BR102015018132B1

BR102015018132B1 - Medidor de utilidade

Info

Publication number: BR102015018132B1
Application number: BR102015018132-9A
Authority: BR
Inventors: Subramanyam Satyasurya Chamarti; Steven Lee Bietz
Original assignee: Aclara Meters Llc
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2022-03-29
Also published as: CA2897856A1; CA2897856C; HK1218577A1; BR102015018132A2; JP2022168168A; CN105319429A; MX348633B; EP2980592A1; JP2020190576A; MX2015009815A; JP2016033512A

Abstract

MEDIDOR DE UTILIDADE. São revelados um medidor de utilidade e métodos relacionados. O medidor de utilidade inclui um dispositivo de sensor posicionado ao redor de um condutor para detectar a corrente que flui através do condutor. O dispositivo de sensor inclui um substrato não magnético, uma bobina que compreende uma pluralidade de voltas enroladas ao redor do substrato e um material dielétrico que tem uma constante dielétrica e posicionado entre a bobina e o condutor. O medidor de utilidade também inclui uma placa de controle de medidor em comunicação com o dispositivo de sensor para determinar uma quantidade de eletricidade transmitida através do condutor a partir da fonte de alimentação para o usuário ao longo do tempo. A constante dielétrica do material dielétrico é selecionada para reduzir um acoplamento capacitivo entre a bobina e o condutor e para reduzir uma sensibilidade do dispositivo do sensor de modo que a placa de controle de medidor compreenda somente um coeficiente de calibragem para calibrar o dispositivo de sensor acima de uma faixa de corrente.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, em geral, a métodos e dispositivos de sensor e, mais particularmente, à detecção de corrente através de um condutor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Pelo menos alguns medidores de utilidade conhecidos são usados para medir eletricidade fornecida a partir de uma fonte de alimentação para um usuário. A fim de permitir que uma quantidade de energia fornecida para um usuário seja medida com precisão, medidores de utilidade incluem, em geral, um ou mais dispositivos de sensor para detectar corrente que flui através de um condutor entre a fonte de alimentação e o usuário. Quando incluído em um medidor de utilidade, o dispositivo de sensor é destinado a funcionar com precisão através de uma faixa operacional de tensões e/ou correntes.

[003] Diversos tipos de dispositivos de sensor de corrente conhecidos são usados em medidores de utilidade. Por exemplo, pelo menos alguns dispositivos de sensor transformadores conhecidos incluem um núcleo de ímã com fio de ímã enrolado no mesmo para detectar corrente que flui através de um condutor. Os dispositivos de sensor de corrente incluindo transformadores, no entanto, são conhecidos, em geral, como sendo volumosos e caros. Os dispositivos de sensor de corrente com núcleos magnéticos podem ser vulneráveis a campos magnéticos externos. A exposição a campos magnéticos externos reduz a precisão de dispositivos de sensor de corrente de núcleo magnético, e em alguns casos a precisão pode ser reduzida ao ponto em que o dispositivo de corrente registra somente tão pouco quanto 8% da corrente que o dispositivo de corrente deveria estar detectando. Os ciclos de temperatura podem também afetar o núcleo magnético de sensores de corrente e causar impulso magnético que reduz a precisão do sensor de corrente.

[004] Outro exemplo de um dispositivo de sensor de corrente conhecido é uma bobina de Rogowski. As bobinas de Rogowski incluem uma bobina e são geralmente menores do que os dispositivos de sensor transformadores. No entanto, as bobinas Rogowski são conhecidos para prover somente precisão limitada durante as condições de corrente baixa e/ou de corrente alta através de uma faixa de tensões. Como resultado, durante fabricação, medidores de utilidade com bobinas de Rogowski conhecidas são geralmente submetidos a processos múltiplos de calibragem para minimizar os efeitos dessas imprecisões. Apesar de esses processos de calibragem repetida pode reduzir as imprecisões de tais dispositivos de sensor, os processos também aumentam o tempo e custos de fabricação dos medidores de utilidade.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[005] Em uma realização, é fornecido um medidor de utilidade para uso na transmissão de energia elétrica a partir de uma fonte de alimentação para um usuário. O medidor de utilidade inclui um dispositivo de sensor posicionável pelo menos parcialmente ao redor de um condutor para detectar corrente que flui através do condutor e para produzir um sinal representativo da corrente detectada. O dispositivo de sensor inclui um substrato não magnético, uma bobina que compreende uma pluralidade de voltas enroladas ao redor do substrato em que a bobina define uma abertura através do qual o condutor deve ser recebido, e um material dielétrico que tem uma constante dielétrica e posicionado adjacentemente à bobina e pelo menos parcialmente dentro da abertura de modo que o material dielétrico está entre a bobina e o condutor quando o condutor é recebido através da abertura. O medidor de utilidade também inclui uma placa de controle de medidor em comunicação com o dispositivo de sensor para receber o sinal representativo da corrente detectada a partir do dispositivo de sensor e para determinar uma quantidade de eletricidade transmitida através do condutor a partir da fonte de alimentação para o usuário durante o tempo. A constante dielétrica do material dielétrico é selecionada para reduzir um acoplamento capacitivo entre a bobina e o condutor e para reduzir consequentemente uma sensibilidade do dispositivo de sensor de modo que a placa de controle do medidor compreenda somente um coeficiente de calibragem para calibrar o dispositivo de sensor acima de uma faixa de corrente, e em que a faixa de corrente seja cerca de 2,0 A até cerca de 25.000 A.

[006] Em outra realização, é provido um método para fabricar um medidor de utilidade para uso na transmissão de energia elétrica a partir de uma fonte de alimentação para um usuário. O método inclui fornecer um dispositivo de sensor posicionável pelo menos parcialmente ao redor de um condutor para detectar a corrente que flui através do condutor e para produzir um sinal representativo da corrente detectada. Fornecer o dispositivo de sensor inclui formar uma bobina que compreende uma pluralidade de voltas enroladas ao redor de um substrato não magnético em que a bobina define uma abertura através da qual o condutor deve ser recebido, e posicionar um dielétrico adjacente à bobina e pelo menos parcialmente dentro da abertura de modo que o material dielétrico está entre a bobina e o condutor quando o condutor é recebido através da abertura. O método também inclui conectar uma placa de controle de medidor com o dispositivo de sensor para receber o sinal representativo da corrente detectada a partir do dispositivo de sensor e para determinar uma quantidade de eletricidade transmitida através do condutor a partir da fonte de alimentação para o usuário durante o tempo, e selecionar o material dielétrico de modo que uma constante dielétrica do material dielétrico reduz um acoplamento capacitivo entre a bobina e o condutor e consequentemente reduz uma sensibilidade do dispositivo de sensor de modo que a placa de controle do medidor compreenda somente um coeficiente de calibragem para calibrar o dispositivo de sensor acima de uma faixa de corrente onde a faixa de corrente seja cerca de 2,0 A até cerca de 25.000 A.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A Figura 1 é um diagrama de bloco de um medidor de utilidade incluindo um dispositivo de sensor.

