ES2611994B1 - Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior - Google Patents

Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior Download PDF

Info

Publication number
ES2611994B1
ES2611994B1 ES201531632A ES201531632A ES2611994B1 ES 2611994 B1 ES2611994 B1 ES 2611994B1 ES 201531632 A ES201531632 A ES 201531632A ES 201531632 A ES201531632 A ES 201531632A ES 2611994 B1 ES2611994 B1 ES 2611994B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
conductor cable
electrical
metal punch
electric conductor
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
ES201531632A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2611994A1 (es
Inventor
Vicente Rodilla Sala
Sandra RODILLA VALERO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to ES201531632A priority Critical patent/ES2611994B1/es
Priority to EP16863720.5A priority patent/EP3376599A1/en
Priority to PCT/ES2016/070798 priority patent/WO2017081348A1/es
Priority to US15/775,586 priority patent/US20180375226A1/en
Publication of ES2611994A1 publication Critical patent/ES2611994A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2611994B1 publication Critical patent/ES2611994B1/es
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/24—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands
    • H01R4/2404—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members having teeth, prongs, pins or needles penetrating the insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/64—Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail
    • H01R4/643—Connections between or with conductive parts having primarily a non-electric function, e.g. frame, casing, rail for rigid cylindrical bodies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/24—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/24—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands
    • H01R4/2404—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members having teeth, prongs, pins or needles penetrating the insulation
    • H01R4/2408—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members having teeth, prongs, pins or needles penetrating the insulation actuated by clamping screws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/38—Clamped connections, spring connections utilising a clamping member acted on by screw or nut
    • H01R4/42—Clamping area to one side of screw only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre conductores eléctricos, que comprende una carcasa apta para montarse sobre el exterior del conductor a través de unos medios de agarre y fijación, un punzón metálico enclavable en el núcleo metálico del conductor para la toma de medidas, y una electrónica de sensorización asociada a una placa de circuito impreso, donde el punzón metálico atraviesa, de forma ajustada, una base soporte, estando fijada sobre el exterior de dicha base soporte la electrónica de sensorización integrada por chips de medida encapsulados con tecnología modular multi-chip (MCM). El dispositivo medidor es empleado en un sistema de control y de telegestión remota de una instalación eléctrica, para optimizar las condiciones de seguridad, consumo, eficiencia energética, mantenimiento predictivo y emisiones de CO{sub,2} todo ello en plantas industriales, edificios y viviendas.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior.
5
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se engloba en el campo de los aparellajes de instalaciones eléctricas. Específicamente, con un dispositivo apto para montarse sobre un cable conductor eléctrico con aislamiento perimetral exterior, de tipo termoplástico u otro material, para llevar a cabo 10 mediciones de magnitudes físicas sobre el núcleo de dicho cable conductor, como por ejemplo, temperatura, vibraciones mecánicas, campo magnético, amperaje, voltaje; entre otras magnitudes que permiten valorar, tanto el estado en tiempo real de la red eléctrica, como predecir estados de la misma que se deseen evitar; como por ejemplo, variaciones no apropiadas en la temperatura del cable conductor debidas a una excesiva densidad de 15 corriente [A/mm2]; o en el consumo de potencia en [kW] de la carga en la red; o bien en las vibraciones provocadas por cojinetes en mal estado. Todo ello a efectos de optimizar la eficiencia energética de dicha carga en la instalación, su mantenimiento predictivo, tener conocimiento de alarmas técnicas, evitar sobrecargas, sobreconsumos, derivaciones u otras incidencias en la carga que afecten tanto al fabricante de dicha carga como al usuario de la 20 misma, e incluso, a la compañía suministradora eléctrica.
