ES2255549T3 - Dispositivo de medicion de corriente. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de medición de corriente alterna en un conductor, comprendiendo el dispositivo un primer conjunto de bobinas (52) conectadas en serie a lo largo de un trayecto que define un bucle nocional, estando configuradas las bobinas para permitir que se introduzca un conductor al interior del bucle nocional con el eje del conductor normal al plano que contiene las bobinas, y medios (R1, R2, CR, RR, 20) para obtener la corriente alterna en el conductor como una función de las tensiones inducidas en las bobinas conectadas en serie, caracterizado porque cada bobina (52) comprende al menos una pista (42A) conductiva depositada sobre un cuerpo (32) aislante eléctricamente, porque las bobinas están montadas sobre un elemento (60) de soporte aislante eléctricamente y están conectadas en serie mediante una pista (12A, 12B) conductiva adicional depositada sobre el elemento de soporte, estando el elemento de soporte configurado (16) para permitir que el conductor se introduzca en el interior del bucle nocional, y porque la pista conductiva adicional comprende una parte (12A) de pista interior y dos partes (12B) de pista de retorno exteriores, una a cada lado de la parte de pista interior, siendo sustancialmente iguales las áreas (A1, A2) respectivas entre cada parte de pista de retorno y la pista interior.

Description

Dispositivo de medición de corriente.

La presente invención se refiere a un dispositivo para medir la corriente alterna que fluye en un conductor eléctrico tal como, por ejemplo, un cable de la red eléctrica de corriente alterna aislado.

Es un objeto de la invención proporcionar un dispositivo tal que pueda construirse a bajo coste, que no tiene piezas móviles y que puede fabricarse con gran precisión.

Este objeto se alcanza mediante la invención que se reivindica en la reivindicación 1.

El documento JP 06043189A da a conocer un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1. Sin embargo, ese dispositivo usa bobinas enrolladas de cable y no dispone para la compensación de campos magnéticos externos.

A continuación se describirá una realización de la invención a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un esquema de circuito que se muestra para ilustrar los principios de funcionamiento de un dispositivo según la invención pero que no es en sí mismo una realización de la invención;

la figura 2 es un esquema para ilustrar el efecto de la construcción no uniforme de las bobinas;

la figura 3 es una vista en perspectiva en aumento de parte de una realización de la invención;

la figura 4 es una vista en planta de la parte inferior de la placa de soporte de la bobina de la realización que muestra las pistas conductivas impresas sobre la misma;

la figura 5 es una vista frontal (o trasera) de una de siete unidades de bobina sustancialmente idénticas usadas en la realización y que muestran las pistas conductivas impresas en las superficies principales exteriores de cada una de las dos exteriores de las tres capas aislantes que forman la unidad de bobina;

la figura 6 muestra las pistas conductivas impresas en cada una de las superficies principales opuestas de la capa central de las tres capas aislantes que forman cada unidad de bobina; y

las figuras 7A y 7B ilustran cómo los conductores que unen las bobinas en serie están construidos para una interferencia mínima con las salidas de las bobinas.

Con referencia a la figura 1, catorce pequeñas bobinas B1 a B14 de material no magnético sustancialmente idénticas están montadas sobre un elemento 10 de soporte de material aislante eléctrico. Las bobinas B1 a B7 están montadas sobre el elemento 10 sustancialmente equidistantes alrededor de un primer círculo nocional de diámetro D1, y están conectadas en serie mediante un conductor 12 no magnético. De manera similar, las bobinas B8 a B14 están montadas sobre el elemento 10 sustancialmente equidistantes alrededor de un segundo círculo nocional de diámetro D2 y están conectadas en serie mediante un segundo conductor 14 no magnético. El segundo círculo es sustancialmente concéntrico con el primer círculo. El eje magnético de cada bobina B1 a B14 es sustancialmente tangencial al círculo respectivo sobre el que se encuentra, y cada bobina del conjunto de bobinas B1 a B7 está radialmente alineada de manera sustancial con una bobina respectiva del conjunto de bobinas B8 a B14, es decir, las bobinas están alineadas radialmente en pares B1/B8, B2/B9, etc. En la realización que va a describirse con referencia a las figuras 4 a 7, que implementa el circuito anterior, el diámetro D1 es de 0,044 metros y el diámetro D2 es de 0,048
metros.

