ES2233597T3 - Detector de corriente y aparato de medicion de corriente que incluye un detector de esta indole con compesacion de temperatura. - Google Patents
Detector de corriente y aparato de medicion de corriente que incluye un detector de esta indole con compesacion de temperatura.Info
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Abstract
Un dispositivo de detección de corriente residual que comprende una gran cantidad de shunts resistivos (14) para la conexión, en cada una de ellas, de una gran cantidad de líneas a través de las cuales la corriente puede circular desde o hacia la carga, y un medio detector sensitivo de la tensión desarrollada a través de cada uno de los shunts (14) para detectar cualquier descompensación entre las corrientes que circulan por los shunts (14), caracterizado por un convertidor analógico-digital (15) en forma de un circuito integrado montado en cada uno de los shunts resistivos (14) y por un modo de compensación de temperatura (15h), incluyendo un sensor de temperatura proporcionado o incluido en dicho shunt o en dicho circuito integrado para facilitar la compensación de fluctuaciones en la resistencia shunt con las variaciones de temperatura, comprendiendo el medio detector un procesador (17) para recibir señales digitales de los convertidores y determinar si existe una descompensación de la corriente.
Description
Detector de corriente y aparato de medición de
corriente que incluye un detector de esta índole con compensación de
temperatura.
Esta invención se refiere a un dispositivo
detector de corriente residual, que incluye un sensor de corriente
y tiene capacidad para compensar la temperatura.
La patente J P 04083175 d escribe un detector de
corriente formado mediante 1 a unión de un conductor a un substrato
de circuito en el cual se haya montado un circuito de medida de
tensión.
La patente US 6.028.426 describe un aparato de
medida de corriente para medir corriente en un shunt, el cual
incluye un sensor de temperatura para percibir la temperatura del
shunt.
Convencionalmente, la corriente residual se
detecta utilizando un transformador de corriente que tiene el
bobinado primario a través del cual, en el caso de un dispositivo
monofásico, la corriente de carga fluye en direcciones opuestas, de
manera que si la corriente de retomo es diferente de la corriente
que fluye hacia fuera por una fuga de corriente, se induce una señal
de corriente de salida en el bobinado secundario del transformador.
En el caso de un dispositivo polifásico, los bobinados del primario
del transformador se conectan a todas las fases y al neutro. En
situaciones normales cuando no hay fugas de comente, la corriente
de red inducida en el bobinado secundario es cero y por tanto no se
detecta ninguna salida.
Se han desarrollado materiales sofisticados para
el núcleo del transformador de corriente, los cuales permiten
obtener una precisión considerable cuando la corriente fluye en el
bobinado primario y es básicamente sinusoidal. Sin embargo, las
fuentes de alimentación conmutadas se usan a menudo en computadoras
y en otros equipos, y dichos equipos tienden a causar cada vez más
desplazamientos de las corrientes en continua. Tales desarrollos han
hecho que los detectores que usan transformadores de corriente sean
menos fiables y propensos a falsas interrupciones o fallos en la
detección de fugas de corriente continua.
Esto es especialmente problemático en el caso de
actuar directamente en dispositivos electromecánicos, donde el
secundario del transformador realmente hace actuar a un actuador. La
situación no mejora demasiado cuando se incluye un modo de
detección y amplificación electrónica conectado al bobinado
secundario, ya que aún hay problemas con las transitorios de alta
frecuencia y desplazamientos en continua. Un nivel de corriente muy
pequeño puede causar la saturación del núcleo y perjudicar por
tanto la capacidad del detector para detectar fugas de
corriente.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un dispositivo de detección de corriente residual de
forma económica que incluye un sensor de corriente capaz de percibir
directamente la corriente o la tensión aplicada a una carga y un
sensor de temperatura para facilitar la compensación de
temperatura.
De acuerdo con la invención se proporciona un
dispositivo de detección de corriente residual tal y como se define
en la reivindicación 1.
Los ejemplos de realización de la invención
tienen la ventaja de que el sensor de temperatura seguirá a la
temperatura de la parte intermedia de muy cerca. Es por tanto
posible compensar los cambios en la resistencia de la parte
intermedia debidos a las variaciones de temperatura a medida que va
cambiando el flujo de corriente que circula por él.