[008] A Figura 2 é uma vista desmontada parcialmente do dispositivo de sensor mostrado na Figura 1.

[009] A Figura 3 é uma vista em perspectiva do dispositivo de sensor mostrado na Figura 1.

[010] A Figura 4 é uma vista plana do dispositivo de sensor mostrado na Figura 1.

[011] A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um substrato e serpentina usada com o dispositivo de sensor mostrado na Figura 1.

[012] A Figura 6 é uma vista de seção transversal de uma bobina que pode ser usada com o dispositivo de sensor mostrado na Figura 1.

[013] A Figura 7 é um diagrama de circuito de uma bobina e escudos que podem ser usados com o dispositivo de sensor mostrado na Figura 1.

[014] A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de sensor incluindo quatro cabos de chumbo.

[015] A Figura 9 é um diagrama de circuito de bobina e escudos que podem ser usados com o dispositivo de sensor mostrado na Figura 8.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[016] A Figura 1 ilustra um diagrama de bloco de um medidor de utilidade 10. Em uma realização, medidor de utilidade 10 inclui um dispositivo de sensor 12, um condutor 14, e uma placa de controle de medidor 17 acoplado ao dispositivo de sensor 12. O condutor 14 pode incluir uma barra de barramento, fio multifilamento, fio de filamento único, cabo, ou outro condutor adequado para transmitir eletricidade a partir de uma fonte de alimentação para um usuário de potência. A fonte de alimentação pode incluir, sem limitação, uma grade elétrica e/ou um sistema de gerador de energia, tal como um motor de turbina a gás, uma turbina hidroelétrica, uma turbina de vento, um painel solar, e/ou outro sistema de geração e/ou de transmissão adequado. A fonte de alimentação pode incluir também uma grade inteligente em comunicação com placa de controle do medidor 17. Um usuário pode incluir, sem limitação, um usuário residencial, um usuário comercial e/ou qualquer outro usuário de eletricidade em qualquer nível. O dispositivo de sensor 12 é acoplado ao condutor 14 para detectar a corrente que flui através do condutor 14. O dispositivo de sensor 12 provê um sinal representativo da corrente detectada para a placa de controle do medidor 17. Baseado no sinal recebido a partir do dispositivo de sensor 12, a placa de controle do medidor 17 determina uma quantidade de eletricidade transmitida através do condutor 14 a partir da fonte de alimentação para o usuário durante o tempo.

[017] Como uma carga pode ser incorrida para a eletricidade transferida a partir da fonte de alimentação para o usuário, é desejável que o dispositivo de sensor 12 seja altamente preciso para garantir que o usuário seja cobrado substancialmente somente pela eletricidade recebida, ao invés de ser cobrado para substancialmente toda a eletricidade transmitida para o usuário pelo operador da fonte de alimentação.

[018] Nessa realização, o medidor de utilidade 10 ainda inclui condutores 15 e 16 e outro dispositivo de sensor 12 acoplado ao condutor 15. Deve ser apreciado que qualquer número de condutores e/ou de dispositivos de sensor (e.g., um, três, seis, etc.) pode ser usado em outras realizações de medidores de utilidade. Ademais, deve ser apreciado que dispositivo de sensor 12 não está limitado a somente ser usado dentro do medidor de utilidade 10, porém pode ser utilizado em virtualmente qualquer aplicação para detectar a corrente através de um condutor, tal como aplicações de geração de energia, aplicações de utilidade, aplicações automotivas, aplicações em eletrodomésticos, aplicações em telecomunicações, etc.

[019] A Figura 2 é uma vista desmontada parcialmente de um dispositivo de sensor 12. Em uma realização, o dispositivo de sensor 12 inclui um substrato 102, uma bobina 104 incluindo uma pluralidade de voltas enroladas ao redor do substrato 102, e um material dielétrico 108. A bobina 104 inclui uma abertura 110 defina nele, que é estruturada (e.g., por tamanho, orientação, e/ou tamanho, etc.) para receber o condutor 14 nele. O material dielétrico 108 está posicionado adjacentemente à bobina 104 e pelo menos parcialmente dentro abertura 110. Mais especificamente, nessa realização, o material dielétrico 108 está posicionado pelo menos parcialmente entre a bobina 104 e o condutor 14, quando o condutor 14 está posicionado através da abertura 110.

[020] O material dielétrico 108 pode incluir um ou mais materiais dielétricos que têm uma variedade de características configurada em uma variedade de maneiras. Por exemplo, o material dielétrico 108 pode ter uma constante dielétrica igual a ou maior do que cerca de 3,0 a cerca de 10 a 1000Hz. Em algumas realizações, a constante dielétrica pode ser maior do que cerca de 3,5, cerca de 4,0, cerca de 5,0, cerca de 8,0, cerca de 12,0, cerca de 17,0 e/ou qualquer outra constante dielétrica adequada. Em uma realização, a constante dielétrica do material dielétrico 108 pode ser aproximadamente igual a cerca de 3,5. Em outra realização, a constante dielétrica do material dielétrico 108 pode ser aproximadamente igual a cerca de 6,0.

[021] Ademais, o material dielétrico 108 tem pelo menos uma espessura, e pode ter diversas espessuras. Em uma realização, o material dielétrico 108 posicionado adjacentemente à bobina 104 e pelo menos parcialmente dentro da abertura 110 tem uma espessura de cerca de 3,0 milímetros. Também, na mesma realização, o material dielétrico 108 posicionado adjacentemente à bobina 104 porém oposto à abertura 110 tem uma espessura de cerca de 1,2 milímetros. Deve ser apreciado que o material dielétrico 108 pode ter qualquer espessura ou espessuras, que permitem que o dispositivo de sensor 12 funcione conforme descrito aqui. Geralmente, a espessura do material dielétrico 108 é selecionado, pelo menos parcialmente baseado em uma constante dielétrica do material dielétrico 108, a proximidade da bobina 104 a um ou mais condutores 14, 15 e 16, e/ou espaço disponível em um ambiente pretendido para instalação do dispositivo de sensor, etc. Em umas realizações, a espessura do material dielétrico 108 pode variar a partir de cerca de 1,0 milímetros até cerca de 3,0 centímetros, ou maior ainda em outras realizações.

