BR102013012044B1 - sensor de corrente mista e método para montagem do referido sensor - Google Patents
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Abstract
SENSOR DE CORRENTE MISTA E MÉTODO PAsRA MONTAGEM DO REFERIDO SENSOR. A presente invenção refere-se a um sensor de corrente mista (100) que compreende, em uma caixa (50): -um sensor magnético de corrente (30); -um dispositivo de medição de corrente (40) que compreende uma bobina de Rogowski (41) disposta de tal forma que um circuito primário do sensor magnético (30) corresponde ao circuito principal do referido dispositivo de medição de corrente (40), -meios eletrônicos (20) para a realização de aquisição e medição da corrente elétrica. O referido sensor compreende um cassete de ligação (1 O) que compreende primeiros meios de fixação (11), dispostos para posicionamento e fixação do referido cassete de fixação com grampo para o dispositivo de medição (40); -segundos meios de fixação (12), dispostos para posicionar e prender o referido cassete e o dispositivo de medição (40) por fixação com grampo na caixa (50).
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um sensor de corrente mista que compreende em um alojamento um sensor magnético de corrente tendo uma bobina enrolada em torno de um circuito magnético e um dispositivo de medição de corrente compreendendo uma bobina de Rogowski, disposta de tal forma que, um circuito primário do sensor magnético corresponde ao circuito primário do referido dispositivo de medição de corrente. O sensor de corrente mista compreende meios eletrônicos para efetuar a aquisição e a medição da corrente elétrica, os referidos meios sendo fornecidos pela bobina do sensor magnético.
[0002] A invenção também se refere a um método para a montagem do sensor de corrente mista.
[0003] O uso de um dispositivo de medição de corrente compreendendo sensores indutivos do tipo Rogowski é extensivamente descrito na literatura.
[0004] Dispositivos de medição de corrente de Rogowski compreendem um suporte feito de material não magnético, colocado em torno de um condutor de corrente ou linha em que a corrente a ser medida está fluindo. Um fio condutor é enrolado no suporte de modo a formar um enrolamento secundário. O conjunto forma um transformador, onde o referido condutor de corrente ou linha constitui um enrolamento primário e referido enrolamento secundário fornece um sinal de medição. A voltagem fornecida nos terminais do enrolamento secundário é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica que flui no condutor de corrente ou na linha. A ausência de um núcleo magnético que é passível de ser saturado permite que um grande intervalo de medição a ser alcançado.
[0005] Certas soluções (US 4611191, WO 01/57543 A1) compreendem bobinas sob a forma de solenoides em forma toroidal. O fio elétrico pode então ser enrolado sobre um suporte não condutor em forma toroidal de seção transversal circular ou retangular. Embora sejam muito eficientes, as soluções que utilizam um núcleo toroidal fechado permanecem difíceis de industrializar, devido à geometria toroidal. Problemas de montagem de bobinas no seu suporte são ainda encontrados.
[0006] O objetivo da invenção é, por conseguinte, remediar os inconvenientes do estado da técnica, de modo a propor um dispositivo de medição de corrente elétrica em que a industrialização deste último é simplificada.
[0007] O sensor de corrente mista de acordo com a invenção compreende um cassete de ligação compreendendo um primeiro meio de fixação disposto para posicionar e prender o referido cassete através de fixação com grampo para um dispositivo de medição e segundo meio de fixação disposto para posicionar e prender o referido cassete e o dispositivo de medição por fixação com grampo para o alojamento. O referido sensor compreende ainda pinos elétricos respectivamente ligados à bobina de Rogowski, e os meios de aquisição eletrônica.
[0008] De acordo com um modo de desenvolvimento da invenção, a bobina de Rogowski é composta por um invólucro isolante no qual um fio de metal é enrolado, compreendendo o referido invólucro isolante meio de fixação com grampos concebido para colaborar com o primeiro meio de fixação do cassete de ligação.