El sensor de temperatura puede estar incorporado
(es decir, integrado) dentro del convertidor
analógico-digital. En este caso formará parte de un
dado semiconductor montado directamente en la parte intermedia. De
forma alternativa el sensor de temperatura es preferiblemente un
sensor de temperatura electrónico semiconductor que está montado
directamente encima del shunt con cola conductora de la
temperatura.
El convertidor analógico-digital
para cada shunt puede incluir un modulador
delta-sigma, el cual genera una secuencia de bits a
alta frecuencia que es convertida mediante un filtraje por
decimación en una secuencia digital multibit de menor
frecuencia.
De acuerdo con un ejemplo de realización de la
invención cada shunt puede comprender un miembro de unión metálico
con dos partes extremas de material conductor y una parte intermedia
que conecta las partes extremas, estando dicha parte intermedia
formada por un material resistivo. El convertidor puede tener
terminales de entrada analógicos conectados a sus respectivos de
dichas dos partes extremas y terminales de salida digital para
conectarse al aparato procesador. Tales tiras compuestas pueden ser
producidas masivamente de forma económica con tolerancias muy
altas, lo cual las hace extremadamente adecuadas para este
propósito.
Convenientemente, el convertidor se acopla a la
parte intermedia mediante una capa de material adhesivo aislante de
la electricidad y los terminales de entrada analógicos del
convertidor se conectan a las partes extremas mediante uniones de
cable.
El convertidor incluye preferiblemente un
modulador delta-sigma que proporciona un dato
digital de un bit a alta frecuencia. Se pueden incluir en el
convertidor una o más etapas de filtraje por decimación.
El convertidor también puede tener un terminal de
tensión de referencia para conectarse a una fuente de tensión de
referencia, el convertidor opera para proporcionar señales de salida
digitales que representan respectivamente el flujo de corriente a
través de dicha parte intermedia y señales digitales de salida que
representan la tensión en una de dichas porciones extremas.
El convertidor analógico-digital
para cada shunt se conecta preferiblemente al procesador a trabes
de una barrera aislante para que el convertidor pueda flotar al
nivel de tensión del shunt al que atiende. El filtraje por
decimación puede ser efectuado completamente en el convertidor,
completamente en el procesador o dividirse entre el convertidor y el
procesador.
Los ejemplos de realización de la invención
proporcionan un alto grado de exactitud en la media de la corriente
y la tensión en el circuito que se está monitorizando. Es deseable
medir la temperatura del sensor de corriente con el propósito de
compensar los cambios en la temperatura ambiente.
Con el propósito de detectar corriente residuales
de 1 a 10 mA en el circuito alimentado por una fuente de corriente
del orden de centenares de amperios, el grado de precisión debe ser
del orden de una parte por 100.000. Un dispositivo útil de
corriente residual es operativo para detectar corrientes residuales
del orden de unas pocas decenas de mA, típicamente tales que el
circuito se desconecta cuando la corriente residual detectada
alcanza aproximadamente 30 mA. Sin embargo, pueden fijarse menores
umbrales de apagado sensibles a la corriente residual tales como
desconectar a niveles de corriente residual tan elevados como 100
mA. Éste es un grado de orden de magnitud mayor que el grado de
precisión requerido para aplicaciones de medida de potencia y
similares donde es suficiente medir la corriente con una precisión
del 1%. Es por tanto ventajoso el proporcionar la compensación de
la temperatura de acuerdo con los ejemplos de realización de la
invención con el objeto de asegurar una medida precisa de la
corriente residual.
En un ejemplo de realización preferido, la
temperatura del sensor de corriente es medida con una precisión de
\pm0,25°C a \pm0,5°C y el dispositivo puede ser calibrado
alrededor del rango de temperatura esperado, por ejemplo, de -5°C a
85°C.
Para medir potencia es necesario medir la
tensión, pero en un ejemplo de realización práctico se podría medir
con una precisión del 1%, si bien en un ejemplo de realización
preferido la tensión se mide con una precisión de una parte por
1000 o superior.