[022] Em uma realização, o material dielétrico 108 pode ser fabricado a partir de um ou mais de diversos tipos de material, tal como, sem limitação, materiais plásticos, materiais termoplásticos, materiais termofixos, materiais cerâmicos, materiais metálicos, materiais de madeira, materiais de argila, materiais orgânicos, qualquer mistura desses, e/ou outros materiais adequados para realizar conforme descrito aqui. Na realização da Figura 2, o material dielétrico 108 inclui um material termoplástico de PBT disponível comercialmente a partir de uma família de materiais de Valox®. Em diversas realizações, o material dielétrico 108 inclui um ou mais da, sem limitação, fita Kapton®, um material de polivinilideno de flúor (PVDF), um polímero de silicone vulcanizado em temperatura ambiente (RTV), um material termoplástico de PBT disponível comercialmente a partir da família de materiais de Valox® (e.g., Valox® 365 ou Valox® V9561), um material termoplástico de tereftalato de polietileno (PET) a partir da família de materiais de Rynite®, um material termoplástico de PPS disponível comercialmente a partir da família de materiais de Ryton®, um material termoplástico de PPS disponível comercialmente a partir da família de materiais de Primef®, um material termoplástico de nylon disponível comercialmente a partir das famílias de materiais de Zytel®, Stanyl®, ou RTP®, um material termoplástico de LCP (e.g., materiais de Sumitomo® E5008L ou de E4008L), etc. Um ou mais tipos de material dielétrico 108 podem ser selecionados baseados na constante dielétrica, adequabilidade para uma ou mais técnicas de fabricação, estabilidade dimensional, custo, moldabilidade, funcionalidade, rigidez e/ou outra(s) características do(s) material(ais). Pelo menos em um exemplo, o material dielétrico 108 é selecionado pelo menos parcialmente baseado na variabilidade de sua constante dielétrica acima da temperatura.

[023] A Figura 3 é uma vista em perspectiva do dispositivo de sensor 12 (mostrado conforme montado) com condutor 14 que se estende através da abertura 110. Conforme descrito acima, o dispositivo de sensor 12 detecta o fluxo de corrente através do condutor 14. Especificamente, quando a corrente flui através do condutor 14, uma corrente é induzida na bobina 104. A quantidade de corrente induzida na bobina 104 é representativa da quantidade da corrente que flui através do condutor 14. Quando o dispositivo de sensor 12 é posicionado ao redor do condutor 14, a bobina 104 é espaçada a uma distância a partir de condutor 14. Consequentemente, a capacitância existe entre a bobina 104 e o condutor 14. A capacitância pode afetar a precisão do dispositivo de sensor 12 em tensões de operação diferentes (e.g., uma faixa a partir de cerca de 30V até cerca de 277V). Em uma realização, o material dielétrico 108 é posicionado dentro de pelo menos uma parte do intervalo de ar 106 definido entre a bobina 104 e o condutor 14. Como resultado, o material dielétrico 108 afeta e/ou facilita uma redução da capacitância entre a bobina 104 e o condutor 14, enquanto permite que a bobina 104 e o condutor 14 permaneça bem próximos.

[024] A redução na capacitância permite o dispositivo de sensor 12 para detectar a corrente que flui através do condutor 14 com precisão aperfeiçoado, conforme comparado a bobinas de Rogowski conhecidas ou outras bobinas de intervalo de ar. Mais especificamente, ao reduzir a capacitância de acoplamento entre a bobina 104 e o condutor 14, a sensibilidade de operar a tensão é reduzida. Como resultado, detecção de corrente consistente é provida em tensões de operação diferentes através de uma faixa de correntes diferentes, incluindo correntes altas e baixas. Consequentemente, quando o dispositivo de sensor 12 é incluído no medidor de utilidade 10, um ou mais processos necessários para calibrar os dispositivos de sensor conhecidos podem ser omitidos. Especificamente, em uma realização, a consistência de dispositivo de sensor 12 para detectar com precisão correntes através de tensões de operação diferentes pode permitir a placa de controle do medidor 17 para usar somente um coeficiente de calibragem para uma pluralidade de tensões de operação, conforme comparado a medidores de utilidade conhecidos, que exigem coeficiente de calibragens múltiplo para uso em tensões diferentes. Ademais, a redução em capacitância entre a bobina 104 e o condutor 14 não somente facilita a redução e/ou simplifica os processos de calibragem, porém também facilita a redução de custo de fabricação, recursos, e/ou tempo com pelo menos o mesmo e geralmente aperfeiçoou a precisão através da operação das faixas de tensão/correntes.

[025] Conforme mostrado na Figura 3, nessa realização, o dispositivo do sensor 12 inclui um invólucro 112. O invólucro 112 pode ser formado a partir de uma variedade de materiais e/ou através de uma variedade de processos de fabricação. Em uma realização, o invólucro 112 inclui substancialmente somente o material dielétrico 108, de modo que o material dielétrico 108 seja posicionado ao redor da bobina 104, oposto à abertura 110. Como tal, quando usado dentro do medidor de utilidade 10 que tem condutores de três fases 14, 15, e 16, o dispositivo de sensor 12 pode ser posicionado ao redor dos condutores 14 e próximo a pelo menos um outro condutor 15 (conforme mostrado na Figura 1), e potencialmente próximo ao condutor 16. Similar à interação entre a bobina 104 e o condutor 14, a capacitância existe entre bobina 104 e o condutor 15, que afeta adversamente e/ou degrada a precisão do dispositivo de sensor 12. Devido à posição do material dielétrico 108 oposta à abertura 110, o material dielétrico 108 é posicionado entre a bobina 104 e o condutor adjacente 15. Consequentemente, o material dielétrico 108 é ainda provido para reduzir capacitância entre a bobina 104 e o condutor 15. Dessa maneira, o dispositivo de sensor 12 pode prover precisão aperfeiçoada quando usado no medidor de utilidade 10 que tem condutores múltiplos e/ou quando usado em muita proximidade a um ou mais outros condutores, conforme comparado às bobinas de intervalo de ar conhecidas.

[026] Em algumas realizações, o invólucro 112 pode incluir um ou mais materiais além do material dielétrico 108, tal como materiais não dielétricos ou material dielétricos que têm características diferentes. Em uma realização, o invólucro 112 inclui material dielétrico 108 e um material aditivo, que é provida para suportar o material dielétrico 108 em um ou mais localizações relativas à bobina 104 para permitir que ela realize conforme descrito aqui. O material aditivo pode incluir materiais plásticos, materiais termoplásticos, materiais termofixos, materiais cerâmicos, materiais metálicos, materiais de madeira, materiais de argila, materiais orgânicos, qualquer mistura desses, e/ou outros materiais adequados. O material aditivo pode ser selecionado baseado nas técnicas de fabricação, estabilidade dimensional, custo, moldabilidade, funcionalidade, rigidez, e/ou outras características do material, etc. Nas ditas realizações, quando o material dielétrico 108 é um material de custo superior (quando comparado com o material aditivo), a inclusão de um material aditivo pode reduzir o custo geral do dispositivo de sensor 12. Ademais, um ou mais materiais aditivos podem ser usados para realizar uma ou mais funções adicionais, tal como sustentando material dielétrico 108, protegendo e/ou isolando bobina 104, etc. Como deveria ficar aparente, o material aditivo pode ser usado como parte do invólucro 112 em diversas realizações. Em uma realização, no entanto, um material aditivo é omitido, na medida em que o invólucro 112 somente inclui substancialmente o material dielétrico 108.

