energia attiva/reattiva con elevata precisione. La precisione è determinata dagli standard CENELEC e come tale Microelettrica Scientifica si conforma alle normative. Grazie alla loro elevata precisione, gli ECOMeter vengono utilizzati anche per guidare il motore elettrico dei treni. L’alimentazione di segnali analogici al circuito di controllo del motore di un treno con un ritardo significativo, per esempio più di centinaia di µs, potrebbe portare a inefficienze rilevanti nel consumo di energia del treno e nella produzione di energia reattiva. In un sistema ideale, l’energia reale e l’energia apparente sono uguali. Ciò accade quando il circuito è puramente resistivo e la potenza reattiva non esiste. Tuttavia, per i sistemi CA, il calcolo dell’energia eseguito sull’elemento di misurazione include errori causati da qualsiasi spostamento di fase. Per verificare e compensare gli errori creati dal dispositivo, il modello elettromagnetico equivalente si ottiene in base alla geometria e al materiale allegato, utilizzando il software EMPro e Advanced Design System. Lo sfasamento del dispositivo dall’alta tensione (HV) alla bassa tensione (LV) è definito dalla comparazione tra le misurazione reali e i risultati. Infine il ritardo viene compensato da condensatori mirati.