El elemento 10 de soporte tiene una ranura 16 que se extiende desde su periferia hasta un punto más allá del centro 18 de lo círculos concéntricos de diámetro D1 y D2. Esto permite introducir conductor que se esté probando (no mostrado) en el centro de las bobinas B1 a B14 conteniendo el eje del conductor normal al plano las bobinas (es decir, normal al plano de la figura 1). Con tal que el eje del conductor que se está probando esté cercano al punto 18, dentro de alrededor de 1 cm cuando D1 y D2 tienen las dimensiones proporcionadas anteriormente, puede medirse una medida precisa de la corriente alterna en el conductor. Esto se demuestra de la siguiente manera.

Supongamos que el conductor que se está probando, cuya corriente I va a medirse, se coloca en el centro 18 de los círculos concéntricos de la figura 1 con su eje longitudinal perpendicular al plano de la página. El campo H_{C} magnético creado por esta corriente en la circunferencia del círculo de diámetro D1 se dirige a lo largo de la circunferencia y su magnitud es la misma en cada una de las siete bobinas B1 a B8 internas ubicadas alrededor de la circunferencia. Esta magnitud H_{C1} viene dada por:

H_{C1} = \frac{I}{\pi D1}

\newpage

El flujo magnético total que enlaza cada una de las siete bobinas internas viene dado por:

\phi = \mu NAH_{C1}

donde N es el número de vueltas en una bobina individual, \mu es la permeabilidad magnética del espacio libre y A es el área media encerrada por una única vuelta de las bobinas. La tensión V inducida en cada bobina individual es el diferencial en el tiempo de este flujo magnético:

V = \frac{d\phi}{dt}

o, para una corriente de frecuencia f:

V = j2\pi f\phi

Ya que las siete bobinas internas mostradas en la figura 1 están conectadas en serie y que sus tensiones V individuales están todas en fase, para una fuente de corriente en el centro, la tensión V_{T1} de salida total del conjunto de bobinas internas es:

(1)V_{T1} = TV = j14\pi f\mu NAH_{C1} = \frac{14\pi f\mu NAI}{\pi D1} = \frac{14f\mu NAI}{D1}

De manera similar, la tensión V_{T2} recogida por el conjunto exterior de siete bobinas B8 a B14 en el círculo de diámetro D2 es:

(2)V_{T2} = \frac{14f\mu NAI}{D2}

Si la fuente de corriente se mueve ahora al exterior del conjunto exterior de bobinas B8 a B14, es decir, al exterior de la ranura 16, la magnitud del campo magnético ya no será la misma alrededor de la circunferencia del círculo interior y la componente circunferencial del campo magnético que corta las bobinas individuales ya no tendrá la misma dirección para cada una de las bobinas en el conjunto. Por consiguiente, la tensión inducida en cada una de las bobinas de un conjunto varía en magnitud y se produce una inversión de fase de la tensión cuando la componente circunferencial del campo magnético cambia de sentido de en el sentido de las agujas del reloj en una bobina al sentido contrario a las agujas del reloj en otra bobina del conjunto.

Estas tensiones se suman a lo largo de las siete bobinas B1 a B7 interiores, lo que da como resultado un nivel mucho más bajo de tensión V_{T1} de captación de una fuente externa ya que las tensiones de fase invertida de algunas bobinas restan de las tensiones de fase de otras.

Para el sistema mostrado en la figura 1 puede demostrarse que la tensión de captación total de una fuente externa es mayor para el conjunto exterior de siete bobinas B8 a B14 que para el conjunto B1 a B7 interior en una proporción que es casi independiente de la distancia de la fuente exterior del otro conjunto exterior de bobinas. Por tanto puede reducirse adicionalmente de manera significativa la interferencia de fuentes exteriores restando una parte fija de la tensión inducida en el conjunto exterior de la tensión inducida en el conjunto interior.