[027] O invólucro 112 pode ser fabricado a partir do material dielétrico, formado integralmente a partir do material dielétrico 108 e pelo menos um material aditivo, ou montado a partir de material(ais) dielétrico(s) 108 separados e material(ais) aditivo(s). O invólucro 112 e/ou o material dielétrico 108 pode ser fabricado utilizando um ou mais processos de moldagem por injeção e/ou outros processos de fabricação adequados. Em uma realização, o invólucro 112 é construído via um processo de moldagem por injeção única, em que o material dielétrico 108 é injetado em um molde estruturado para formar o invólucro 112.

[028] Alternativamente, o invólucro 112 pode ser construído a partir de um processo de moldagem por injeção de estágios múltiplos. Em um processo de estágios múltiplos, um material aditivo é moldado em uma forma específica através de um processo de moldagem inicial. Subsequentemente, o material aditivo moldado é posicionado dentro de um molde, e o material dielétrico 108 é injetado no molde. O material dielétrico 108 flui para dentro de espaços vazios definidos entre o molde e/ou o material aditivo, para formar o invólucro 112 a partir do material dielétrico 108 e do material aditivo. Em diversas realizações, um processo de moldagem de estágios múltiplos pode permitir que um material dielétrico de custo relativamente alto seja especificamente posicionado em relação às bobinas 104 de modo que o desempenho desejado seja alcançado conforme descrito aqui, enquanto ainda permite que outras partes do invólucro 112 seja construída a partir de um ou mais materiais de custo relativamente baixo.

[029] Deve ser apreciado que o invólucro 112 pode ser construído por outras técnicas de fabricação para fornecer o material dielétrico 108 através dele ou em posições desejáveis em relação à bobina 104 e/ou ao condutor 14. Em um exemplo, o material dielétrico 108 é construído separadamente a partir de um material aditivo, e subsequentemente transformado e/ou construído com o material aditivo para formar o invólucro 112. Ainda em outro exemplo, um material dielétrico tubular pode ser inserido em uma abertura formada por um material aditivo para formar o invólucro 112.

[030] Em uma realização, o invólucro 112 inclui uma montagem 116 que define a abertura 110. Quando o condutor 14 é recebido na abertura 110 (conforme mostrado na Figura 3), o intervalor de ar 106 é formado entre a montagem 116 e o condutor 14. Simultaneamente, um ajuste de fricção é criado entre a montagem 116 e o condutor 14. A montagem 116 pode incluir o material dielétrico 108 e/ou outro material. Deve ser apreciado que a montagem 116 pode ser formada em uma variedade de formatos diferentes que são projetados para receber e/ou acoplar a diversos tipos, formatos, e/ou orientações de condutores. Em pelo menos uma realização, a montagem 116 define uma abertura que é estruturada para formar um ajuste de fricção com um condutor de barra de barramento com formato retangular.

[031] Com referência novamente à Figura 2, o invólucro 112 inclui uma primeira parte 118 e uma segunda parte 120. A primeira parte 118 é acoplada de maneira liberável à segunda parte 120 de modo que o substrato 102 e a bobina 104 estejam substancialmente incluídas nela. Especificamente, quando montada, conforme mostrado na Figura 3, a primeira parte 118 é acoplada à segunda parte 120 através de pelo menos uma junta de sobreposição naval para formar o invólucro 112. Deve ser apreciado que a primeira parte 118 e a segunda parte 120 podem ser acopladas juntas através de uma variedade de diferentes métodos, incluindo, sem limitação, um ou mais juntas de união, juntas de parafuso, junções de dobradiça, arranjos de aletas de fendas, arranjos de lingueta e ranhura, elementos de fixação, etc. Enquanto o invólucro 112 geralmente tem o formato toroidal, conforme mostrado na Figura 3, deve ser apreciado que outras realizações de invólucros podem definir qualquer formato e/ou tamanho, que é mensurado e/ou opera para pelo menos parcialmente abranger o substrato 102, bobina 104 e/ou escudos, e que permitem que o material dielétrico 108 realize conforme descrito aqui.

[032] Ademais, em uma realização, a espessura do material dielétrico 108 varia ao longo do invólucro 112. A junta de sobreposição naval entre a primeira parte 118 e a segunda parte 120 provê uma sobreposição da primeira parte 118 e da segunda parte 120. Especificamente, em uma realização, a primeira parte 118 e a segunda parte 120 tem cada uma espessura de cerca de 1,2 milímetros na abertura 110. Quando a primeira parte 118 e a segunda parte 120 são montadas, a primeira parte 118 e a segunda parte 120 pelo menos parcialmente se sobrepõe à junta de sobreposição naval (ao longo da abertura 110) para criar uma espessura total de cerca de 2,4 milímetros. Ademais, nessa realização, a primeira parte 118 e a segunda parte 120 são estruturadas de modo que a espessura total ao redor do exterior de invólucro 112 em uma junta de sobreposição naval menor (abertura oposta 110) é menor do que cerca de 1,2 milímetros. Deve ser apreciado que diversos métodos de formação do invólucro 112 podem ser usados para fornecer uma ou mais espessuras diferentes de invólucro 112 e/ou de material dielétrico 108.

[033] Em outras diversas realizações, a espessura do invólucro 112 e/ou do material dielétrico 108 pode estar entre cerca de 0,5 milímetros e de cerca de 3,0 centímetros. Em algumas realizações, uma ou mais espessuras do invólucro 112 e/ou do material dielétrico 108 estão entre cerca de 1,0 milímetros e de 6,0 milímetros. Ademais, em diversas realizações, um ou mais espessuras de invólucro 112 e/ou de material dielétrico 108 estão entre cerca de 1,0 milímetros e 4,0 milímetros. Deve ser apreciado que o invólucro 112 e/ou o material dielétrico 108 podem ter diferentes espessuras em outras realizações, potencialmente baseados em um método de montagem/fabricação, a(s) característica(s) de um material dielétrico selecionado, e/ou característica(s) de desempenho desejadas. Ademais, outros formatos, tamanhos, e/ou junções para o invólucro 112 podem ser usados para pelo menos parcialmente envolver a bobina 104, enquanto posiciona o material dielétrico 108 em relação à bobina 104 para estar consistente com uma ou mais realizações da presente invenção.

[034] Em uma realização, a bobina 104 inclui uma bobina de Rogowski. Deve ser apreciado, no entanto, que o dispositivo de sensor 12 pode incluir uma bobina que não seja a bobina de Rogowski. Ademais, as realizações da presente invenção não estão limitadas a somente serem usadas com uma bobina de Rogowski conforme descrito e ilustrado aqui.