El dispositivo medidor de la presente invención es apto para formar parte de un sistema de control y gestión remota de una instalación eléctrica; el cual, constituye un sistema experto útil en la tele-gestión predictiva remota de las alarmas técnicas que puedan producirse, por 25 ejemplo, en una planta industrial, edificio o vivienda inteligente, etc.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Son conocidos diversos dispositivos programables que monitorizan el consumo eléctrico, los 30 cuales, permiten la vigilancia automática y en tiempo real del consumo eléctrico en una vivienda, local, o cualquier tipo de recinto, posibilitando el control del consumo total de la instalación completa o de una zona determinada. Estos dispositivos conocidos cuentan con medios de medida de valores de consumo instantáneos, medios de selección y almacenamiento de los diferentes niveles de consumo, medios de indicación de los 35 diferentes niveles de consumo, todos ellos, gobernados por medios de control y procesado.
Sin embargo, estos dispositivos conocidos solo permiten medir corriente y tensión en el cable conductor para controlar en cada instante el consumo eléctrico, interviniendo sobre los extremos de los cables o cortando y pelando su aislamiento en algún punto de su tendido. A ello se añade que existen otras magnitudes físicas que son cruciales medir en el cable 5 conductor con vistas a monitorizar el estado de la instalación eléctrica; como por ejemplo, temperatura, vibraciones mecánicas, campo magnético, entre otras magnitudes necesarias para diagnosticar incidencias sobre la carga que puedan afectar tanto al fabricante de dicha carga, como al usuario de la misma, así como, a la propia empresa eléctrica suministradora.
10
Por otro lado, cada vez son más utilizadas las infraestructuras asociadas a la distribución eléctrica como red de telecomunicaciones, mediante el uso de las llamadas tecnologías de comunicación por líneas eléctricas de potencia (PLC) (siglas en inglés de Power Line Communication). Así, los enchufes domésticos y los tendidos eléctricos industriales de los usuarios finales se han convertido en auténticos puntos de acceso a una red de 15 telecomunicaciones.
Con todo ello, y en base a la tecnología actualmente conocida, se requiere diseñar un dispositivo que supere las desventajas del estado de la técnica anteriormente comentadas y resuelva los actuales problemas asociados, mejorando la seguridad y la calidad de vida, así 20 como, la sostenibilidad medioambiental.
Por parte del solicitante, tras efectuar una exhaustiva búsqueda internacional, no se ha encontrado ningún dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre un cable conductor eléctrico con aislamiento perimetral exterior, termoplástico o similar, que muestre unas 25 características semejantes a las que presenta la invención que aquí se preconiza.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones 30 independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.
El objeto de la invención es un dispositivo capaz de medir magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior, normalmente, de tipo termoplástico o similar, para la monitorización, por ejemplo, de la temperatura, las 35
vibraciones mecánicas, la corriente, la tensión, el campo magnético, etc., sobre cualquier punto de un tendido de cable conductor eléctrico, sin necesidad de cortar o pelar dicho cable, y sin interrumpir el suministro eléctrico a través del cableado, además de no ser necesario tampoco intervenir ni manipular dentro de los cuadros eléctricos de protecciones; siendo a su vez dicho dispositivo apto para formar parte de un sistema de control y gestión 5 remota de una instalación eléctrica. La instalación del dispositivo puede realizarse, tanto antes como después de un variador de frecuencia u otro tipo de sistema de gestión o de control de cargas, dado que el dispositivo dispone de las necesarias protecciones y de los adecuados algoritmos de medida eléctrica.
10
El problema técnico a resolver es monitorizar el estado físico real en cualquier punto de los cables conductores de las instalaciones eléctricas, conociendo, en tiempo real, los valores de magnitudes físicas como la temperatura en [ºC], [ºF] u otra unidad; el campo magnético en [Gauss], [Teslas] u otra unidad; la tensión en [V]; la corriente eléctrica en [A]; el Cos Phi real por fase junto a un receptor, sin sufrir las interferencias provocadas por la potencia 15 reactiva desde otras cargas, como sucede al medir en los actuales cuadros eléctricos; así como, los consumos eléctricos instantáneos y acumulados de las cargas conectadas (densidad de corriente en [A/mm2], potencia en [kW], emisión de CO
en [kg/h] o [Ton/mes], armónicos, microcortes, energía en [kWxh], etc.; que permiten detectar y solventar instantáneamente alarmas técnicas mediante tele-gestión predictiva remota de las mismas,
20 por ejemplo, utilizando una plataforma web con autoaprendizaje (sistema experto en cloud computing).