Por ejemplo si el diámetro del conjunto interior de bobinas es de 0,044 metros y el diámetro del conjunto exterior de bobinas es de 0,048 metros, con siete bobinas en cada conjunto, se obtiene una reducción óptima de la interferencia exterior tomando como tensión de salida del dispositivo el valor V_{T} donde:

(3)V_{T} = V_{T1} - 0,59V_{T2}

En la figura 1, este valor V_{T} se obtiene aplicando las tensiones V_{T1} y V_{T2} a través de los resistores R1 y R2 respectivamente, en común con la entrada negativa de un amplificador 20 que tiene un resistor R_{R} de retroalimentación. También puede colocarse un condensador C_{R} en paralelo con R_{R} para eliminar la dependencia de frecuencia de la tensión V_{T} de entrada. La proporción de V_{T2} que se resta de V_{T1} en la salida del comparador es directamente proporcional a la relación entre los valores R1/R2 de los resistores, de modo que mediante una elección adecuada de R1 y R2 pueda obtenerse el valor V_{T} deseado.

Para una fuente I_{M} de corriente colocada en el centro de los dos conjuntos de bobinas, la tensión V_{TM} de captación se obtiene a partir de la ecuación (3) para el dispositivo usando los valores de V_{T1} y V_{T2} calculados a partir de las ecuaciones (1) y (2) respectivamente usando D1 = 0,044 metros y D2 = 0,048 metros para dar:

(4)V_{TM} = 146\mu NAfI_{M}

Volviendo de nuevo al rechazo de fuentes de interferencia exteriores a ambos conjuntos de bobinas, según se mueve la fuente de corriente de interferencia más y más lejos del dispositivo, el campo magnético que crea en la cercanía de las bobinas se vuelve más y más uniforme en magnitud y dirección sobre la zona de la sonda. Por consiguiente las tensiones V_{T1} creada a través del conjunto interior de bobinas y V_{T2} creada a través del conjunto exterior se vuelven más y más pequeñas y se produce una reducción adicional de la tensión de captación de fuentes de interferencia cuando se calcula V_{T} a partir de la ecuación (3).

La reducción en V_{T1} y V_{T2} que debería producirse al volverse el campo más uniforme para campos lejanos sólo ocurre si las siete bobinas en los conjuntos interior y exterior son idénticas y sólo captan la componente circunferencial del campo magnético. Se examina ahora el efecto de la construcción no uniforme de bobinas sobre el rechazo de la captación del campo magnético de fuentes lejanas.

La figura 2 muestra un conjunto de siete bobinas B1 a B7 colocadas de forma equiangular alrededor de un círculo y sometidas a un campo H_{E} magnético creado externamente que es el mismo en todas las bobinas y que sólo tiene una componente horizontal de campo magnético, tal como se muestra. Este es el tipo de campo magnético creado por una fuente de interferencia lejana. Si cada bobina capta únicamente la componente circunferencial del campo magnético entonces una componente del campo magnético en el sentido de las agujas del reloj en una bobina induce una tensión en fase mientras que una componente en el sentido contrario a las agujas del reloj induce una tensión desfasada.

Sea \theta_{n} el ángulo que forma el radio desde el centro del círculo hasta la bobina n con el eje vertical, tal como se muestra. La componente en el sentido de las agujas del reloj del campo H_{cn} magnético que enlaza la bobina n viene dado por H_{cn} = H_{E}Cos\theta_{n} y la tensión V_{cn} inducida en esta bobina viene dada por:

V_{CN} = j 2\pi f\mu N_{n}A_{n}H_{cn} = j 2\pi f\mu N_{n}A_{n}H_{E}cos\phi_{n}

donde N_{n} es el número de vueltas en la bobina n y A_{n} es el área de la sección transversal media de las vueltas de la bobina n.