[035] A Figura 5 é uma vista em perspectiva do substrato 102 e da bobina 104 separados a partir do invólucro 112. Em uma realização, o substrato 102 inclui seis serpentinas 124, 126, 128, 130, 132, e 134 (coletivamente chamadas de serpentinas 124 a 134). Cada serpentina 124-a 134 tem uma seção transversal substancialmente circular, e mais particular, é um cilindro direito que inclui flanges 135 nas extremidades opostas que retêm a bobina 104. Em outras realizações, o substrato 102 pode ter números, formatos, e/ou tamanhos de serpentinas diferentes. Por exemplo, o substrato 102 pode incluir cinco serpentinas, oito serpentinas, dez serpentinas, trinta serpentinas ou outros números pares ou ímpares de serpentinas. Ademais, o substrato 102 pode incluir serpentinas que tenham formatos diferentes e/ou uma seção transversal oval, uma seção transversal elíptica, ou seção transversal retangular, etc. Ainda em outras realizações, o substrato 102 pode incluir uma estrutura diferente para sustentar a bobina 104, além de ou ao invés dos flanges 135. Em pelo menos uma realização, a bobina 104 é suficientemente rígida para omitir o substrato 102.

[036] Em uma realização, as serpentinas 124 a 134 são acopladas juntas via juntas articuladas 137. Mais especificamente, as serpentinas 124 e 126 são acopladas de maneira articulada para permitir um movimento pivotante delas. Em diversas realizações, as serpentinas 124 a 134 podem ser alinhadas linearmente para permitir enrolar de maneira eficiente a bobina 104 e/ou pivotar em relação uma a outra para formar um formato substancialmente circular, conforme ilustrado na Figura 5.

[037] Cada uma das serpentinas 124 a 134 do substrato 102 é uma estrutura não magnética, de modo que serpentinas 124 a 134 são construídas a partir de um ou mais materiais não magnéticos incluindo, por exemplo, material termoplástico, material cerâmico, material de madeira, ou outros tipos de material(ais) adequado(s). Nessa realização, cada uma das serpentinas 124 a 134 é fabricada a partir de um material dielétrico, potencialmente consistente com o material dielétrico 108. Pelo uso de um substrato não magnético 102, a economia de custo pode ser realizada através de dispositivos de sensor conhecidos que incluem um ou mais núcleos magnéticos. Ademais, em uma realização, o substrato 102 é moldado e/ou mensurado para fornecer uma montagem aperfeiçoada dentro do medidor de utilidade 10 e/ou em uma placa de controle de medidor 17, quando comparado com dispositivos de sensor conhecidos que incluem núcleos magnéticos volumosos. Ademais, nessa realização, as serpentinas 124 a 134 são formadas separadas a partir do invólucro 112. Deve ser apreciado, no entanto, que as serpentinas 124 a 134 podem ser formadas integralmente com e/ou formar uma ou mais partes do invólucro 112 em outras realizações do dispositivo de sensor.

[038] Em uma realização, a bobina 104 é enrolada com múltiplas voltas em cada serpentina 124 a 134. Mais especificamente, em uma realização, a bobina 104 inclui um único fio de ímã que permite que a bobina 104 seja enrolada a partir da serpentina 124 até a serpentina 134 com diversas voltas em cada serpentina 124 a 134, e depois enrolada de volta para a serpentina 124 com voltas adicionais em cada serpentina 124 a 134. Deve ser apreciado que, em outras realizações, outros padrões de enrolar diferentes nas serpentinas 124 a 134 podem ser usados. Consistente com o padrão de enrolar acima através das serpentinas 124 a 134, uma primeira extremidade e uma segunda extremidade da bobina 104 termina na serpentina 124. A primeira extremidade da bobina 104 é terminada no fio de chumbo 136, e a segunda extremidade da bobina 104 é terminada no fio de chumbo 138, conforme mostrado na Figura 7, descrita ademais abaixo.

[039] Além da bobina 104, em uma realização, um ou mais escudos são aplicados ao substrato 102. Especificamente, a Figura 6 ilustra uma vista de seção transversal parcial do dispositivo de sensor 12 na serpentina 124. Em uma realização, a serpentina 124 inclui um primeiro escudo 140 e um segundo escudo 142. O primeiro escudo 140 é posicionado entre a serpentina 124 e a bobina 104. O segundo escudo 142 é posicionado adjacentemente à bobina 104 e oposto a partir do primeiro escudo 140, de modo que a bobina 104 seja posicionada entre o primeiro escudo 140 e o segundo escudo 142. Cada serpentina 124 a 134 inclui substancialmente o mesmo padrão de escudo-bobina-escudo conforme mostrado na Figura 6. Em outras realizações, as serpentinas 124 a 134 podem incluir outros padrões de enrolar, incluindo padrões de enrolar, em que o padrão de enrolar varia a partir de uma serpentina para outra serpentina.

[040] Em uma realização, cada escudo 140 e 142 provê um escudo de Faraday. Mais especificamente, nessa realização, o primeiro e segundo escudos 140 e 142 se comportam substancialmente consistentes com uma gaiola de Faraday, a fim de facilitar a redução o ruído do modo comum no dispositivo de sensor 12 e/ou para prover um filtro de passagem baixa para filtragem de ruído de alta frequência. Como resultado, o primeiro e o segundo escudos 140 e 142 facilitam o desempenho aperfeiçoado no contexto de um ou mais padrões industriais para interface eletromagnética (EMI) e/ou compatibilidade eletromagnética (EMC).

[041] Durante a fabricação, uma pluralidade de voltas de um fio de ímã é enrolada em cada serpentina 124 a 134 a partir da serpentina 124 até a serpentina 134 para formar o primeiro escudo 140. A bobina 104 é então enrolada a partir da serpentina 124 até a serpentina 134 e de volta para a serpentina 124 conforme descrito acima. Subsequentemente, o fio de ímã do primeiro escudo 140 é enrolado a partir da serpentina 134 de volta para a serpentina 124 com uma pluralidade de voltas em cada serpentina 124 a 134 para formar o segundo escudo 142. Como tal, em uma realização, o primeiro escudo 140 e o segundo escudo 142 são formados a partir de um fio magnético único. O único fio de ímã inclui duas extremidades, as quais podem ser terminadas juntas, acopladas ao fio de chumbo 138, e/ou acopladas a um ou mais fios de chumbo adicionais, conforme descrito abaixo. Deve ser apreciado que o primeiro escudo 140 e o segundo escudo 142 podem incluir quaisquer materiais adequados, tal como, sem limitação, cobres, alumínio ou outros materiais condutores não ferrosos. Mais geralmente, o material de proteção pode ser formado como uma chapa, uma fita, um fio, um spray e/ou qualquer outra forma que permita as serpentinas 124 a 134 de incluírem os escudos 140 e 142. Como tal, a aplicação de escudos 140 e/ou 142 pode ser formada, sem limitação, via enrolamento, embalagem, e/ou pulverização, por exemplo. Em diversas realizações, o primeiro e o segundo escudos 140 e 142 podem ser formados separadamente a partir da bobina 104 e subsequentemente aplicado à bobina 104.