Mientras que la corriente, la tensión y la
temperatura son medidas de forma independiente, es posible sensar
otras funcionalidades tales como medida de potencia, medida de
tensión y protección por defecto de arco. Por ejemplo medidas de
corriente anormalmente altas durante largos periodos de tiempo
pueden ser producidas por sobrecarga, cortocircuitos o defectos de
fase a tierra así como otros eventos. También pueden detectarse
otros eventos, tales como variaciones anormales en la forma de la
corriente respecto al tiempo. Tales eventos pueden ser indicadores
de defectos, los cuales podrían no activar un dispositivo de
corriente residual. Una amplia variedad de características
eléctricas son mostradas por al menos algunos defectos por arco y
mediante la monitorización de la corriente y la tensión con la
precisión permitida por los ejemplos de realización de la
invención, es posible detectar situaciones donde pueden darse
defectos por arco.
Esta monitorización puede incluir detección de
bajadas de tensión indicativas de eventos por arco o comparación de
la tensión de pico normal del circuito a la tensión real del
circuito en el momento de tiempo inmediato al pico de tensión. Por
ejemplo, las tensiones de pico se producen con un desfase de 90°
respecto al paso por cero de la tensión. La tensión asociada con el
hecho de un defecto por arco se reduce significativamente en las
proximidades del ángulo de desfase de 90°.
El problema es que los niveles de energía de la
mayoría de los arcos producidos por cortocircuitos son
insuficientes para disparar a la mayoría, si no a todos, los
disyuntores convencionales y algunos fusibles convencionales.
Mediante el uso de la detección de corriente y tensión en ejemplos
de realización de la presente invención, la corriente y la tensión
característicos del circuito pueden compararse con los criterios
prescritos que representan condiciones de defecto por arco. Las
características de defectos por arco se han tratado en varias
publicaciones de Underwriters Laboratories, Inc (UL) incluidos:
"Technology For Detecting And Monitoring That Could Cause
Electrical Wiring System Fires: Contract No:
CPSC-C-94-112,
September 1995"; "The UL Standard For Safety For
Arc-Fault Circuit Interrupters, UL1699, First
Edition, dated February 26, 1999".
La invención se describirá ahora mediante un
ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos, en los
cuales:
La Fig. 1 es una vista en perspectiva del ejemplo
de la invención aplicado a un dispositivo monofásico,
la Fig. 2 es un diagrama de bloques de otro
ejemplo de la invención aplicado a un dispositivo trifásico,
la Fig. 3 es una vista en perspectiva que muestra
uno de los dispositivos sensores de corriente con los que se
realiza la presente invención,
la Fig. 4 es una sección lateral del dispositivo
sensor de corriente de la figura 3,
la Fig. 5 es una vista en planta del dispositivo
de la figura 3,
la Fig. 6 es un diagrama de bloques de una forma
del circuito electrónico de un solo dispositivo sensor de
corriente,
la Fig. 7 es un diagrama de bloques de una forma
alternativa del circuito electrónico,
la Fig. 8 es un diagrama de bloques de otra forma
del circuito electrónico, y
la Fig. 9 es un diagrama de bloques de una forma
del circuito electrónico que incorpora un sensor de temperatura de
acuerdo con un ejemplo de realización de la presente invención.
En el dispositivo mostrado en la figura 1, un
sustrato 10 soporta dos tiras conductoras 11, 12.
Cada una de ellas incluye unas porciones extremas
13 de cobre y una porción intermedia 14 de un material resistivo
tal como la manganina. Las tiras se realizan dividiendo un sándwich
formado mediante soldadura por haz de electrones de las porciones de
cobre a las caras opuestas de la porción de manganina. Los shunts
formados por porciones resistivas fabricadas por este método pueden
tener una resistencia nominal de 0,2 m\Omega con una tolerancia
menor del 5%. Si los dos shunts 14 usados en un dispositivo se
presionan desde porciones adyacentes del sándwich, se obtendrá una
tolerancia del 2%. Las diferencias entre las características de
cualquiera de los dispositivos son predominantemente lineales. Por
lo tanto, la calibración de las shunts construidas dentro de una
misma unidad a temperaturas diferentes puede eliminar virtualmente
los errores de shunt. De este modo, se realizan al menos dos
mediciones de temperatura. Se toman dos medidas de temperatura
debido a que las diferencias entre la shunt A y la shunt B son
lineales cuando los dispositivos son adyacentes el uno al otro.