La tensión V_{T1} total obtenida cuando se conectan las siete salidas en serie da:

(5)V_{T1} = \sum\limits^{7}_{n=1}V_{cn} = j 2\pi f\mu H_{E} \sum\limits^{7}_{n=1} N_{n}A_{n} cos\phi_{n}

y para bobinas espaciadas uniformemente

\theta_{n} en grados = 360(n-1)/7 donde n es el número de bobinas.

Si el número de vueltas en cada bobina N_{n} y el área A_{n} media de cada vuelta de bobina son idénticos con valores N y A, respectivamente, entonces:

V_{T1} = j 2\pi f\mu NAH_{E} \sum\limits^{7}_{n=1} cos\phi_{n}

Para las bobinas espaciadas uniformemente:

\sum\limits^{7}_{n=1} cos\phi_{n} = 0

y por tanto V_{T1} = 0, lo que da como resultado ninguna captación de tensión de interferencia de un campo magnético uniforme.

Si las bobinas no son todas idénticas o no están espaciadas uniformemente se producirá una captación de tensión del campo uniforme.

Por ejemplo en una situación en la que las bobinas B2 a B7 son idénticas pero la bobina B1 tiene un área de vuelta media mayor o menor que las otras en un 1%, de modo que A1 = 1,01A ó 0,39A, entonces la magnitud de la captación V_{T1} de tensión a partir de la ecuación (5) es:

V_{T1} = (0,01)2\pi f\mu NAH_{E}

\newpage

Si todas las bobinas del conjunto exterior de bobinas mostrado en la figura 1 son idénticas entonces V_{T2} = 0 y la tensión total de salida del dispositivo, V_{T}, tal como se obtiene de la ecuación (3), da:

(6)V_{T} = (0,01)2\pi f\mu NAH_{E}

Las especificaciones europeas para un medidor de potencia de la red eléctrica de clase 1 con 20 Amperios exigen que un campo H_{E} magnético externo uniforme de 400 A/m en la frecuencia de la red eléctrica debiera producir un error máximo inferior al 2% cuando el dispositivo de estimación de corriente está midiendo una corriente de prueba de 2 Amperios en un conductor colocado en el centro de los conjuntos de bobinas.

La tensión V_{T} de interferencia obtenida cuando todas las bobinas son idénticas excepto una bobina que varía en un 1% de las otras debido a un campo H_{E} magnético externo de 400A/m, viene dada por la ecuación (6) porque:

(7)V_{T} = 25 \mu NAf

La tensión de salida medida de la sonda V_{TM} con una corriente de 2 Amperios que fluye en un conductor de prueba colocado en el área de medición dentro de la sonda viene dada por la ecuación (4):

(8)V_{TM} = 292 \mu NAf

Para cumplir con las especificaciones europeas para medidores de clase 1, la tensión V_{T} de captación de interferencia dada por la ecuación (7) debería ser inferior al 2% de la tensión V_{TM} medida dada por la ecuación (8).

V_{T} dada por la ecuación (7) es de hecho un 8,6% de V_{TM}. Por tanto un dispositivo tal como se describe en la figura 1 pero que tiene una de las bobinas que difiere en tan sólo un 1% de todas las demás no cumpliría con las especificaciones de los medidores de clase 1.

De hecho, se requiere una variación en las dimensiones inferior a un \pm0,2% en bobinas individuales para ajustarse a las especificaciones.

Mediante el uso de bobinas B1 a B14 de material no magnético, pequeñas e idénticas y conductores 12 y 14 de conexión, y la ausencia de piezas móviles, un dispositivo construido según los principios anteriores tiene el potencial de ser un producto de coste muy bajo para su fabricación en grandes cantidades. Sin embargo, sería muy difícil conseguir la precisión requerida con bobinas de cable enrollado convencionales e incluso si se pudiera, el coste final sería elevado.

Sin embargo, la tecnología de placas de circuitos impresos o de película gruesa, en las que se depositan pistas conductivas sobre láminas o capas de material aislante ofrecen una tecnología de menor coste y de fabricación más consistente para el dispositivo, y se usa en la realización que va a describirse a continuación con referencia a las figuras 4 a 6.