[042] Com referência novamente à Figura 5, o dispositivo de sensor 12 inclui três fios de chumbo 136, 138, e 144 que se estendem a partir dele. A Figura 7 ilustra um diagrama de circuito do acoplamento dos fios de chumbo 136, 138, e 144. Especificamente, em uma realização, os primeiro e segundo escudos 140 e 142 são formados a partir de um único fio de ímã, com cada extremidade acoplada junto e acoplada ao fio de chumbo 144. Ademais, a primeira extremidade da bobina 104 (formada a partir de um fio magnético único) é acoplada ao fio de chumbo 136, e uma segunda extremidade de bobina 104 é acoplada ao fio de chumbo 138. Conforme mostrado na Figura 5, fios de chumbo 136, 138, e 140 se estendem a partir do invólucro 112 e formam um conjunto de fio torcido. Como tal, fio de chumbo 144 se comporta como um elemento do filtro de passagem baixa para inibir ruído a partir do primeiro escudo 140 e/ou do segundo escudo 142 de ser injetado em um percurso de retorno do sinal de corrente provido pelo dispositivo de sensor 12. O conjunto do fio torcido tem um comprimento de pelo menos cerca de 0,25 polegadas. Em outras realizações, conjunto de fios torcidos pode ter um comprimento de pelo menos cerca de 1,0 polegadas, ou um comprimento de pelo menos cerca de 3,0 polegadas. Em outras realizações, o conjunto de fios torcidos pode ter um comprimento de pelo menos cerca de 6,0 polegadas. Deve ser apreciado que outros comprimentos de conjuntos de fios de chumbo e/ou de fios torcidos podem ser empregados em outras realizações de dispositivos de sensor, possivelmente baseados no desempenho dos conjuntos de fios de chumbo e/ou de fios torcidos para funcionar como um filtro para inibir a injeção de ruído em um sinal de corrente transmitido a partir de dispositivo de sensor 12.

[043] As Figuras 8 a 9 ilustram outro dispositivo de sensor 200. Em uma realização, o dispositivo de sensor 200 inclui uma bobina 204 e os primeiro e segundo escudos 240 e 242, que são substancialmente consistentes com a bobina 104 e com os escudos 140 e 142 descritos acima. O dispositivo de sensor 200, no entanto, inclui quatro fios de chumbo 236, 238, 244, e 245. Especificamente, cada extremidade do fio de ímã formando o primeiro escudo 240 e o segundo escudo 242 são acoplados a fios de chumbo 244 e 245 separados para criar um elemento de filtro. Adicionalmente, nessa realização, dois fios de chumbo 236 e 238 acoplados à bobina 204. Conforme ilustrado na Figura 8, os fios de chumbo 236, 238, 244, e 245 formam um conjunto de fios torcidos, que funcionam substancialmente consistentes com o conjunto de fios torcidos descritos acima com referência à Figura 5.

[044] Quando acoplado à placa de controle do medidor 17, cada fio de chumbo 244 e 245 pode ser acoplado junto e acoplado ao fio de chumbo 238. Em algumas realizações, fios de chumbo torcidos 244 e 245 podem se comportar como um elemento de filtro. Adicionalmente, ou alternativamente, um elemento de filtro pode ser acoplado entre os fios de chumbo 244 e 245 e fio de chumbo 238. Ditos elementos de filtro podem incluir, sem limitação, um circuito de resistor-capacitor, um circuito de indutor-capacitor, um circuito de resistor-indutor, e/ou um circuito de resistor-indutor-capacitor.

[045] Com referência novamente às Figuras 3 e 7, ainda em outra realização, cada extremidade do fio de ímã formando os escudos 140 e 142 pode ser acoplada juntas e acoplada ao fio de chumbo 138 (i.e., uma extremidade de bobina 104), ao invés de um fio de chumbo 144 separado. Na dita realização, o dispositivo de sensor 12 pode incluir fios de chumbo 136 e 138, enquanto omite o fio de chumbo 144, fornecendo dessa forma um dispositivo de sensor de dois fios 12. Em uma realização, algum ruído a partir do primeiro escudo 140 e/ou do segundo escudo 142 pode ser injetado no percurso de retorno de um sinal de corrente fornecido a partir do dispositivo de sensor 12, enquanto fornece suficiente precisão e/ou repetibilidade para um ambiente de operação desejado. Ainda em outras realizações, os fios de chumbo podem ser omitidos a partir de uma realização de dispositivo de sensor para fornecer a montagem de uma placa de circuito, tal como placa de controle do medidor 17. Em uma dita realização, um elemento de filtro pode ser provido por traços em placa de controle do medidor 17, com um comprimento suficiente para realizar conforme descrito acima com referência ao fio de chumbo 144. Adicionalmente, ou alternativamente, o elemento de filtro pode incluir um circuito de resistor-capacitor, um circuito de indutor-capacitor, um circuito de resistor-indutor, e/ou um circuito de resistor-indutor-capacitor, para inibir o ruído a partir do primeiro escudo 140 e/ou do segundo escudo 142 a partir de ser injetado em um percurso de retorno para o sinal de corrente provido pelo dispositivo de sensor 12.

[046] Em uma realização, o dispositivo de sensor 12 é operacional entre cerca de 10Hz até cerca de 1000Hz, e está substancialmente imune a sinais fora dessa faixa. Mais especificamente, o condutor 14 pode agir como uma antena para pegar sinais de rádio frequência (RF) e irradiam o ruído indesejado para o dispositivo de sensor 12. O primeiro e o segundo escudo 140 e 142 desempenham como um filtro de passagem baixa para inibir a injeção de sinais de ruído para prover uma entrada de alta razão de sinal por ruído (SNR). Mais particularmente, o primeiro e o segundo escudos 140 e 142 rejeitam o sinal de RF irradiado novamente (e/ou outros sinais de ruído) para prover um alto SNR para a entrada de dispositivo de sensor 12 quando detecta baixa corrente através do condutor 14. Ao reduzir o efeito de ruído em sinais de corrente, a faixa de detecção de corrente eficaz do dispositivo de sensor 12, dentro de padrões aplicáveis, é mais ampla, quando comparado com dispositivos de sensor conhecidos. Em uma realização, os primeiro e segundo escudos 140 e 142 podem permitir que um ou mais elementos de filtro adicionais (para desempenho de baixa e/ou alta corrente) sejam omitidos.

[047] Ademais, os primeiro e segundo escudos 140 e 142 inibem substancialmente EMI ao afetar a precisão do dispositivo de sensor 12. Mais especificamente, os primeiro e segundo escudos 140 e 142 facilitam a inibição dos efeitos de fontes de EMI posicionadas adjacentes ao dispositivo de sensor 12, tal como eletrônicos e/ou dispositivos adjacentes pretendidos para interferir com a precisão de dispositivo de sensor 12 e/ou medidor de utilidade 10. Adicionalmente, ao omitir um núcleo magnético, quando comparado com sensores conhecidos, o dispositivo de sensor 12 fornece imunidade aperfeiçoada aos efeitos do EMI sobre a precisão. Como tal, o dispositivo de sensor 12 fornece um dispositivo de sensor de corrente mais robusto e/ou preciso, quando comparado com outros dispositivos de sensor conhecidos na presença de uma ou mais fontes de EMI.