Una ventaja de la invención en relación con la reivindicación 1 es que cumple con exactitud el objeto de la invención, pues la configuración de la electrónica de sensorización con chips 25 de medida de magnitudes físicas encapsulados con tecnología modular de multi-chip (MCM) (siglas en inglés de Multi-Chip-Module), así como, su disposición justo al exterior de una base soporte desde donde apoya y perfora un afilado punzón metálico que actúa como sensor de diversas magnitudes físicas (temperatura, vibración, voltaje, etc.), penetrando hasta el núcleo metálico del cable conductor eléctrico, permite dejar la menor distancia 30 posible, por ejemplo, entre el chip de medida de temperatura y la punta de dicho punzón metálico, con lo cual, se limitan o minimizan las posibles variaciones o disipaciones entre los valores de las magnitudes físicas medidas y las condiciones que realmente existen en el interior y en la periferia del núcleo metálico del cable conductor eléctrico.
35
Otra ventaja en relación con las reivindicaciones de la 2 a la 6 es que se logran obtener medidas de temperatura, vibraciones mecánicas, campo magnético, corriente y tensión respectivamente, además de la forma de onda, en el cable conductor eléctrico, útiles para determinar y valorar el estado real de la instalación eléctrica, así como, para predecir estados de la misma que se deseen evitar (telemantenimiento predictivo remoto). 5
Otra ventaja en relación con la reivindicación 7 es que se logran obtener medidas de otros parámetros físico-químicos complementarios que pueden detectarse en el exterior del cable conductor eléctrico y ser objeto también de diagnóstico de alarmas técnicas en la instalación. 10
Otra ventaja en relación con la reivindicación 8 es que el hecho de dotar al punzón metálico con una porción roscada que enrosca en la base soporte de dicho punzón metálico, permite regular con mayor exactitud el enclave y penetración del mismo en el núcleo metálico del cable conductor eléctrico, asumiéndose mejor los diferentes espesores de aislante que 15 varían de un cable conductor a otro, dependiendo de su sección metálica en mm2, de su diámetro exterior y/o de su fabricante.
Otra ventaja en relación con las reivindicaciones 9, 10 y 11 es que se logra conformar una vía dieléctrica o túnel aislado para deslizar el punzón metálico, a través del aislamiento 20 perimetral exterior del cable conductor eléctrico. Dado que en muchos casos dicho aislamiento incorpora en su interior una malla metálica de refuerzo y/o de aislamiento electromagnético, con lo cual, se evita que dicha malla tenga contacto con el punzón metálico, lo que provocaría un cortocircuito entre dicha malla y el núcleo metálico del interior del cable conductor eléctrico. 25
Otra ventaja en relación con las reivindicaciones 12 y 13 es que se logra el montaje del dispositivo sobre el perímetro de cualquier cable conductor eléctrico independientemente del diámetro que se fabrique, de forma segura y permanente, permitiendo llevar a cabo las mediciones de las magnitudes físicas sin interrupciones por desacople entre el dispositivo y 30 el cable conductor eléctrico que lo alimenta; es decir sin paradas de producción y/o de reducciones del confort.
Otra ventaja en relación con la reivindicación 14 es que se facilita el accionamiento sobre el punzón metálico para su enclavamiento en el núcleo metálico del cable conductor eléctrico. 35
Otra ventaja en relación con la reivindicación 15 es que se facilita el envío/recepción de datos entre el dispositivo medidor y la unidad de control del sistema de control remoto de la instalación, a través de la propia red eléctrica.
Otra ventaja en relación a la utilización del dispositivo medidor en un sistema de control y 5 gestión de una instalación eléctrica es que se logra conformar todo un sistema experto en cloud computing (siglas en inglés de computación en la nube), con capacidad de aprendizaje, para la tele-gestión predictiva remota de la instalación eléctrica, con vistas a optimizar su eficiencia energética, llevar a cabo mantenimientos predictivos, solucionar instantáneamente alarmas técnicas, evitar sobrecargas de potencia, sobreconsumos de 10 energía, así como, eventuales derivaciones o fugas eléctricas en la carga (receptor).