La figura 3 muestra, a una escala muy aumentada, una unidad 30 de bobina hecha mediante, por ejemplo, tecnología de película gruesa multicapa o tecnología PCI (placa de circuitos impresos). La unidad es un laminado de tres capas 32, 34, 36 sustancialmente paralelas de material aislante, que puede ser cerámica, material de placas de circuitos impresos o similar unidas las unas a las otras usando técnicas convencionales. La forma geométrica del laminado es simétrica alrededor de un plano central normal a las capas 32 a 36 y tiene dos pies dependientes 38A, 38B.

La superficie principal expuesta de la capa 32 exterior (es decir, la superficie que se ve en la figura 3) tiene depositadas sobre ella dos pastillas 40A, 40B conductivas, cada una sobre un pie 38A, 38B respectivo y dos pistas 42A y 42B conductivas generalmente helicoidales sustancialmente idénticas (véase también la figura 5, en la que las pistas 42A, 42B se ven en más detalle). Cada pista 42A, 42B termina en su extremo exterior en una pastilla 40A, 40B de soldadura respectiva, y en su extremo interior en un orificio 44A, 44B de paso metalizado conductivamente respectivo que se extiende a través del grosor de la capa 32. La superficie principal expuesta de la otra capa 36 exterior, no visible en la figura 3, tiene pastillas 40A, 40B de soldadura, pistas 42A, 42B y orificios 44A, 44B de paso que son sustancialmente idénticos a los que están sobre la capa 32. En otras palabras, cuando se visualiza la unidad 30 de bobina desde el otro lado, la superficie principal expuesta de la capa 36 es idéntica a la superficie principal de la capa 32 vista en las figuras 3 y 5.

La capa 34 interior del laminado, es decir, la capa que está intercalada entre las capas 32 y 36 exteriores, tiene dos pistas 46A y 46B conductivas generalmente helicoidales sustancialmente idénticas, figura 6, depositadas en cada una de sus superficies principales opuestas (tan sólo se ve una de dichas superficies en la figura 6, pero la superficie principal opuesta es idéntica). Cada pista 46A, 46B termina en su extremo interior en una pastilla 48A, 48B conductiva respectiva y en su extremo exterior en un orificio 50A, 50B de paso metalizado conductivamente respectivo. Los orificios 50A, 50B de paso pasan a través del grosor de la capa 34 y conectan los extremos exteriores de las pistas 46A, 46B a los extremos exteriores de las pistas similares en la superficie principal opuesta de la capa 34. Las pastillas 48A, 48B conductivas conectan los extremos interiores de las pistas 46A, 46B a los extremos interiores de las pistas 42A, 42B a través de los orificios 44A, 44B de paso.

Por tanto, en el lado izquierdo (tal como se ve en la figura 3) del plano central de simetría de la unidad 30 de bobina hay cuatro pistas 42A/46A/46A/42A helicoidales, en ese orden a través de la unidad, conectadas entre sí en serie para formar una bobina multicapa indicada generalmente como 52. Igualmente, en el lado derecho del plano central de simetría de la unidad 30 de bobina hay cuatro pistas 42B/46B/46B/42B helicoidales, en ese orden a través de la unidad, conectadas entre sí en serie para formar una segunda bobina multicapa indicada generalmente como 54 e idéntica a la bobina 52. Todas las pistas 42A, 42B, 46A y 46B pueden formarse mediante técnicas convencionales de PCI o de deposición en película gruesa sobre las varias capas de la unidad 30 de bobina, y están hechas de un material conductivo eléctricamente no magnético.

En la presente realización hay siete unidades 30 de bobina idénticas y, tal como se describirá, en el dispositivo acabado la bobina 52 del lado izquierdo de cada unidad constituye una respectiva del conjunto interior de bobinas B1 a B7 y la bobina 54 del lado derecho constituye una respectiva del conjunto exterior de bobinas B8 a B14. El tener dos bobinas sobre una unidad multicapa reduce costes y mejora la estabilidad mecánica y la alineación de los conjuntos interior y exterior de bobinas.

