BR102014016342A2 - dispositivo de sensor de corrente, e método de fabricação do mesmo - Google Patents

Abstract

dispositivo de sensor de corrente, e método de fabricação do mesmo. a presente invenção refere-se a um dispositivo de sensor de corrente com pelo menos dois sensores de corrente, implementados em um suporte em formato de anel que pode ser aberto, e um método de fabricação do mesmo, de acordo com o preâmbulo das reivindicações 1 e 11. a fim de otimizar o dispositivo de sensor de corrente no formato estrutural, a fim de melhorar a fabricação, pela alta precisão resultante. isso é realizado pela invenção visto que mais de dois sensores de corrente são dispostos em uma disposição tipo corrente no suporte em formato de anel, e que os sensores de corrente são eletricamente conectados em série.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE SENSOR DE CORRENTE, E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DO MESMO".

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de sensor de corrente com pelo menos dois sensores de corrente, implementados em um suporte em formato de anel que pode ser aberto, e um método de fabricação do mesmo, de acordo com o preâmbulo das reivindicações 1 e 11.

[002] Sistemas de sensor de corrente atuais utilizados para dispositivos de sensor de corrente de núcleo dividido utilizam basicamente três acessórios de construção. Primeiro, encontra-se um dispositivo de sensor de corrente flexível, como o ilustrado na figura 7 (estado da técnica), com um mecanismo de travamento que pode ser aberto e que consiste de uma bobina flexível, uma parte de travamento macho, uma parte de travamento fêmea e um cabo de saída.

[003] Esse conceito permite a montagem muito fácil, mas apresenta desvantagens de duas metades sólidas que são eletricamente interconectadas por algum tipo de conector, para alcançar o circuito interno fechado e o cabo de saída. Esse conceito permite tanto uma boa precisão quanto uma montagem fácil, mas por um preço significativamente mais alto e um desenho mais complexo. Os dispositivos de medição como os ilustrados na figura 9, feitos geralmente de duas metades sólidas montadas juntas utilizando-se uma articulação e interconectadas eletricamente por algum tipo de cabo localizado fora do corpo do dispositivo para alcançar o circuito interno fechado, um sistema de travamento e um cabo de saída. Esse conceito permite uma boa precisão e boa montagem na linha medida, mas por um custo elevado, um desenho mais complexo e um risco aumentado de danos ao cabo de interconexão.

[004] A fim de se utilizar esses acessórios básicos para sensores atuais, é o objetivo da invenção se otimizar o dispositivo de sensor de corrente no formato estrutural, a fim de melhorar a fabricação, pela alta precisão resultante.

[005] Isso é realizado pela invenção, com as características da reivindicação 1.

[006] Modalidades adicionais são fornecidas pelas reivindicações dependentes de 2 a 10.

[007] Um método de fabricação de tal dispositivo de sensor de corrente é fornecido pelas características da reivindicação 11.

[008] Modalidades adicionais são descritas nas reivindicações dependentes adicionais.

[009] A ideia básica da invenção é que mais de dois sensores de corrente sejam dispostos em uma disposição tipo corrente no suporte em formato de anel, e que os sensores de corrente sejam eletricamente conectados em série.

[0010] Em uma modalidade vantajosa, os sensores de corrente são pelo menos parcialmente bobinas lineares, que são conectadas em série como dito acima.

[0011] Uma modalidade vantajosa adicional é que o suporte em formato de anel é dividido em dois elementos de meio anel que são mecanicamente conectados por uma articulação.

[0012] Logo, isso resulta no fato de consistir de uma corrente de espirais pelo menos parcialmente lineares conectados em série, o que permite a abertura do dito dispositivo pelo menos entre o primeiro e o último espiral linear e permite flexibilidade da parte restante a fim de realizar a abertura necessária sem desconectar o circuito a ser medido.

[0013] Adicionalmente é vantajoso que a interconexão contínua elétrica entre um primeiro grupo de sensores de corrente em um primeiro elemento de meio anel e um segundo grupo de sensores de cor- rente em um segundo elemento de meio anel seja fornecida por cabos de interconexão, que são dimensionados em seu comprimento de tal forma que libere um comprimento de reservatório dos cabos de interconexão durante a abertura do anel do dispositivo de sensor de corrente através da articulação.

[0014] Em uma modalidade vantajosa adicional, os espirais lineares são dispostos de tal forma que tenham um espaço igual entre cada um dos mesmos.