Sin embargo, es deseable proporcionar una
compensación directa de las fluctuaciones de temperatura que surgen
por las fluctuaciones de corriente de especial manera en un detector
de corriente simple. La resistividad de un material resistivo de
precisión ideal no varía con la temperatura. Comparado con metales
puros como el cobre o el aluminio con valores de Coeficiente de
Temperatura de la Resistencia (TCR) cercanos a 4000 ppm/°C, los
valores TCR de la Manganina o la Zeranina son más de 400 veces
mejores a la temperatura de interés, aunque sin llegar a ser
cero.
En realidad, la representación gráfica de la
Resistencia en función de la Temperatura (curva R(T) ) no es
estrictamente linear y se suelen describir dichas curvas como un
polinomio de tercer orden. En general:
R(T) =
R_{o}*(1 + a_{o} * T + B_{o} * T^{2} + c_{o} *
T^{3})
donde T
\;= temperatura en °C y
- \quad
- R_{o} = resistencia a 0°C
Se puede reescribir esta expresión para una
Temperatura de Referencia de 20°C como:
R(T) =
R_{20}*[1 + a_{o} * (T-20) + b_{o} * (T - 20)^{2} +
c_{o}*
T(-20)^{3}]
Las curvas típicas para los materiales resistivos
Manganina y Zeranina se determinan mediante la composición
principal de las aleaciones y varían muy poco de lote a lote. La
dispersión de la producción es menor de 5 a 10 ppm/°C. Estas
pequeñas diferencias en el valor de TCR pueden expresarse en un
pequeño cambio del coeficiente de primer orden "a_{o}" o
"a_{20}" en la ecuación anterior, y los coeficientes de
segundo y tercer orden no varían de forma apreciable. Por ejemplo
una curva dR(T)/R20 para diferentes lotes pivota sobre el
punto de 20°C pero la curva en sí misma no varía. Esto explica la
calibración de los shunts a dos temperaturas diferentes comentada
anteriormente.
Sin embargo, de acuerdo con la presente
invención, puede ser deseable calibrar cada shunt a un RCD o, en el
caso del Sensor de Corriente (Shunt simple), podría calibarse por
separado. Dado que varía como un polinomio de tercer orden, serán
necesarios al menos 4 si no más puntos para una correcta
calibración.
Como se describe en las ecuaciones de más arriba,
si por ejemplo son conocidas la temperatura y nuestra resistencia
de referencia R_{20} es posible, con un número de puntos adecuado,
encontrar los coeficientes y calibrar el shunt.
En el ejemplo de realización preferido, el sensor
de temperatura (indicado generalmente por la referencia numérica
15h en las figuras 4 y 9) se construye integrado y es parte del ASIC
que incluye el convertidor analógico-digital ADC.
En otras palabras el sensor de temperatura en el ADC será un sensor
de temperatura electrónico semiconductor. El ACD se monta como un
dado semiconductor directamente encima de los shunts con una cola
conductora de la temperatura adecuada y por tanto tomará la
temperatura de la Manganina (shunt) de un modo exacto.
Preferiblemente, la salida del sensor de
temperatura se muestrea mediante el modulador de tensión. Podría
tener su propio modulador (ver Fig 9 del RCD que muestra el canal
añadido para la temperatura) o se podría multiplexar en el canal de
tensión (ver figura 2).
Para la calibración se puede evitar el tener
diferentes temperaturas estables para tomar las medidas. En lugar de
esto puede realizarse una medida a 20°C por ejemplo y entonces
aplicar una corriente que haga calentar los shunts. Durante este
proceso se pueden realizar diversas medidas hasta que el shunt
llegue a su nueva temperatura estable como resultado de la corriente
aplicada.
En el ejemplo mostrado en la Figura 1, hay un
ASIC 15 de pre-procesado de señal separado en cada
una de las shunts 14 y conectados a las porciones extremas de cobre
13 de las tiras conductoras asociadas. Los dos ASICs 15 se conectan
mediante una matriz de trasformadores de aislamiento 16 al
procesador principal 17. Los ASICs 15 convierten las dos tensiones
en las shunts a un cadena de señal digital que se comunica al
procesador 17 a través de la matriz de transformadores de
aislamiento. El procesador digital está programado para proporcionar
una señal de gobierno al actuador 18.