[0009] Vantajosamente, os meios de fixação com grampo do invólucro e o primeiro meio de fixação do cassete de ligação formam um sistema de encaixe do tipo furo-espiga.
[00010] De acordo com um modo de desenvolvimento da invenção, o segundo meio de fixação compreende, pelo menos, um pino de centragem e de fixação para posicionar e fixar o cassete de ligação e o dispositivo de medição através de fixação com grampo no alojamento.
[00011] Preferivelmente, o alojamento compreende uma base que compreende um primeiro recesso para a aquisição eletrônica e meios de medição, uma das paredes do referido recesso compreendendo uma abertura para a passagem do cassete de ligação.
[00012] Vantajosamente, o alojamento compreende uma primeira tampa destinada a ser fixada por solda sobre as bordas exteriores das paredes do primeiro recesso da base.
[00013] Vantajosamente, os meios eletrônicos compreendem uma placa de circuito impresso disposta de modo a ser posicionada no interior das paredes do recesso, a placa de circuito impresso compreendendo orifícios que permitem aos pinos elétricos do cassete de ligação ser engatados e passar.
[00014] Preferencialmente, a base compreende um segundo recesso com paredes no interior das quais o sensor magnético de corrente e o dispositivo de medição de corrente são posicionados.
[00015] Vantajosamente, o alojamento compreende uma segunda tampa destinada a ser fixada por solda sobre as bordas exteriores das paredes do segundo recesso da base.
[00016] O sensor magnético de corrente é ligado aos meios eletrônicos para efetuar a aquisição e gestão de corrente elétrica por pistas elétricas rígidas firmemente ligadas à base.
[00017] A invenção refere-se a um método para a montagem de um sensor de corrente mista tal como definido acima. O método de acordo com a invenção compreende as seguintes etapas: -fixação do cassete de ligação no invólucro de isolamento do dispositivo de medição de corrente, os fios da bobina sendo eletricamente conectados aos pinos elétricos do cassete; -posicionamento do conjunto formado pelo cassete de ligação e invólucro enrolado no recesso da base do alojamento, os pinos de centragem do cassete permitindo o posicionamento e fixação do cassete e o dispositivo de medição através de fixação com grampo, para o alojamento; -fixação do sensor magnético de corrente na base do alojamento; -soldagem elétrica das pistas elétricas na bobina do sensor magnético; -posicionamento da placa de circuito impresso dos meios eletrônicos de aquisição dentro das paredes do primeiro recesso; -soldagem dos pinos elétricos do cassete e dos pinos elétricos das pistas elétricas para os meios de aquisição eletrônica; -posicionamento e solda de uma primeira tampa sobre as bordas exteriores das paredes do primeiro recesso; -posicionamento e solda de uma segunda cobertura sobre as faces exteriores das paredes do segundo recesso da base.
[00018] Vantajosamente, os pinos elétricos do cassete de ligação e os pinos elétricos das pistas elétricas são soldados para os meios eletrônicos de aquisição, por brasagem de estanho a laser.
[00019] Outras vantagens e características se tornarão mais claramente evidentes a partir da descrição a seguir de uma modalidade particular da invenção, dada a título de exemplo não restritivo apenas, e representada nos diagramas em anexo, nos quais: -a figura 1 apresenta uma vista explodida de um sensor de corrente elétrica mista de acordo com uma modalidade preferida da invenção; -a figura 2 representa uma vista explodida de um dispositivo de medição de corrente de um sensor de corrente elétrica mista de acordo com a figura 1; -a figura 3 representa uma vista em perspectiva de um dispositivo de medição de corrente de um sensor de corrente elétrica mista de acordo com a figura 1; -as figuras 4 e 5 representam vistas em perspectiva detalhadas de uma modalidade do dispositivo de medição de corrente de acordo com a figura 3; -a figura 6 representa uma vista detalhada de um dispositivo de medição de corrente de um sensor de corrente elétrica mista de acordo com a figura 1; -a figura 7 representa uma vista em perspectiva dos meios eletrônicos para efetuar a aquisição e a medição da corrente elétrica de um dispositivo de medição de corrente de um sensor de corrente elétrica mista de acordo com a figura 1; -as Figuras 8 e 9 representam vistas em perspectiva de um sensor de corrente elétrica mista no curso da montagem de acordo com a figura 1; -a figura 10 representa um diagrama de funcionamento de um dispositivo de comutação de acordo com uma modalidade da invenção e que compreende um sensor de corrente elétrica mista de acordo com a figura 1.