[0015] Uma modalidade vantajosa adicional é que o suporte em formato de anel juntamente com os sensores de corrente dispostos no mesmo que são cobertos por um alojamento em formato de anel correspondente e que o alojamento dos ditos espirais lineares seja feito de um material pelo menos parcialmente condutor ou tenha um tratamento de superfície interna ou externa pelo menos parcialmente condutor.

[0016] Uma modalidade vantajosa adicional é que o alojamento em formato de anel seja funcionalmente o suporte mencionado acima da disposição de sensor de corrente, e o alojamento propriamente dito seja dividido nos dois elementos de meio anel mencionados acima, conectados mecanicamente pela articulação.

[0017] De acordo com uma fiação, que suporta a invenção de uma forma vantajosa, o condutor de retorno anda para trás a partir do último para o primeiro espiral através do centro de cada espiral na disposição de corrente dos espirais ou pelo menos em torno de cada espiral.

[0018] A fim de suportar a construção inventiva mencionada acima, o dispositivo de sensor pode, adicionalmente, ser flexível em formato de modo que possa ser pelo menos parcialmente dobrado em cada espaço entre cada espiral ou pode ser feito como uma solução rígida possuindo pelo menos duas partes separáveis com pelo menos um ponto de conexão conectando os fios internos e os espirais.

[0019] Aiternativamente, os espirais podem ter um núcleo ferro-magnético ou o material de núcleo pode ser qualquer tipo de material não magnético.

[0020] As vantagens em detalhes são descritas abaixo no contexto das figuras.

[0021] De acordo com o método de fabricação de tal dispositivo de sensor de corrente, as características básicas da invenção são que o dispositivo de sensor é baseado no uso do princípio de espiral Ro-gowski, utilizando pelo menos dois espirais lineares conectados em série que permite a divisão do dito dispositivo entre os ditos espirais e possuem o desenho que pode ser aberto pelo uso de um sistema de posicionamento de fio e vedação de modo que vede uma cavidade principal em cada parte do dito dispositivo durante a fixação pelo material de proteção e fixação o que evita o vazamento de tal material em torno dos fios de interconexão pela utilização de uma combinação de encaixes finos e pinos de vedação, utilizados durante a fixação pelo material de viscosidade mais baixa, que também posiciona os fios de interconexão perto do centro da cavidade projetada para a proteção de alça de fio.

[0022] Em uma modalidade vantajosa adicional do método é considerado que, para um material de viscosidade maior, os pinos de vedação podem não ser utilizados e/ou encaixes podem ser encurtados.

[0023] Uma modalidade vantajosa adicional é que é projetado para um prolongamento mínimo dos fios de interconexão durante a abertura do dito dispositivo de sensor pelo posicionamento do eixo geométrico rotativo de articulação o mais perto possível do diâmetro externo do dito dispositivo de sensor.

[0024] Adicionalmente é dito que consiste de uma parte plana e um pino rotativo que é parte da dita articulação.

[0025] A invenção e ilustrada nas figuras de 1 a 6.

[0026] O estado da técnica é ilustrado nas figuras de 7 a 9.

[0027] A figura 1 é uma parte superior: dispositivo de sensor de corrente consistindo de uma corrente de espirais lineares e a parte inferior e um dispositivo de sensor de corrente com alojamento; A figura 2 é uma vista em perspectiva do dispositivo de sensor de corrente; A figura 3 é uma parte superior possuindo um alojamento do dispositivo de sensor de corrente e a parte inferior é um detalhe da articulação; A figura 4 é um detalhe da articulação com a disposição de cabo; A figura 5 é uma vista detalhada para dentro da articulação a partir da vista em perspectiva; A figura 6 é um detalhe da articulação e da disposição de cabo; A figura 7 é um estado da técnica; A figura 8 é um estado da técnica; A figura 9 é um estado de técnica.

[0028] A figura 1 exibe uma modalidade da invenção, onde a construção do dispositivo de sensor de corrente de núcleo dividido ou que pode ser aberto, otimizado no ponto de vista de formato, fabricação, montagem e ergonomia, é ilustrada. O desenho que pode ser aberto de um dispositivo de sensor de corrente, referente à invenção, fornece a vantagem de se montar esse dispositivo diretamente no local de medição desejado sem a necessidade de se desmontar o circuito. A construção desse dispositivo de sensor de corrente que pode ser aberto pode ser sólida ou pelo menos parcialmente flexível para alcançar a melhor precisão de valores medidos. Na parte superior da figura 1, a solução proposta é a utilização de uma corrente de pequenos espirais 21 conectados em série com um espaço igual 22 entre cada um dos espirais.