La configuración estructural preferida de los
sensores de corriente se muestra en las Figuras 3 a 5. Éstas
muestran el cable 40 que conecta los dos terminales de entrada
analógica del ASIC a las dos porciones extremas de cobre 13. Otros
cables conectan otros terminales del ASIC 15 al cable 40a mediante
el cual se realizan el resto de conexiones externas. La Figura 5
muestra en líneas de puntos un bloque 42 de material de encapsulado
y la Figura 4 muestra una capa de adhesivo 41 aislante
eléctricamente mediante el cual se sujeta el ASIC a la porción
intermedia 14, que puede ser de manganina o zeranina de la tira
compuesta 14, 15. Las tiras se forman cortando en rebanadas un
sándwich formado mediante soldadura por haz de electrones de las
porciones de cobre a las caras opuestas de la porción de manganina.
El sensor de temperatura se integra preferiblemente en el ADC del
ASIC 15.
La figura 6 muestra como el ASIC 15 está provisto
de un único modulador delta-sigma 15a.
También hay un circuito de entrada analógico que
tiene sus terminales de entrada conectadas a las porciones extremas
de cobre 13. La salida del ASIC 15 en este caso consiste en una
cadena de alta frecuencia de una señal de datos de un bit. En uso,
la salida del ASIC se conecta mediante un transformador u otra
barrera de aislamiento 16 a un procesador 17. El procesador en este
dispositivo está configurado para llevar a cabo una o más
operaciones de filtrador por decimación para convertir una
secuencia de señal de un bit a un valor multi-bit a
baja frecuencia.
El procesador 17 puede configurarse típicamente
para recibir señales de una gran cantidad de detectores y sumar
estas señales para determinar si la corriente que fluye por los
detectores está compensada. Dicho dispositivo puede usarse para
detectar una corriente residual que permita a un actuador
desconectar un interruptor si se dan condiciones de descompensación.
Alternativa o adicionalmente, el procesador 17 puede comparar los
niveles instantáneos de corriente con un nivel de desconexión, de
manera que pueda controlarse una desconexión por sobrecorriente.
La figura 2 muestra un dispositivo trifásico más
detallado eléctricamente. En este caso hay cuatro shunts 14, uno en
cada fase y otro en el neutro. El ASIC 15 de la Figura 1 se muestra
como 5 cuatro bloques separados 20, 21, 22 y 23, y hay una fuente de
alimentación 24 que toma potencia de las fases en el lado principal
de los shunts 14 y proporciona tensiones estables al procesador 17.
La potencia se suministra a los cuatro bloques 20 a 23 a través de
barreras de aislamiento 25 que componen la matriz 16. Cada bloque
del ASIC incluye un convertidor analógico-digital en
la forma de un modulador delta-sigma que
proporciona una secuencia digital de un bit a alta 10 frecuencia. Se
puede incluir un multiplexor en cada convertidor de modo que el
convertidor proporcione al procesador, a través de su respectiva
barrera de aislamiento, las señales que representan la corriente en
el shunt asociado y la tensión en un extremo de ésta. El procesador
usa estas señales para monitorizar la corriente en cada shunt y
hace actuar al actuador 18 si se da alguna descompensación.
Se destacará que las conexiones para sensar la
tensión al ASIC se realizan a través de cadenas de resistencias
conectadas entre cada fase y el neutro. Cada una de dichas cadenas
de resistencias comprende un par de resistencias de precisión en
los extremos de un valor óhmico relativamente bajo y una
resistencia intermedia de un valor óhmico relativamente alto. Estas
cadenas de resistencias permiten al RCD estar provisto de una
referencia independiente. Si el neutro del ADC se toma como sistema
de referencia, entonces el software de operación del procesador
principal puede usar múltiples señales derivadas de varias cadenas
de resistencias para calibrar cada fase con respecto al neutro de
referencia.
La CPU se programa para proporcionar los cálculos
necesarios para determinar la existencia de una descompensación y
poder determinar el verdadero valor eficaz (RMS) de la corriente
residual, el cual no se realiza correctamente con los dispositivos
convencionales, sobre todo en el caso de formas de corriente no
sinusoidales. La CPU puede programarse para que sea capaz de
determinar, a partir de los datos que recibe, si un evento
particular es, de hecho, un fuga inaceptable de una forma más
fiable que con los dispositivos convencionales. Por ejemplo, la CPU
puede tomar en cuenta el funcionamiento histórico de la unidad
cuando se fija un umbral de fuga de corriente e ignorar eventos que
tienen una "firma" reconocible. De este modo se puede obtener
una mejora de la tolerancia a desconexiones molestas.