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras ilustrativas del 15 ejemplo preferente y nunca limitativas de la invención.
La figura 1 representa una vista frontal en sección del dispositivo medidor de magnitudes físicas montado sobre un cable conductor eléctrico.
20
La figura 2 representa un detalle ampliado de la figura 1, de la zona de agarre y anclaje del dispositivo al cable conductor eléctrico, antes del disparo o percusión del conducto de material dieléctrico hacia dicho cable conductor.
La figura 3 representa un detalle ampliado de la figura 1, de la zona de agarre y anclaje del 25 dispositivo al cable conductor eléctrico, después del disparo o percusión del conducto de material dieléctrico hacia dicho cable conductor.
La figura 4 representa una vista en perspectiva esquemática de la electrónica de sensorización fijada a la base soporte del punzón metálico y asociada a la placa de circuito 30 impreso.
La figura 5 es igual a la figura 4, pero mostrando una segunda realización del punzón metálico con un tramo roscado que enrosca en la base soporte.
35
La figura 6 representa un detalle ampliado de una primera realización de la punta de enclavamiento del punzón metálico mostrado en cualquiera de las figuras anteriores.
La figura 7 representa un detalle ampliado de una segunda realización de la punta de enclavamiento del punzón metálico mostrado en cualquiera de las figuras de la 1 a la 6. 5
La figura 8 representa un esquema de bloques del sistema de control remoto de una instalación eléctrica que incluye el dispositivo medidor de magnitudes de la figura 1.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN 10
A continuación se expone una realización preferente, descriptiva y no limitativa, de la invención con apoyo en las figuras.
Como se muestra en la figura 1, el dispositivo medidor (1) de magnitudes físicas sobre un 15 cable conductor eléctrico (2), este último, dotado de un aislamiento perimetral exterior (2.2), por ejemplo, del tipo termoplástico o similar, comprende:
- una carcasa (10), por ejemplo, de plástico, que puede ser montada sobre el exterior de cualquier cable conductor eléctrico (2) con independencia de su diámetro exterior, 20
- un punzón metálico (3) enclavable en el núcleo metálico (2.1) del cable conductor eléctrico (2), atravesando el aislamiento perimetral exterior (2.2) de dicho cable conductor (2),
- una placa de circuito impreso (4) que comprende un modem (5) que envía/recibe datos a través de señales codificadas, preferiblemente, dicho modem (5) comprende tecnología de comunicación por cable eléctrico (PLC) y las señales codificadas se envían/reciben a 25 través del cable conductor eléctrico (2) donde se encuentra enclavado el punzón metálico (3), y
- una electrónica de sensorización (6) y procesado de datos de diversas magnitudes físicas, asociada a la placa de circuito impreso (4).
30
Preferiblemente, tal y como se aprecia en las figuras 2 y 3, el montaje del dispositivo medidor (1) al cable conductor eléctrico (2) es llevado a cabo por unos medios de agarre y fijación (10.1) de la carcasa (10); los cuales, comprenden un brazo pivotante (10.11) en forma de “gancho” que abraza y retiene a dicho cable conductor (2) contra un asentamiento (10.21) en forma de “V” de un cuerpo de carcasa (10.2) de la carcasa (10) del dispositivo (1), 35 para su autocentrado.