[0029] A fim de se alcançar uma melhor precisão, é muito importante se manter a simetria, isso é, o mesmo espaço ou distância 22 entre o espiral linear 21. No caso de a boa simetria ser alcançada, resultados excelentes na precisão de medição serão notados. A fim de se reduzir o efeito de campos magnéticos dispersos, vale se utilizar o condutor de retorno 23 passando do último espiral 26 de volta para o primeiro 25 através do centro de cada espiral na corrente. A fim de se criar o dispositivo de sensor de corrente que pode ser aberto, é vantajoso se ter a abertura entre o primeiro espiral linear 25 e o último espiral linear 26 na corrente desses espirais visto que não precisa haver qualquer fio diretamente entre os mesmos. A parte inferior da figura 1 ilustra a construção inventiva comumente com o alojamento que segue a distribuição ou localização mecânica básica de vários espirais como ilustrado na parte superior da figura 1.

[0030] Como seria mais complexo se proteger cada espiral individual e fios contra distúrbios externos, é vantajoso se utilizar um alojamento 30, como ilustrado na parte inferior da figura 1, tal como os ditos espirais feitos de algum material pelo menos parcialmente condutor ou possuindo um tratamento de superfície condutor ou um material de proteção adicional em torno do alojamento.

[0031] A figura 2 ilustra o alojamento de sensor já exibido na figura 1 em uma vista em perspectiva. É ilustrada a construção de dispositivo de sensor de corrente que pode ser aberto otimizada em termos de formato, fabricação, montagem e ergonomia, como já destacado acima. O desenho que pode ser aberto do dispositivo de sensor de corrente, como já dito anteriormente, fornece vantagens de montagem desse dispositivo diretamente no local de medição desejado sem necessidade de desmonte do circuito. A construção desse dispositivo de sensor de corrente que pode ser aberto é sólida para alcançar uma alta precisão dos valores medidos. A construção da estrutura do dispositivo deve ser feita a partir de material termoplástico, material de termo assentamento ou material metálico com um tratamento de proteção elétrica ou material com propriedades protetoras. O elemento de medição com base no espiral Rogowski contém vários espirais lineares pequenos que permitem a implementação fácil de um plano divisório entre dois de seus espirais lineares. Ambas as metades do dispositivo de sensor de corrente que pode ser aberto utilizam articulação para interconexão mecânica e fios para interconexão elétrica e também fornecem proteção para os fios de interconexão escondidos. O número de partes utilizadas é reduzido pelo agrupamento das funções e desenho em geral é feito com relação à produção fácil e processo de montagem. O sistema de tratamento e a articulação são uma parte integral de ambas as metades. Ambos o cabo fixo ou destacável devem ser utilizados nesse desenho.

[0032] O dispositivo de corrente que pode ser aberto inventado consiste de duas partes básicas 121, 122 feitas como um envoltório a partir de material termoplástico, de termoassentamento ou metálico com tratamento ou material de proteção elétrica com propriedades de proteção, duas partes de cobertura 123, 124, como ilustrado na figura 3, a partir do mesmo material ou material com propriedades de proteção similares que combinam uma função de proteção de campo elétrico, proteção mecânica e o pino 132 da articulação 128 na figura 3, a-lém do conector de saída ou cabo fixo 125, elemento de sensor de corrente 126 com base no princípio de espiral Rogowski e material de fixação 127 preenchido dentro de ambas as partes básicas 121, 122 do dito dispositivo de sensor para a fiação do elemento de sensor 126 e proteção mecânica.

[0033] Na figura 3 na parte inferior, que exibe os detalhes da arti- culação 128, ambas as partes básicas do dito dispositivo de sensor são unidas pela articulação 128 equipada com um batente 131 que deve ser projetado para vários ângulos de abertura 139 a fim de evitar danos aos fios de interconexão 134 levando através do sistema de vedação 129 e vedado e posicionado no centro das ditas partes básicas 121, 122 (fundo do canal de vedação 136) por pinos de vedação 135, que são ilustrados nas figuras 4, 5 e 6 em uma vista mais detalhada. Os fios são montados na posição aberta do dispositivo e se o dispositivo for fechado, então os fios são dobrados em uma alça 137 cujas dimensões são menores do que o espaço disponível na cavidade não fundida 138 sob a articulação. Se o dispositivo de sensor estiver fechado, todas as partes do circuito de sensor são cobertas pelas ditas duas partes básicas e duas partes de cobertura 121, 122, 123, 124 para garantir a função adequada do dito dispositivo de sensor. A posição fechada é garantida pelo prendedor no sistema 130. Esse ângulo de espaço ou abertura 22 é criado também de forma importante entre o primeiro e o último espiral. Isso é bem importante para utilizar os fios interconectados apenas em um lado.