El filtrado por decimación de secuencias de datos
de un bit a alta frecuencia se necesita para reducir cada secuencia
de datos a una señal digital multi-bit a una
frecuencia de muestreo predeterminada. Por ejemplo, cada señal de
corriente puede ser una señal de 23 bit a una velocidad de muestreo
de 64 veces la frecuencia principal, pero puede usarse una
resolución menor cuando es aceptable una conversión no lineal en
lugar de una conversión lineal. El filtrado por decimación es
típicamente una función de procesador, y el filtrado de las cuatro
secuencias de datos pude ejecutarse simultáneamente, de manera que
se deriven simultáneamente los valores de muestra para los cuatro
shunts. En la figura 6 se muestra un circuito que emplea un
dispositivo como el descrito arriba.
En un ejemplo de realización alternativo como el
mostrado en la Figura 7, una o más etapas de filtrado por
decimación pueden ser ejecutadas por el hardware incluido en el
ASIC. Éste incluye un driver de salida serie 15b para transmitir en
serie los bits de la señal digital multibit producida por la etapa
de filtrado 15c al procesador. Las palabras digitales multibit se
transmiten en serie a través de las barreras de aislamiento en
lugar de una secuencia de un bit. Las etapas de filtrado pueden
dividirse entre el ASIC y el procesador. Con esta disposición, en la
configuración del procesador puede simplificarse una parte o toda
la operación de filtrado por decimación llevada a cabo por el
ASIC.
Cuando la corriente y la tensión están
monitorizadas como en el sistema mostrado en la figura 2, el
circuito 15 puede ser como el de la Figura 8 con componentes de
modulación in filtrados separados para cada una de las dos
secuencias de señales y una interfaz serie común. Alternativamente
se pueden emplear interfaces series separadas. El ASIC de la Figura
8 tiene además una entrada analógica que puede conectarse a una
tensión de referencia. Hay dos etapas de entradas analógicas que
inyectan señal a dos moduladores delta-sigma
independientes 15d, 15e. Como se muestra, hay dos etapas
independientes de filtrado por decimación 15f, 15g para las dos
secuencias de señales digitales de un bit. Las salidas de las etapas
15f, 15g pueden, como se muestra, conectarse a la etapa común de
salida serie o (no se muestra) se pueden proporcionar etapas de
salida serie separadas.
Se apreciará que el sistema de la Figura 8 puede
modificarse por la omisión de las dos etapas de filtrado 15f y 15g
donde todo el filtrado se lleve a cabo por el procesador.
En el caso de que tanto la tensión como la
corriente se monitoricen por el procesador, puede alcanzarse una
calibración precisa de los shunts. Esto permite una deteminación más
exacta del balance de corriente en aplicaciones RCD. Además como la
tensión y la corriente se monitorizan con un nivel de precisión más
elevado, se puede obtener una medida de la potencia consumida más
exacta.
En el caso de que los dispositivos de la
invención se usen en RCD y desconexión por sobrecorriente, el
procesador puede programarse para reconocer transitorios que pueden
darse cuando se conectan o desconectan las cargas para evitar
falsas desconexiones. Pueden programarse muchas otras funciones en
el procesador gracias a la alta precisión de las medidas de
corriente que se pueden llevar a cabo.
La figura 9 muestra un sistema similar al de la
Figura 8 excepto por haberse añadido un sensor de temperatura 15h
de acuerdo con los ejemplos de realización de la presente invención.
El sensor de temperatura 15h se entra y muestrea a través de
modulador de tensión. El sensor podría tener su propio modulador o
multiplexarse en el canal de tensión (Figura 9) como se mencionó
anteriormente. El sistema de la Figura 9 es capaz de combinar en una
secuencia de datos serie los parámetros de entrada de corriente I,
tensión V y temperatura T.
Los sistemas descritos permiten una detección muy
exacta de descompensación de corriente efectuados incluso en
presencia de transitorios de conmutación y offsets de continua. Los
problemas que surgen de una saturación del núcleo del transformador
de potencia se evitan completamente.