[00020] De acordo com uma modalidade preferida, como representado na figura 1, o sensor de corrente mista 100 compreende um sensor magnético de corrente 30 e um dispositivo de medição de corrente 40 montado em um alojamento 50.
[00021] O sensor magnético de corrente 30 compreende uma bobina 31 enrolada em torno de um circuito magnético 33.
[00022] O dispositivo de medição de corrente 40 compreende uma bobina de Rogowski 41, disposta de tal forma que um circuito primário do sensor magnético 30 corresponde ao circuito principal do referido dispositivo de medição de corrente 40. A bobina de Rogowski 41 é composta por um invólucro isolante 44, sobre o qual um fio de metal é enrolado. Como um exemplo de modalidade, o referido invólucro 43 é de forma circular, oca , feito de material não magnético, rígido ou semi-rígido, de preferência de seção transversal cilíndrica ou oval. O fio de metal enrolado ao invólucro 43 é, de preferência, feito de cobre ou de uma liga à base de cobre.
[00023] O alojamento 50 é provida com um recesso central 90 permitindo a passagem do condutor de corrente ou linha 80 em que a medição da corrente é feita. Este condutor de corrente ou linha forma o circuito primário do dispositivo de medição de corrente 40.
[00024] Como representado nas figuras 1 e 7, o sensor de corrente mista 100 compreende meios eletrônicos 20 para efetuar a aquisição e a medição da corrente elétrica. Os referidos meios são fornecidos pela bobina 31 do sensor magnético 30.
[00025] De acordo com uma modalidade como representado nas figuras 2 a 7, o sensor de corrente mista 100 compreende um cassete de ligação 10 que compreende primeiro e segundo meios de ligação 11, 12.
[00026] O alojamento 50 compreende uma base 51 que compreende um primeiro recesso 52 para a aquisição eletrônica e meios de medição 20, uma das paredes do referido recesso compreendendo uma abertura 58 para a passagem do cassete de ligação 10.
[00027] Os primeiros meios de fixação 11 estão dispostos para posicionar e prender o referido cassete através de fixação com grampo do dispositivo de medição de corrente 40. O objeto da invenção é ser capaz de fixar a cassete de ligação 10 para o dispositivo de medição 40 em uma posição reproduzível facilitando assim a montagem do sensor de corrente mista 100. O invólucro isolante 43 da bobina de Rogowski 41 então compreende meios de fixação com grampo 44, concebidos para colaborar com os primeiros meio de fixação 11 do cassete de ligação 10.
[00028] Os meios de fixação com grampo 44 do invólucro 43 e os primeiros meios de fixação 11 do cassete de ligação 10 formam um sistema de encaixe do tipo furo-espiga. Esta ligação, no entanto, de preferência apresenta uma folga funcional, para absorver as diferentes alturas de bobina e, de modo a evitar tensões nos fios.
[00029] Os segundos meios de fixação 12 do cassete de ligação 10 estão dispostos para posicionar e fixar o referido cassete e o dispositivo de medição 40 através de fixação com grampo, para o alojamento 50. O objeto da invenção é o de ser capaz de fixar o conjunto formado por um cassete de ligação 10 e o dispositivo de medição 40 para o alojamento 50 em uma posição reprodutível facilitando assim a montagem do sensor de corrente mista 100.
