Lightning peak current transducer for installation on tall structures

Este trabalho descreve um novo transdutor para medir os picos de correntes impulsivas originárias de descargas atmosféricas em torres elevadas, à exemplo das dedicadas à telefonia móvel. Os componentes do sistema constituem em uma bobina de Rogowski auto-integradora, fixada no topo da torre, um cabo coaxial, e uma unidade de aquisição do sinal alocada na base da torre. A bobina de Rogowski, fixada na base superior da torre, próxima ao captor do sistema de proteção de descargas atmosféricas, gera em seus terminais um sinal elétrico proporcional à variação do campo magnético produzido pela corrente da descarga, que é injetado no cabo coaxial. O sinal é transmitido com o mínimo de distorções até a base da torre. Conectado ao cabo está um osciloscópio que mede e armazena o sinal. O projeto foi simulado com o auxílio de softwares de análise de circuitos. Para a definição de todos os elementos deste projeto, foi realizada uma análise bibliográfica sobre descargas atmosféricas, particularmente sobre corrente impulsivas, campos magnéticos gerados e elementos de transdução por acoplamento magnético. Inicialmente as estruturas mecânicas foram modeladas no software Inventor para posterior confecção. Ensaios foram realizados no Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo para aferir o comportamento do sistema em situações de operação em correntes elevadas e como forma de calibração do sistema.The present work introduces a new transducer for measuring the peak of impulsive currents originated from tall structures, such as those related to telecommunication. The components of the system are the Rogowski coil, fixed on the top of the tower, the coaxial cable and an oscilloscope allocated at the base of the tower. The coil, fixed on the platform located on the tower top next to the lightning discharge protection system, generates an electric signal on its terminals that is proportional to the magnetic field variation generated by the current of the discharge. The signal is transmitted with a minimum distortion through the cable. An oscilloscope is connected to the cable and it measures and store data obtained from the signal. The project was simulated using circuit analysis software. In order to develop all the components of the system, an extensive literature review was performed, particularly related to impulsive currents, related magnetic fields and magnetic coupling transducers. The mechanical structures were designed using the Inventor software for further construction. The first calibration tests were already performed. Tests were performed at the Instituto de Energia e Ambiente (IEE-USP) to calibrate the system and to determine the system behavior when working with impulsive peak currents