Así mismo, se prefiere que el brazo pivotante (10.11) esté unido al cuerpo de carcasa (10.2) por medio de un eje de giro (10.111) con un mecanismo de bloqueo (11) del tipo trinquete-uñeta, a través del cual, se ajusta y se fija el dispositivo (1) al correspondiente diámetro exterior del cable conductor eléctrico (2). 5
La combinación del asentamiento (10.21) en forma de “V” y el brazo pivotante (10.11) en forma de “gancho” con el mecanismo de bloqueo (11) permite lograr una fijación sólida y ajustada del dispositivo medidor (1) al cable conductor eléctrico (2), independientemente del diámetro exterior de este último. 10
En cuanto al punzón metálico (3), se prefiere que deslice en el interior de un conducto de material dieléctrico (8), por ejemplo, cerámico, de fibra de carbono, o de cualquier otro material dieléctrico de alta dureza y de alta resistencia, con su extremo libre en forma de “aguja”, es decir, una punta afilada con forma de “boquilla de flauta”. 15
Antes de efectuar el enclavamiento del punzón metálico (3) en el núcleo metálico (2.1) del cable conductor (2), el conducto de material dieléctrico (8) es disparado o percutido radialmente hacia el interior de dicho cable conductor (2) al liberarse un medio de empuje (9), por ejemplo, un muelle (9.1), como el mostrado en las figuras 1 y 2, o un pistón de gas 20 (9.2), como el representado en la figura 3; en cualquier caso, dicho medio de empuje (9) es inicialmente pretensado o retenido mediante una pre-carga en el interior de la carcasa (10). Véase la figura 2.
La liberación del medio de empuje (9) puede ser realizada de forma manual o 25 automáticamente después de que haya sido accionado el mecanismo de bloqueo (11) del brazo pivotante (10.11); por ejemplo, empujando el conjunto de la envolvente que conforma la carcasa (10) (brazo pivotante (10.11) más cuerpo de carcasa (10.2)) del dispositivo (1) contra el cable conductor eléctrico (2), este último, posicionado contra el asentamiento (10.21) en forma de “V” del cuerpo de carcasa (10.2). Entonces, al estar firmemente retenido 30 el cable conductor (2) entre el brazo pivotante (10.11) y el asentamiento (10.21) de la carcasa (10) y liberarse el medio de empuje (9), el afilado conducto de material dieléctrico (8) sale disparado contra dicho cable conductor eléctrico (2), atravesando todas las capas de aislamiento y protección o malla metálica de refuerzo y/o de aislamiento electromagnético (2.21) que pudieran conformar el aislamiento perimetral exterior (2.2) de dicho cable 35 conductor (2), para establecer así un túnel dieléctrico entre la electrónica de sensorización
(6) del dispositivo (1) y el núcleo metálico (2.1) del cable conductor (2), sin posibilidad de cortocircuitos con dicha malla metálica (2.21) que pudiera envolver a dicho cable conductor eléctrico (2).
Es decir, tal y como se muestra en la figura 3, al atravesar el aislamiento perimetral exterior 5 (2.2) del cable conductor eléctrico (2), el conducto de material dieléctrico (8) conforma una vía de paso dieléctrica para el punzón metálico (3). De este modo, se aísla el punzón metálico (3) de una posible malla metálica (2.21) dispuesta en el interior del aislamiento perimetral exterior (2.2) de algunos cables conductores eléctricos (2). Así, se evitan cortocircuitos entre la malla (2.21) y el núcleo metálico (2.1) del cable conductor eléctrico (2). 10
Así mismo, como se muestra en las figuras 4 y 5, el punzón metálico (3) comprende una punta de enclavamiento (3.3) afilada, seguida de una porción central (3.1). Esta última, es dispuesta atravesando, de forma ajustada, una base soporte (7) de dicho punzón metálico (3) que está fijada a la placa electrónica (4) del interior de la carcasa (10) del dispositivo 15 medidor (1).
Así, el punzón metálico (3) puede deslizarse, ajustadamente, a través de la base soporte (7), esta última, permite sujetar al punzón metálico (3) mientras se enclava en el núcleo metálico (2.1) del cable conductor (2), al mismo tiempo que se garantiza la continuidad (tanto 20 eléctrica como térmica) necesaria para que la electrónica de sensorización (6) realice las correspondientes mediciones de las magnitudes físicas en el núcleo metálico (2.1).
En una realización preferida, mostrada en las figuras 1, 2, 3 y 5, la porción central (3.1) del punzón metálico (3) comprende un tramo roscado (3.11) que enrosca en la base soporte (7). 25 Así, se logra regular con mayor exactitud el enclave y penetración del punzón metálico (3) en el núcleo metálico (2.1) del cable conductor eléctrico (2).