[0034] O estado da técnica é ilustrado nas figuras de 7 a 9. Os sistemas atualmente conhecidos e utilizados para dispositivos de sensor divididos utilizam basicamente três sistemas de construção. Um dispositivo de sensor de corrente flexível ilustrado na figura 7 (estado da técnica) é utilizado com o mecanismo de travamento que pode ser a-berto que consiste de um espiral flexível 1, uma parte de travamento macho 2, uma parte de travamento fêmea 3 e um cabo de saída 4. Esse conceito permite uma montagem muito fácil, mas apresenta desvantagens em termos de uma pior precisão causada por um formato não exatamente redondo e estável.

[0035] Um dispositivo de medição, como o ilustrado na figura 8 (estado da técnica), é feito geralmente de duas metades sólidas 5, 6 interconectadas eletricamente por algum tipo de conector 7 para alcançar um circuito interno fechado e um cabo de saída 8. Esse conceito permite tanto uma boa precisão quando uma fácil montagem, mas por um preço significativamente mais alto e um desenho mais complexo. Um dispositivo de medição, como o ilustrado na figura 9, é criado geralmente a partir de duas metades sólidas 9, 10 montadas juntas utilizando-se uma articulação 11 e interconectadas eletricamente por algum tipo de cabo 12 localizado fora do corpo de dispositivo para alcançar o circuito interno fechado, sistema de tratamento 13 e cabo de saída 14. Esse conceito permite uma boa precisão e uma fácil montagem na linha medida, mas por um preço maior, um desenho mais complexo e um risco aumentado de danos ao cabo de interconexão.

[0036] Como uma descrição conclusiva da invenção, de forma adjacente ao estado da técnica, pode ser destacada que a solução convencional do espiral Rogowski flexível que pode ser aberto (RC) que é continuamente enrolado no primeiro espiral normalmente flexível com descontinuidade entre o começo e o final, que causa problemas para se obter uma boa precisão. A proteção é normalmente realizada pela camada adicional e é coberta por algum isolamento. Esse é o fato pelo estado da técnica, como ilustrado.

[0037] Ao contrário, a invenção é diferente no sentido que os espirais Rogowski de acordo com essa invenção consistem de vários espirais lineares pequenos, onde o espaço entre os espirais é distribuído de forma regular. A construção permite se alcançar uma alta precisão e é a melhor construção no caso de uma abertura ser necessária. A abertura é feita entre o primeiro e o último espiral e, dessa forma, não possui qualquer efeito negativo na precisão e posição do condutor primário dentro do espiral. A proteção é feita pela cobertura semicon-dutora ou condutora propriamente dita, que serve ao mesmo tempo como dispositivo de posicionamento para os espirais lineares.

[0038] O ponto principal de acordo com o método de fabricação e posicionamento dos detalhes funcionais para abertura do dispositivo de sensor é descrever o sistema de posicionamento de fios internos e articulação, que devem permitir a abertura fácil e confiável, mas ao mesmo tempo protegendo os fios contra danos. É projetado também de modo que o material de enchimento não vaze para fora durante o processo de fixação, de modo que seja facilmente fabricado.

[0039] Logo, a primeira proposta é focar mais no desenho de espirais lineares, a despeito de o segundo estarem descrevendo a capacidade de abertura e construção da cobertura para permitir a abertura e produção fácil, além de aspectos de fabricação.

Sinais de Referência 1 espiral flexível (estado da técnica) 2 parte de travamento macho (estado da técnica) 3 parte de travamento fêmea (estado da técnica) 4 cabo de saída (estado da técnica) 5 metades sólidas (estado da técnica) 6 metades sólidas (estado da técnica) 7 conector (estado da técnica) 8 cabo de saída (estado da técnica) 9 metades sólidas (estado da técnica) 10 metades sólidas (estado da técnica) 11 articulação (estado da técnica) 12 cabo (estado da técnica) 13 sistema de travamento (estado da técnica) 14 cabo de saída (estado da técnica) 21 espirais pequenos 22 espaço ou distância igual 23 condutor de retorno 25 primeiro espiral linear (na disposição de corrente de uma série de espirais) 26 último espiral linear (na disposição de corrente de uma série de espirais) 30 alojamento 121 parte básica 122 parte básica 123 parte de cobertura 124 parte de cobertura 125 conector de saída ou cabo fixo 126 elemento de sensor 127 material de fixação 128 articulação 129 sistema de vedação 130 sistema de fixação 131 batente, elemento de batente 132 pino 134 fios de interconexão 135 pinos de vedação 136 canal de vedação 137 alça 138 cavidade não fundida 139 ângulo de abertura.