[048] A precisão do dispositivo de sensor 12 pode ser entendida como um percentual de valor real de corrente que flui através do condutor 14. Em uma realização, o dispositivo de sensor 12 desempenha dentro de cerca de ±0,2% do valor real na faixa entre cerca de 2 amperes e cerca de 200 amperes. Mais especificamente, o dispositivo de sensor 12 desempenha dentro da Classe 0,2, 0,1A até 200 A em uma tensão de funcionamento de entre cerca de 60V e cerca de 600V, mais especificamente em cerca de 240V, dentro de uma precisão de 0,2%. Deve ser apreciado que o dispositivo de sensor 12 consistente com uma ou mais realizações da presente invenção pode estar de acordo com um ou mais diferentes padrões de precisão em diferentes correntes/tensões de funcionamento, possivelmente dependendo da aplicação pretendida e/ou um ou mais requisitos de precisão associados com a aplicação pretendida.

[049] Diversos métodos são descritos aqui para fabricar um dispositivo de sensor para detectar correntes através de um condutor. Enquanto esses métodos são descritos abaixo com referência ao dispositivo de sensor 12, deve ser entendido que os métodos não estão limitados ao dispositivo de sensor 12 e podem ser utilizados para fabricar outras realizações de dispositivos de sensor. Da mesma forma, o dispositivo de sensor 12 e o dispositivo de sensor 200 podem ser fabricados a partir de métodos além daqueles descritos abaixo.

[050] Um método de fabricação do dispositivo de sensor 12 para detectar corrente através de um condutor 14 inclui fornecer a bobina 104 com uma pluralidade de voltas ao redor do substrato não magnético 102 e posicionar o material dielétrico 108 adjacente à bobina 104, de modo que quando o condutor 14 seja disposto dentro da abertura 110 definida pelo dispositivo de sensor 12, o material dielétrico 108 seja posicionado entre o condutor 14 e a bobina 104. Em diversas realizações, o método pode incluir pelo menos parcialmente e/ou substancialmente abranger a bobina 104 e/ou o substrato 102 dentro do invólucro 112.

[051] Outro método de fabricação do dispositivo de sensor 12 para detectar a corrente através do condutor 14 inclui fornecer a bobina de Rogowski 104 e pelo menos parcialmente abranger a bobina de Rogowski 104 dentro do material dielétrico 108 de modo que, quando Bobina de Rogowski 104 é disposta ao redor do condutor 14, o material dielétrico 108 é disposto entre a bobina de Rogowski 104 e o condutor 14. O material dielétrico 108 tem uma constante dielétrica maior do que ou igual a cerca de 3,5. Em diversas realizações, o método pode incluir montar uma primeira parte de um invólucro e a segunda parte do invólucro com a bobina de Rogowski disposta entre elas para pelo menos parcialmente abranger a bobina de Rogowski. O invólucro inclui o material dielétrico. Adicionalmente, ou alternativamente, o método pode incluir formar a bobina de Rogowski sobre um substrato que tenha uma pluralidade de serpentinas termoplásticas. Ademais, o método pode incluir formar a pluralidade de serpentinas termoplásticas a partir de um material dielétrico.

[052] Ainda em outro método de fabricação de um dispositivo de sensor 12 para detectar corrente através de um condutor 14 inclui enrolar um primeiro escudo de um fio de ímã ao redor de cada uma da pluralidade de serpentinas de um substrato, enrolando uma bobina ao redor de cada uma dentre a pluralidade de serpentinas do substrato, e enrolar um segundo escudo do fio de ímã ao redor de cada uma da pluralidade de serpentinas do substrato.

[053] Com referência ao dispositivo de sensor 12 da Figura 3, por exemplo, o método pode incluir acoplar uma primeira extremidade e uma segunda extremidade do fio de ímã a um chumbo de referência 144 do dispositivo de sensor 12, acoplando uma primeira extremidade da bobina e um primeiro chumbo 136 do dispositivo de sensor 12, e acoplando uma segunda extremidade da bobina a um segundo chumbo 138 do dispositivo de sensor 12. Ademais, o método pode incluir pelo menos parcialmente abrangendo a bobina e os primeiro e segundo escudos dentro de um invólucro, o invólucro que compreende pelo menos um material dielétrico.

[054] Outro método de fabricação de um dispositivo de sensor 12 para detectar corrente através de um condutor 14 inclui fornecer o dispositivo de sensor 12 incluindo substrato não magnético 102 que define a abertura 110, a bobina 104 que tem uma pluralidade de voltas de bobina ao redor de pelo menos uma parte de substrato não magnético 102, o primeiro escudo 140 disposto entre cada substrato 102 e a pluralidade de voltas de bobina, o segundo escudo 142 disposto próximo à pluralidade de voltas de bobina, oposto ao primeiro escudo 140. O método também inclui acoplar o fio de chumbo 144 a pelo menos um de primeiro escudo 140 e do segundo escudo 142, acoplando o fio de chumbo 136 a uma primeira extremidade de bobina 104, acoplando o fio de chumbo 138 a uma segunda extremidade de bobina 104, e formando um conjunto torcido de fios de chumbo a partir de fios de chumbo 136, 138 e 144.

[055] Em diversas realizações, acoplar o fio de chumbo 144 a pelo menos um dos primeiro escudo 140 e do segundo escudo 142 inclui acoplar o fio de chumbo 144 a cada um dos primeiro escudo 140 e do segundo escudo 142. Em outras realizações, acoplar o fio de chumbo a pelo menos um dos primeiro escudo e do segundo escudo inclui acoplar o fio de chumbo 244 ao primeiro escudo 140 e acoplar um fio de chumbo 245 ao segundo escudo 142.

[056] Conforme mostrado na Figura 5, a bobina 104 envolve ao redor do substrato 102 na forma de serpentinas 124 a 134. Em uma realização, cada serpentina 124 a 134 é toroidal e inclui uma área circular ao redor de cada bobina 104 é envolvida. O núcleo de cada serpentina 124 a 134 está em um núcleo de ar. Diferente dos dispositivos de sensor de corrente de núcleo magnético revelados anteriormente, o núcleo de ar da bobina 104 não se torna saturado. Testes mostraram que o núcleo de ar da bobina 104 revelado é preciso a ±0,4% a partir de 10 miliamperes até 25.000 amperes. Em correntes inferiores, i.e., menos do que 1.000 Amperes, a precisão do dispositivo de sensor 12 é ±0,2%, enquanto em correntes superiores, i.e., maior do que 10.000 Amperes, a precisão diminui a ±0,4%. Naquelas correntes superiores, os condutores 14, 15, e 16 interagem entre si e funcionam como capacitores de placas paralelas, afetando a precisão do dispositivo de sensor 12. O dispositivo de sensor 12 é um indutor com nenhum núcleo a ser saturado; portanto, o dispositivo de sensor 12 pode funcionar continuamente como um indutor sem a possibilidade de saturação ou de sobresaturação.