Preferiblemente, el punzón metálico (3) comprende, en el extremo opuesto a la punta de enclavamiento (3.3), una cabeza de accionamiento (3.2), adaptada para recibir la punta de 30 un destornillador u otra herramienta manual o automática (no mostrada en las figuras). El accionamiento sobre dicha cabeza (3.2) hace que el punzón metálico (3) se deslice a través de la base soporte (7) y del conducto de material dieléctrico (8) para su penetración y enclavamiento en el núcleo metálico (2.1) del cable conductor eléctrico (2). El dispositivo medidor (1) puede incluir un indicador óptico convencional, tipo led o similar (no mostrado en 35 las figuras), para informar que el punzón metálico (3) ha contactado con el núcleo metálico
(2.1) del cable conductor (2) y existe continuidad para la lectura de la temperatura, vibración, tensión eléctrica y, si es el caso, comunicación PLC.
Por su parte, la punta de enclavamiento (3.3) del punzón metálico (3) puede comprender resaltes antideslizamiento, por ejemplo, conformados de forma troncocónica (3.31) o de un 5 hilo del tipo rosca chapa (3.32), véase las figuras 6 y 7 respectivamente, con vistas a evitar su desenclavamiento del núcleo metálico (2.1), por ejemplo, por vibraciones o contracciones térmicas.
Preferiblemente, el punzón metálico (3) es conformado, por ejemplo, de aleación de cobre o 10 cualquier otra, con una dureza y resistencia mecánica, que garantice una adecuada penetración en el núcleo metálico (2.1) del cable conductor eléctrico (2) y una alta conductividad eléctrica-térmica, pero, de tal composición, que no genere corriente galvánica con el cobre u otro material de dicho núcleo metálico (2.1) del cable conductor (2), evitando su corrosión o desgaste. 15
De esta forma, el dispositivo (1) está listo para la toma de medidas, así como para el envío y recepción de señales codificadas, preferiblemente, mediante tecnología de comunicación por cable eléctrico (PLC) hacia una unidad de control (14) del sistema de gestión remota de una instalación eléctrica (13) a la que se encuentre incorporado dicho dispositivo medidor 20 (1). Véase figura 8.
Por otro lado, como se aprecia en las figuras 4 y 5, sobre el exterior de la base soporte (7) del punzón metálico (3) se fija la electrónica de sensorización (6), es decir, los elementos electrónicos que realizan la medición de al menos una magnitud física en el cable conductor 25 eléctrico (2). La electrónica de sensorización (6) comprende chips de medida (silicios/DIES), encapsulados con tecnología de módulo multi-chip (MCM). Así, se garantiza que los chips que conforman la electrónica de sensorización (6) estén lo más cerca posible de la punta de enclavamiento (3.3) del punzón metálico (3), limitándose o minimizando las posibles variaciones o disipaciones entre los valores de las magnitudes físicas medidas y las 30 condiciones que realmente existen en el cable conductor eléctrico (2).
Preferiblemente, la electrónica de sensorización (6) puede comprender al menos uno, todos, o cualquier combinación de los siguientes elementos electrónicos:
- un chip térmico que realiza medidas de temperatura; por ejemplo, capaz de medir el gradiente térmico-temporal que existe a diferentes profundidades o radios del cable conductor eléctrico (2),
- un chip acelerómetro y giróscopo que mida las vibraciones mecánicas en el cable conductor eléctrico (2) provenientes de motores, bombas u otras cargas eléctricas 5 conectadas al cable conductor eléctrico (2) sensorizado,
- un chip inductómetro que realice medidas de campo magnético en 3D sobre el cable conductor eléctrico (2) para su representación magnetográfica, analógica y digital,
- un chip magneto-resistivo que mide valores de la corriente que circula por el cable conductor eléctrico (2) en función de la resistencia eléctrica o impedancia que provoca el 10 campo magnético inducido por la propia corriente de dicho cable conductor eléctrico (2), y
- un chip analizador eléctrico de red que integra las medidas de tensión, de intensidad y de forma de onda, medidas en el cable conductor eléctrico (2); incluyendo los correspondientes armónicos y eventuales microcortes de alimentación eléctrica.