[00030] Como um exemplo de modalidade como representado na figura 4 e 5, o segundo meio de fixação 12 compreende, pelo menos, um pino de centragem e fixação 14, para posicionar e fixar o cassete 10 e dispositivo de medição 40 através de fixação com grampo para o alojamento 50. O segundo meio de fixação compreende, de preferência, dois pinos de centragem 14, permitindo o conjunto formado pelo cassete e dispositivo de medição ser montados em um recesso 52 da base 51 do alojamento 50.
[00031] O cassete de ligação 10 compreende pinos elétricos 13, respectivamente ligados à bobina 41 e aos meios de aquisição eletrônica 20. Como um exemplo de modalidade, os pinos elétricos 13 são soldados aos meios de aquisição eletrônica 20. Um processo de solda automatizada por brasagem de estanho a laser pode ser utilizado. Os meios de aquisição eletrônicos compreendem de preferência também rebites de ligação destinados a ser ligados a um conector.
[00032] Tal como representado na figura 7, os meios eletrônicos 20 compreendem uma placa de circuito impresso disposta para ser posicionada no interior das paredes do primeiro recesso 52. A referida placa de circuito impresso é composta por orifícios 21, permitindo os pinos elétricos 13 do cassete de ligação 10 ser engatados e passar. O alojamento 50 compreende uma primeira tampa plana 55, projetada para ser fixada por soldadura sobre as bordas exteriores das paredes do primeiro recesso 52 da base 51. As bordas exteriores das paredes do primeiro recesso 52, de preferência se desenvolvem ao longo de um plano.
[00033] O alojamento compreende uma base 51 que compreende um segundo recesso 53 com paredes em cujo interior o sensor magnético de corrente 30 e o dispositivo de medição de corrente 40 são posicionados.
[00034] De acordo com uma modalidade preferida, como representado nas figuras 8 e 9, as bordas exteriores das paredes 54 são desenvolvidas em um plano. O alojamento 50 compreende uma segunda cobertura plana 57 destinada a ser fixada por soldadura sobre as bordas exteriores 54 das paredes do segundo recesso 53 da base 51.
[00035] O sensor magnético de corrente 30 é conectado aos meios eletrônicos 20 para efetuar a aquisição e a medição da corrente elétrica por pistas elétricas rígidas 56 firmemente ligadas à base 51. As pistas elétricas compreendem pinos 59 em suas extremidades. Um processo de soldagem automatizado por brasagem de estanho a laser pode ser usado para soldar os referido pinos 59 das pistas elétricas 56 à placa de circuito impresso dos meios de aquisição eletrônica 20.
[00036] A invenção também se refere a um método para a montagem de um sensor de corrente mista tal como definido acima. O método consiste em uma primeira etapa para a fixação do cassete 10 para o invólucro de isolamento 43 do dispositivo de medição de corrente 40. Os fios da bobina de Rogowski, 41 são eletricamente conectados aos pinos elétricos 13 do cassete 10.
[00037] Em uma segunda etapa, o conjunto formado pelo cassete de ligação 10 e o invólucro enrolado 43 é então posicionado e fixado no primeiro recesso 52 da base do alojamento 50. De acordo com esta modalidade, dois pinos de centragem 14 do cassete de ligação 10 permitem o posicionamento e fixação por fixação com grampo do referido cassete 10 e do dispositivo de medição 40 para o alojamento 50.
[00038] A etapa seguinte consiste em fixar o sensor magnético de corrente 30 na base do alojamento 50. Meios de fixação 36 permitem que o sensor magnético 30 e o dispositivo de medição de corrente 40 sejam fixados à base do alojamento 50. Uma conexão elétrica é feita entre as pistas elétricas 56 e a bobina 31 do sensor magnético 30. A conexão também pode ser feita, por exemplo, por soldadura elétrica.
[00039] De acordo com uma modalidade, os meios de fixação 36 não são capazes de ser retirados e podem ser apresentados na forma de pregos. Por meio deste tipo de meios de fixação, a utilização habitual de uma vedação de compensação não é útil para fixar o sensor magnético 30 e dispositivo de medição de corrente 40.