Las siete unidades 30 de bobina idénticas están montadas en una placa 60 de soporte de bobina que aísla eléctricamente, figuras 3 y 4, que corresponden al elemento 10 de soporte de la figura 1. La placa 60 de soporte puede estar hecha de cerámica, material de circuito impreso o similar. La placa 60 tiene siete pares de aberturas 62A, 62B rectangulares que se extienden por completo a través del grosor de la placa. Cada par de aberturas 62A, 62B se dimensiona para alojar de manera perfectamente ajustada el par de pies 38A, 38B de una unidad 30 de bobina respectiva, estando insertado el pie 38A en la abertura 62A y el pie 38B, en la abertura 62B. Los pies 38A, 38B se insertan en las aberturas 62A, 62B respectivas desde la parte superior de la placa 60 (tal como se ve en la figura 3) y tienen una profundidad mayor que el grosor de la placa 60 de modo que las pastillas 40A, 40B de soldadura sobresalen por debajo de la superficie 64 inferior de la placa.

En la superficie 64 inferior de la placa 60 hay una pastilla 66 de soldadura respectiva a cada lado de cada abertura 62A, 62B. Cuando los pies 38A, 38B se empujan hasta el fondo en las aberturas 62A, 62B las pastillas 40A, 40B de soldadura a cada lado de la unidad 30 de bobina se sueldan a las pastillas 66 de soldadura adyacentes. Esto sujeta las unidades 30 firmemente en su lugar en la placa 60. Puede usarse una plantilla de plástico (no mostrada) para sujetar las unidades 30 de bobina durante la soldadura y hasta que la soldadura se ajusta para garantizar que las capas 32 a 36 aislantes de cada unidad 30 están fijadas de una manera exactamente normal a la placa 60.

La disposición de los pares de aberturas 62A, 62B en la placa 60 de soporte de bobina es tal que cuando las unidades 30 de bobina se sueldan en su lugar, las bobinas 52 multicapa se disponen en un círculo de diámetro D1 (figura 1) y las bobinas 54 multicapa se disponen en un círculo de diámetro D2 concéntrico con D1. Además, el eje magnético de cada bobina 52, 54 es tangencial al círculo respectivo sobre el que se apoya y cada bobina 52 está alineada radialmente de manera exacta con su vecina 54 al estar formadas en la misma unidad 30.

Tal como se ve en la figura 4, el conjunto de las bobinas 52 interiores está conectado en serie a través de un par de terminales 68 de salida mediante una parte 12A de pista interior que se extiende desde una pastilla 66 de soldadura a la siguiente que coincide con el círculo de diámetro D1 y dos partes 12B de pista de retorno exteriores sustancialmente paralelas y una a cada lado de la parte 12A de pista y sustancialmente equidistantes de la misma. Igualmente, el conjunto de las bobinas 54 exteriores está conectado en serie a través de un par de terminales 70 de salida mediante una parte 14A de pista interior que se extiende desde una pastilla 66 de soldadura a la siguiente que coincide con el círculo de diámetro D2 y dos partes 14B de pista de retorno exteriores sustancialmente paralelas y una a cada lado de la parte 14A de pista y sustancialmente equidistantes de la misma. Las partes 12A y 12B de pista corresponden a la pista 12 de la figura 1 y las partes 14A y 14B de pista corresponden a la pista 14 de la figura 1. Todas las partes 12A, 12B, 14A y 14B de pista pueden formarse formadas mediante técnicas convencionales de PCI o deposición de película gruesa en la superficie 64 inferior de la placa 60 de soporte y como las bobinas 52 y 54 están hechas de un material conductivo eléctricamente no magnético. En el dispositivo acabado las terminales 68, 70 están conectadas con un amplificador 20 de la manera mostrada en la figura 1.

La disposición particular de las pistas 12A, 12B y 14A, 14B conductivas que unen las unidades 30 de bobina en serie, tal como se muestra en la figura 4, se usa para mitigar el efecto de captación de tensión de interferencia por estas pistas de campos magnéticos aplicados desde el exterior. Ahora se tratará el método por el que se consigue una captación de la interferencia reducida.