[057] Como um indutor com um núcleo de ar, o dispositivo de sensor 12 é dependente de tensão. Enquanto um transformador de corrente tradicional pode queimar em altas tensões, o dispositivo de sensor 12 é capaz de ler a corrente através do condutor 14 independente de qual tensão estiver passando através do condutor 14. A tensão não afeta a operação de bobina 104. A tensão não é também medida pelo dispositivo de sensor 12 e ao invés disso é medida em uma localização diferente no sistema de distribuição de energia.

[058] Apesar da realização, o dispositivo de sensor 12 está descrito como sendo operacional entre cerca de 10Hz até cerca de 1000Hz, deve ser apreciado que o núcleo de ar permite que o dispositivo de sensor 12 opere fora daquela faixa também. Deve ser apreciado também que o medidor de utilidade 10, pode incluir dispositivos de sensor 12 múltiplos que medem diferentes condutores múltiplos. Por exemplo, em outro medidor de utilidade 10, os condutores 14, 15, e 16 podem ser cada abrangido por um dispositivo de sensor 12 diferente. Uma ou mais das realizações acima descritas fornece um dispositivo de sensor altamente preciso. Mais especificamente, os dispositivos de sensor, medidores de utilidade, e métodos descritos aqui podem fornecer um dispositivo de sensor altamente preciso que forneça uma faixa de funcionamento expandida com requisitos de calibragem reduzidos sobre os sensores de bobina conhecidos. Por exemplo, o material dielétrico revelado pode fornecer capacitância reduzida entre uma bobina e um ou mais condutores, desta forma fornecendo precisão aperfeiçoada através de uma faixa de correntes e/ou de tensões. A precisão aperfeiçoada pode ser realizada com menos processos de calibragem durante a fabricação, resultando em custo e/ou tempo de fabricação reduzidos. Em outro exemplo, as técnicas de proteção reveladas fornecem rejeição aperfeiçoada de EMI, originando a partir de outros dispositivos eletrônicos e/ou de manipulação.

[059] Apesar das realizações específicas da invenção poderem ser mostrados em alguns desenhos e não em outros, isso é para fins de conveniência somente. De acordo com os princípios da invenção, qualquer realização de um desenho pode ser referenciada e/ou reivindicada combinada com qualquer realização de qualquer outro desenho.

[060] Essa descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer técnico no assunto para praticar a invenção, incluindo fazer e utilizar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizando quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção está definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrem para os técnicos no assunto. Ditos outros exemplos são pretendidos para estarem dentro do escopo das reivindicações se eles tiverem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se eles incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais a partir da linguagem literal das reivindicações. LISTA DE COMPONENTES 10 medidor de utilidade 12 dispositivo de sensor 14, 15 e 16 condutores 17 placa de controle de medidor 102 substrato 104 bobina 106 intervalo de ar 108 material dielétrico 110 abertura 112 invólucro 116 montagem 118 primeira parte 120 segunda parte 124, 126, 128, 130, 132, e 134 serpentina 135 flange 136 fio de chumbo 137 junta articulada 138 fio de chumbo 140 primeiro escudo 144 fio de chumbo 142 segundo escudo 200 dispositivo de sensor 204 bobina 236, 238 fio de chumbo 240 primeiro escudo 242 segundo escudo 244, 245 fio de chumbo

Claims

1. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), para uso na transmissão de energia elétrica a partir de uma fonte de alimentação para um usuário, sendo que o medidor de utilidade (10), caracterizado por compreender: um dispositivo de sensor (12) posicionável pelo menos parcialmente ao redor de um condutor (14) para detectar corrente que flui através do condutor (14) e para emitir um sinal representativo da corrente detectada, sendo que o dispositivo de sensor (12) compreende: um substrato não magnético (102); uma bobina (104) que compreende uma pluralidade de voltas enroladas ao redor do substrato (102), sendo que a bobina (104) define uma abertura (110) através do qual o condutor (14) deve ser recebido; e um material dielétrico (108) que tem uma constante dielétrica e posicionado adjacentemente à bobina (104) e pelo menos parcialmente dentro da abertura (110) de modo que o material dielétrico (108) esteja entre a bobina (104) e o condutor (14) quando o condutor (14) é recebido através da abertura (110); e uma placa de controle de medidor (17) em comunicação com o dispositivo de sensor (12) para receber o sinal representativo da corrente detectada a partir do dispositivo de sensor (12) e para determinar uma quantidade de eletricidade transmitida através do condutor (14) a partir da fonte de alimentação para o usuário durante o tempo; em que a constante dielétrica do material dielétrico (108) é selecionada para reduzir um acoplamento capacitivo entre a bobina (104) e o condutor (14) e para reduzir consequentemente uma sensibilidade do dispositivo de sensor (12) de modo que a placa de controle do medidor (17) compreenda somente um coeficiente de calibragem para calibrar o dispositivo de sensor (12) acima de uma faixa de corrente; em que a faixa de tensão é de 60 V até 600 V; e em que a faixa de corrente é de 2,0 A até 25.000 A.

2. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material dielétrico (108) compreender pelo menos um dentre um material termoplástico e um material termofixo.

3. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo material dielétrico (108) compreender pelo menos um dos materiais de tereftalato de polietileno e um material termoplástico de tereftalato de polibutileno.

4. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo substrato (102) compreender uma pluralidade de serpentinas (124), pelo menos uma dentre a pluralidade de voltas é enrolada ao redor de cada uma dentre a pluralidade de serpentinas (124).

5. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente uma montagem (116) posicionada pelo menos parcialmente dentro da abertura (110), sendo que a montagem (116) é configurada para suportar um condutor (14) posicionado na abertura (110), e em que a montagem (116) é fabricada pelo menos parcialmente a partir do material dielétrico (108).

6. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente um invólucro (112) que envolve pelo menos parcialmente o substrato (102) e a bobina (104), sendo que o invólucro (112) compreende a montagem (116).

7. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material dielétrico (108) englobar pelo menos uma parte da bobina (104) e pelo menos uma parte do substrato (102).

8. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo dispositivo de sensor compreender uma montagem (116) que forma um encaixe por pressão com o condutor (14), em que a montagem (116) define pelo menos um intervalo de ar (106) entre o dispositivo de sensor (12) e o condutor (14), e em que a montagem (116) compreende pelo menos uma parte do material dielétrico (108).

9. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo dispositivo de sensor (12) ser configurado para detectar a corrente através do condutor (14) dentro de ±0,2% de uma corrente real através do condutor (14) em uma faixa de corrente entre 2,0 Amperes até 200 Amperes em uma tensão de 240 V.

10. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo substrato (102) compreender uma pluralidade de bobinas (104), em que pelo menos uma da pluralidade de voltas está disposta em torno de cada uma da pluralidade de bobinas (104) e em que cada uma da pluralidade de bobinas (104) compreende um material termoplástico.

11. MEDIDOR DE UTILIDADE (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo condutor (14) incluir um de um barramento e um fio multifilamento.