[00040] A placa de circuito impresso de meios de aquisição eletrônica 20 é então posicionada no interior das paredes do primeiro recesso 52. Os pinos elétricos 13 do cassete de ligação 10 passa através dos orifícios 21 presentes no circuito. Os pinos elétricos 59 das pistas elétricas 56 também passam através de orifícios 21 do referido circuito. Todos os pinos elétricos 13, 59 são então de preferência soldados por um processo de soldadura automatizado através de brasagem de estanho a laser. Uma primeira tampa 55 é, então, posicionada sobre as bordas exteriores das paredes do primeiro recesso 52. As bordas exteriores, de preferência, desenvolvem-se em um plano. A primeira tampa 55 se desenvolvendo em um plano é então soldada nas referidas bordas.
[00041] Em uma última etapa, uma segunda tampa 57 é posicionada sobre as bordas exteriores 54 das paredes do segundo recesso 53 da base 51. A segunda tampa desenvolvendo-se em um plano é então soldada sobre as referidas bordas exteriores 54.
[00042] Tal como representado na figura 10, um ou mais sensores de corrente mistas 100 podem, então, ser integrados em um dispositivo de desengate elétrico 60 concebido para comandar um dispositivo de comando 70, tal como um disjuntor. O disjuntor 70 é equipado com condutores de corrente elétrica ou linhas 80. O dispositivo de comando 70 compreende um mecanismo de abertura 72 de contatos elétricos 71.
[00043] Os sensores magnéticos de corrente 30 são então, ligados ao alojamento da fonte de alimentação geral 68 do dispositivo de desengate 60. Os meios de fornecimento de energia 68 são, assim, ligados ao referido sensor de corrente mista 100 para receber pelo menos um sinal de fornecimento de energia.
[00044] Os dispositivos de medição de corrente 40 de acordo com a invenção são conectados com os meios de processamento gerais 69. Os meios de processamento 69 são, assim, ligados ao referido sensor de corrente mista 100 para receber, pelo menos, um sinal representativo de uma corrente primária que flui nas linhas 80.
[00045] Os meios de processamento geral 69 são eles próprios, fornecidos pelo alojamento de fornecimento de energia geral 68. Tal como representado na figura 10, vários polos elétricos de uma instalação podem compreender, cada, um sensor de corrente mista 100 compreendendo um sensor magnético de corrente 30 e um dispositivo de medição de corrente 40. Se os meios de processamento geral 69 recebem, através dos dispositivos de medição de corrente 40, a informação de falha presente em uma das linhas 80, uma ordem de comando para realizar a abertura dos contatos 71 pode ser enviada para o mecanismo de abertura 72 por meio de um relê 73.
Claims (12)
1. Sensor de corrente mista (100) compreendendo: -um alojamento (50): -um sensor magnético de corrente (30), com uma bobina (31) enrolada em torno de um circuito magnético (33); -um dispositivo de medição de corrente (40) que compreende uma bobina de Rogowski (41) disposto de tal forma que um circuito primário do sensor magnético (30) corresponde ao circuito principal do referido dispositivo de medição de corrente (40), -meios eletrônicos (20) para a realização de aquisição e medição da corrente elétrica, os referidos meios sendo fornecidos pela bobina (31) do sensor magnético (30); o sensor sendo caracterizadopelo fato de compreender um cassete de ligação (10) compreendendo: -primeiros meios de fixação (11), dispostos para posicionar e prender o referido cassete por encaixe em uma invólucro isolante (43) do dispositivo de medição (40); o referido quadro compreendendo meios de encaixe (44) adequados para colaborar com os primeiros meios de fixação (11) do cassete de ligação (10); -segundos meios de fixação (12), dispostos para posicionar e prender o referido cassete e dispositivo de medição (40) por fixação com grampo no alojamento (50); -pinos elétricos (13) ligados respectivamente à bobina de Rogowski (41) e aos meios de aquisição eletrônica.