REIVINDICAÇÕES

Claims (14)

1. Dispositivo de sensor de corrente com pelo menos dois sensores de corrente, implementado em um suporte em formato de anel que pode ser aberto, caracterizado pelo fato de que mais de dois sensores de corrente serem dispostos em uma disposição tipo corrente no suporte em formato de anel, e que os sensores de corrente são eletricamente conectados em série.

2. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os sensores correntes serem pelo menos parcialmente espirais lineares, que são conectados em serie como mencionado acima.

3. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suporte em formato de anel ser dividido em dois elementos de meio anel, que são mecanicamente conectados por uma articulação.

4. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a interconexão contínua elétrica entre um primeiro grupo de sensores de corrente em um primeiro elemento de meio anel e um segundo grupo de sensores de corrente em um segundo elemento de meio anel ser fornecido pelos cabos de interconexão, que são dimensionados em seu comprimento como tal, de modo que libere um comprimento de reservatório dos cabos de interconexão durante a abertura do anel de dispositivo de sensor de corrente através da articulação.

5. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os espirais lineares serem dispostos de modo que tenham um espaço igual entre cada um dos mesmos.

6. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o suporte em formato de anel juntamente com os sensores de corrente dispostos no mesmo serem cobertos por um alojamento em formato de anel correspondente e de o alojamento dos ditos espirais lineares feitos de um material pelo menos parcialmente condutor ou possuir pum tratamento de superfície interna ou externa parcialmente condutor.

7. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o alojamento em formato de anel ser funcionalmente o suporte mencionado acima da disposição de sensor de corrente, e de o alojamento propriamente dito ser dividido em dois elementos de meio anel mencionados acima, conectados mecanicamente pela articulação.

8. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com as reivindicações mencionadas acima, caracterizado pelo fato de que o condutor de retorno andar para trás a partir do último para o primeiro espiral através do centro de cada espiral na disposição de corrente dos espirais ou pelo menos em torno de cada espiral.

9. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com uma das reivindicações mencionadas acima, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de sensor poder ser flexível em formato de modo que posas pelo menos parcialmente dobrar em cada espaço entre cada espiral ou poder ser feito como uma solução rígida possuindo pelo menos duas partes separáveis com pelo menos um ponto de conexão conectando os fios internos e espirais juntos.

10. Dispositivo de sensor de corrente, de acordo com uma das reivindicações mencionadas acima, caracterizado pelo fato de que os espirais poderem ter um núcleo ferromagnético ou o material de núcleo poder ser qualquer tipo de material não magnético.

11. Método de fabricação de um dispositivo de sensor de corrente, como definido pelo menos em uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de sensor ser baseado no uso de princípio de espiral Rogowski, utilizando pelo menos dois espirais lineares (126) conectados em série que permite a divisão do dito dispositivo entre os ditos espirais e possuir um desenho que pode ser aberto pelo uso de um sistema de vedação e posicionamento de fio de modo que vede uma cavidade principal em cada parte do dito dispositivo durante a fixação pelo material protetor e de fixação (127) que evita o vazamento de tal material em torno dos fios de intercone-xão (134) pela utilização de uma combinação de encaixes finos (136) e pinos de vedação (135), utilizados durante a fixação por material de viscosidade mais baixa, que também posiciona os fios de interconexão próximos ao centro da cavidade (138) projetada para a proteção da alça de fio (137).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que para um material de maior viscosidade os pinos de vedação (135) poderem não ser utilizados e/ou encaixes (136) poderem ser encurtados.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ser projetado para um prolongamento mínimo dos fios de interconexão (134) durante a abertura do dito dispositivo de sensor pelo posicionamento do eixo geométrico de rotação da articulação (128) o mais perto possível do diâmetro externo do dito dispositivo de sensor.

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de consistir de uma parte plana (133) e um pino rotativo (132) que é parte da dita articulação (128).