Primero se examina la disposición de interconexión que se muestra en la figura 1 para el conjunto interior de bobinas B1 a B7 (se aplican los mismos principios al conjunto exterior de bobinas). Esta disposición se muestra de nuevo esquemáticamente en la figura 7A con un campo HE magnético de interferencia uniforme aplicado externamente presente cuya dirección es normal a la página tal como se muestra.

El flujo \phi magnético que enlaza los conductores interconectados debido al campo de interferencia viene dado por \phi = \muAH_{E}, en el que A es el área de la región sombreada que se muestra entre los conductores interconectados.

Como anteriormente, la magnitud de la tensión de interferencia generada por este enlace de flujo viene dada por:

2\pi f\mu\phi = 2\pi f\mu H_{E}

Esta interferencia se añadirá en la salida a cualquier tensión generada en las bobinas en sí. La única manera en que puede minimizarse esto con la disposición de la figura 7A es moviendo las pistas conductoras interior y exterior tan cerca entre sí como sea posible para minimizar el área A. En una PCI de una sola cara hay un límite de lo cerca que se pueden disponer dos pistas de manera fiable sin que incurra en un mayor coste. Esto es del orden de 0,3 mm en la tecnología estándar actual. Sin embargo, puede mostrarse, que incluso con este espaciamiento tan pequeño la captación de interferencia de las pistas interconectadas para las dimensiones normales de la sonda superará los límites de las especificaciones de la clase 1.

La captación de interferencia de las pistas de interconexión debida a un campo magnético uniforme pueden reducirse en gran medida si se adopta el sistema que se muestra en la figura 7B, tal como se ha hecho en la realización de las figuras 3 a 6. En esta implementación se toma la salida tal como se muestra y la interconexión entre las bobinas B1 y B7 se consigue usando dos pistas de retorno tal como se muestra. Si el área A1 rayada es igual al otro área A2 rayada entonces las tensiones inducidas en el sentido de las agujas del reloj alrededor de los conductores que rodean el área A1 debido al enlace de flujo magnético serán igual a la tensión inducida en el sentido de las agujas del reloj alrededor de los conductores que rodean el área A2. Estas tensiones tienen direcciones opuestas entre sí en el conductor central, con lo que no inducen ninguna tensión entre los terminales de salida. Se induce una tensión alrededor de los dos conductores exteriores ocasionando que la corriente fluya en ese bucle, pero eso no afecta la tensión de salida. Para la disposición de pista que se muestra en la figura 4, este sistema de supresión de interferencia, que usa áreas iguales, se implementa por separado para los conjuntos interior y exterior de bobinas tal como se muestra.

Otro área en el que puede ocurrir un acoplamiento parásito de campos magnéticos es la captación debida a un enlace de flujos magnéticos entre los orificios 44A/50A y 44B/50B de paso en las unidades de bobina multicapa y los pares de pistas 12B y 14B de retorno respectivamente desde la primera hasta la última bobina en cada conjunto. El acoplamiento de flujo magnético a estos orificios de paso es pequeño dado que la longitud de los orificios de paso es pequeña. Sin embargo, este acoplamiento puede minimizarse aún más asegurando que la distancia D de los orificios 44A/44B de paso sobre las pistas de retorno es igual a la distancia D de los orificios 50A/50B de paso por debajo de las pistas de retorno, figura 6 (se observará que aunque los orificios 44A y 44B de paso no se muestran en la figura 6 coinciden con las pastillas 48A/48B). La tensión inducida entre los orificios 44A/44B de paso y las pistas de retorno se cancela entonces en una tensión igual pero opuesta entre los orificios 50A/50B de paso y las pistas de retorno.

La invención no se limita a la realización descrita en el presente documento que puede modificarse o variarse sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en la reivindicación 1.