2. Sensor de corrente mista de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a bobina de Rogowski (41) é composta por um invólucro isolante (43), no qual um fio de metal é enrolado, o referido invólucro compreendendo meios de fixação com grampo (44) destinado a colaborar com os primeiros meios de fixação (11) do cassete de ligação (10).
3. Sensor de corrente mista de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que os meios de fixação com grampo (44) do invólucro (43) e os primeiros meios de fixação (11) do cassete de ligação (10) formam um sistema de encaixe do tipo furo-espiga.
4. Sensor de corrente mista de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que os segundos meios de fixação (12) compreendem pelo menos um pino de centragem e de fixação (14) para posicionar e fixar o cassete de ligação (10) e o dispositivo de medição (40) por fixação com grampo no alojamento (50).
5. Sensor de corrente mista de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o alojamento (50) compreende uma base (51) compreendendo um primeiro recesso (52) para a aquisição eletrônica e meios de medição (20), uma das paredes do referido recesso compreendendo uma abertura (58) para a passagem do cassete de ligação (10).
6. Sensor de corrente mista de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o alojamento (50) compreende uma primeira tampa (55) destinada a ser fixada por soldadura sobre as bordas exteriores das paredes do primeiro recesso (52) da base (51).
7. Sensor de corrente mista de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que os meios eletrônicos (20) compreendem uma placa de circuito impresso disposta de modo a ser posicionada no interior das paredes do recesso (52), a placa de circuito impresso compreendendo orifícios (21), permitindo a passagem e encaixe dos pinos elétricos (13) do cassete de ligação (10).
8. Sensor de corrente mista de acordo a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a base (51) compreende um segundo recesso (53), com paredes no interior das quais o sensor magnético de corrente (30) e o dispositivo de medição de corrente (40) são posicionados.
9. Sensor de corrente mista de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o alojamento (50) compreende uma segunda tampa (57) destinada a ser fixada por soldadura sobre as bordas exteriores (54) das paredes do segundo recesso (53) da base (51).
10. Sensor de corrente mista de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o sensor magnético de corrente (30) é ligado aos meios eletrônicos (20) para a realização de aquisição e gestão da corrente elétrica por pistas elétricas rígidas (56) fixadas à base (51).
11. Método para a montagem de um sensor de corrente mista de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que ele compreende as seguintes etapas: -fixar o cassete de ligação (10) no invólucro de isolamento (43) do dispositivo de medição de corrente (40), os fios da bobina (41) sendo ligados eletricamente aos pinos elétricos (13) do cassete (10); -posicionar o conjunto formado pelo cassete de ligação (10) e invólucro enrolado (43) no recesso (52) da base do alojamento (50), dois pinos de centragem (14) do cassete de ligação (10) permitindo o posicionamento e fixação do cassete de ligação (10) e do dispositivo de medição (40) por fixação com grampo no alojamento (50); -fixar o sensor magnético de corrente (30) na base do alojamento (50); -soldar eletricamente as pistas elétricas (56) para a bobina (31) do sensor magnético (30); -posicionar a placa de circuito impresso dos meios eletrônicos de aquisição (20) no interior das paredes do primeiro recesso (52); -soldar os pinos elétricos (13) do cassete (10) e os pinos elétricos (59) das pistas elétricas (56) para os meios eletrônicos de aquisição (20); -posicionar e soldar uma primeira tampa (55) sobre as bordas exteriores das paredes do primeiro recesso (52); -posicionar e soldar uma segunda tampa (57) sobre as bordas exteriores (54) das paredes do segundo recesso (53) da base (51).
12. Método de montagem de acordo a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que os pinos elétricos (13) do cassete de ligação (10) e os pinos elétricos (59) das pistas elétricas (56) são soldados em meios eletrônicos de aquisição (20) por brasagem de estanho a laser
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