Como 1 a CPU recibe datos de la corriente de
línea y de la tensión actual de cada uno de los bloques 20 a 23, se
puede programar para realizar otros cálculos, como el límite de
corriente y el consumo de potencia. Por tanto un dispositivo RCD
construido como se ha descrito anteriormente también puede
proporcionar las funciones de un disyuntor convencional y/o las de
un medidor de consumo de potencia sin que sea necesaria ninguna
medida o componentes analógico-digitales
adicionales. El dispositivo también puede adaptarse para
proporcionar protección contra arco eléctrico.
Claims (14)
1. Un dispositivo de detección de corriente
residual que comprende una gran cantidad de shunts resistivos (14)
para la conexión, en cada una de ellas, de una gran cantidad de
líneas a través de las cuales la corriente puede circular desde o
hacia la carga, y un medio detector sensitivo de la tensión
desarrollada a través de cada uno de los shunts (14) para detectar
cualquier descompensación entre las corrientes que circulan por los
shunts (14), caracterizado por un convertidor
analógico-digital (15) en forma de un circuito
integrado montado en cada uno de los shunts resistivos (14) y por
un modo de compensación de temperatura (15h), incluyendo un sensor
de temperatura proporcionado o incluido en dicho shunt o en dicho
circuito integrado para facilitar la compensación de fluctuaciones
en la resistencia shunt con las variaciones de temperatura,
comprendiendo el medio detector un procesador (17) para recibir
señales digitales de los convertidores y determinar si existe una
descompensación de la corriente.
2. Un dispositivo como el de la reivindicación
1, en el que cada shunt (14) toma la forma de una tira compuesta
con porciones conductoras (13) en sus extremos y una porción
resistiva que interconecta las porciones conductoras.
3. Un dispositivo como el de la reivindicación 1
ó 2, en el que el convertidor analógico-digital de
cada shunt (14) incluye un modulador delta-sigma que
produce una secuencia digital de un bit a alta frecuencia.
4. Un dispositivo como el de la reivindicación 3
en el que el convertidor también incluye al menos una etapa de
filtrado por decimación en el que la secuencia digital de un bit de
alta frecuencia se convierte en una secuencia de datos digital
multi-bit a baja frecuencia.
5. Un dispositivo como el de cualquier
reivindicación precedente, en el que cada circuito integrado tiene
terminales de entrada analógicos conectados mediante cables (40) a
las dos porciones extremas conductoras (13) del shunt resistivo
correspondiente.
6. Un dispositivo como el de la reivindicación
5, en que el circuito integrado también tiene un terminal conectado
a una tensión de referencia e incluye un segundo convertidor para
proporcionar una secuencia digital dependiente de la tensión en una
de las porciones conductoras del shunt asociado.
7. Un dispositivo como el de las
reivindicaciones 5 y 6, en el que el shunt es un miembro de enlace
metálico rígido, y el dispositivo además comprende unos terminales
de salida digital para la conexión con el procesador (17).
8. Un dispositivo como el de la reivindicación 7
en el cual el convertidor es incorporado al miembro de enlace (14)
mediante una capa de adhesivo aislante de la electricidad (41).
9. Un dispositivo como el de la reivindicación 8
en el cual el convertidor (15) se incorpora a la porción resistiva
(14).
10. Un dispositivo como el de cualquier
reivindicación precedente en el que el convertidor (15) funciona
para proporcionar señales de salida digital que representan la
corriente a través de dicha porción resistiva (14).
11. Un aparato de medida de corriente que
incluye al menos un dispositivo de detección de corriente residual
como el de la reivindicación 10, donde dicho procesador (17) recibe
y procesa dichas señales de salida digitales que representan la
corriente a través de dicha porción resistiva para proporcionar una
medida de corriente.
12. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el sensor de temperatura (15h) es un
sensor de temperatura electrónico semiconductor montado directamente
en el shunt (14) o en su porción resistiva con una cola conductora
de la temperatura adecuada.
13. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 12, en el que el sensor de temperatura (15h) está
integrado en el circuito integrado que comprende e 1 convertidor
analógico-digital (15).
14. Un aparato de medida de corriente o un
dispositivo de detección de corriente residual de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes que además comprende
uno más dispositivos de medida de potencia, disyuntor y protección
contra arcos eléctricos.
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