Claims (17)

1. Dispositivo de medición de corriente alterna en un conductor, comprendiendo el dispositivo un primer conjunto de bobinas (52) conectadas en serie a lo largo de un trayecto que define un bucle nocional, estando configuradas las bobinas para permitir que se introduzca un conductor al interior del bucle nocional con el eje del conductor normal al plano que contiene las bobinas, y medios (R1, R2, C_{R}, R_{R}, 20) para obtener la corriente alterna en el conductor como una función de las tensiones inducidas en las bobinas conectadas en serie, caracterizado porque cada bobina (52) comprende al menos una pista (42A) conductiva depositada sobre un cuerpo (32) aislante eléctricamente, porque las bobinas están montadas sobre un elemento (60) de soporte aislante eléctricamente y están conectadas en serie mediante una pista (12A, 12B) conductiva adicional depositada sobre el elemento de soporte, estando el elemento de soporte configurado (16) para permitir que el conductor se introduzca en el interior del bucle nocional, y porque la pista conductiva adicional comprende una parte (12A) de pista interior y dos partes (12B) de pista de retorno exteriores, una a cada lado de la parte de pista interior, siendo sustancialmente iguales las áreas (A1, A2) respectivas entre cada parte de pista de retorno y la pista interior.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que las partes (12B) de pista de retorno exteriores son sustancialmente paralelas a y sustancialmente equidistantes de la parte (12A) de pista interior.

3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que cada una de dichas bobinas (52) es sustancialmente idéntica a las otras.

4. Dispositivo según las reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que dicha trayectoria que define un bucle nocional es una trayectoria circular.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, en el que dichas bobinas (52) son sustancialmente equidistantes alrededor de dicho círculo.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un segundo conjunto de bobinas (54) está montado sobre el elemento (60) de soporte a lo largo de una segunda trayectoria que define un segundo bucle nocional y las bobinas de dicho segundo conjunto están conectadas en serie mediante una pista (14A, 14B) conductiva adicional depositada sobre el elemento de soporte.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que cada uno de dichos primer y segundo conjunto comprende un número N de bobinas, que proporciona un número 2N total de dichas bobinas montadas sobre dicho elemento de soporte.

8. Dispositivo según las reivindicaciones 6 ó 7, en el que ambas primera y segunda trayectoria son circulares, definiendo un par de círculos concéntricos.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la corriente alterna en el conductor se obtiene como una función de las tensiones inducidas en los conjuntos primero y segundo de bobinas conectadas en serie.

10. Dispositivo según la reivindicación 4 u 8, en el que el eje magnético de cada bobina (52, 54) es sustancialmente tangencial al círculo respectivo.

11. Dispositivo según la reivindicación 8, en el que cada bobina (52) del primer conjunto está alineado radialmente de manera sustancial con una bobina (54) respectiva del segundo conjunto.

12. Dispositivo según la reivindicación 8, en el que el elemento (60) de soporte está configurado (16) para permitir que se introduzca un conductor en el centro (18) de los círculos concéntricos.

13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada bobina comprende al menos una pista (42A) conductiva depositada sobre al menos una superficie principal de al menos una capa (32) aislante.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, en el que cada bobina comprende al menos dos pistas (42A, 46A) conductivas depositadas sobre al menos dos superficies principales diferentes de una pluralidad de capas (32, 34) aislantes laminadas sustancialmente paralelas, estando conectadas entre sí las al menos dos pistas conductivas mediante orificios (44A) de paso en al menos una de las capas.

15. Dispositivo según las reivindicaciones 13 ó 14, en el que el elemento (60) de soporte de bobina comprende una placa aislante, montándose las bobinas sobre la placa con las capas (30-36) aislantes sustancialmente normales a la placa.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, en el que la placa aislante tiene una pluralidad de aberturas (62A, 62B) y las bobinas están montadas sobre ellas mediante la inserción de capas (32-36) aislantes en las aberturas.

17. Dispositivo según la reivindicación 6 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, en el que los conjuntos primero y segundo de bobinas (52, 54) están formados en pares cada uno sobre un cuerpo (32-36) aislante eléctricamente común respectivo.