15
Así mismo, la electrónica de sensorización (6) podría comprender al menos un chip que realice mediciones de humo, radiación ionizante, parámetros de gases, de líquidos, de sólidos, como son peso, presión, humedad, caudal, densidad, viscosidad, colorimetría, y/o luminosidad al exterior del cable conductor eléctrico (2) u otros necesarios en la instalación.
20
De igual forma, la electrónica de sensorización (6) podría comprender un posicionador geodésico (GPS), para la geolocalización del dispositivo (1), ya sea, por telefonía celular, satélite u otro medio similar.
En cualquier caso se prefiere que, entre la base soporte (7) del punzón metálico (3) y la 25 electrónica de sensorización (6), esté dispuesto un medio dieléctrico (12), que garantice una alta conductividad térmica entre dichas piezas, por ejemplo, para las mediciones de temperatura, al mismo tiempo que aisle de la tensión eléctrica a la electrónica (6), en cumplimiento de las normas de seguridad y de compatibilidad electromagnética internacionales. 30
Por otro lado, la alimentación de corriente del dispositivo medidor (1) se prefiere que sea a través del propio punzón metálico (3) con la tensión del cable conductor eléctrico (2) al que se encuentra acoplado, a través de una fuente conmutada o similar. Sin embargo, podría preverse otra forma de alimentación externa, conocida en el estado de la técnica. 35
La figura 8 muestra el sistema de control y gestión remota de la instalación eléctrica (13) comprendido por al menos un dispositivo medidor (1) anteriormente descrito midiendo magnitudes físicas sobre un cable conductor eléctrico (2) de dicha instalación (13).
Las magnitudes físicas medidas por el dispositivo medidor (1) son comunicadas a la unidad 5 de control (14) del sistema de control para su procesamiento y gestión. Así mismo, se puede recibir información adicional, por ejemplo, sobre la posición geodésica (GPS) del dispositivo (1) en la red, la existencia o no de contacto eléctrico entre dicho dispositivo (1) y el núcleo metálico (2.1) del cable conductor (2) al cual se encuentra montado, entre otra información útil en el control de la instalación eléctrica (13). 10
La unidad de control (14) comprende un micro-controlador (no mostrado en las figuras) para el procesado de la información recibida, medios de almacenamiento de información (no mostrados en las figuras), por ejemplo, de los registros históricos de medidas, así como, medios para las comunicaciones (no mostrados en las figuras), conformándose todo un 15 sistema experto de control con capacidad de autoaprendizaje y soportado por arquitectura para Big-Data en Cloud Computing.
Preferiblemente, el envío y recepción de señales codificadas entre el dispositivo medidor (1) y la unidad de control (14) del sistema de control remoto de la instalación eléctrica (13) se 20 realiza mediante tecnología de comunicación por cable eléctrico (PLC), sin embargo, otras formas de comunicación conocidas, ya sean inalámbricas o por cable, podrían ser empleadas.
Así, a partir del procesamiento de toda la información que se recibe en el sistema de control, 25 la unidad de control (14), de forma remota, configura, calibra y da mantenimiento predictivo a cada uno de los dispositivos medidores (1) que conforman el sistema.
A partir de un panel de control y gestión convencional (no mostrado en las figuras), por ejemplo, con tecnología M2M para Big-Data, de la unidad de control (14), se pueden 30 materializar las siguientes acciones:
- generación automática de informes,
- gestión ad-hoc automática ante la existencia de alarmas técnicas detectadas por los dispositivos medidores (1), 35
- tele-gestión de cargas, de forma manual o automática, al detectar la superación límites de cargas predefinidos, respondiendo, por ejemplo, con la desconexión de algún/algunos de los dispositivos conectados a la red,
- consultar registros históricos de medidas almacenados,
- configuración remota y mantenimiento de los dispositivos medidores (1), 5
- otras acciones.
Incluso, dichas acciones pueden ser visualizadas y gestionadas por medio de un dispositivo electrónico portátil, por ejemplo, ordenador portátil, tableta, teléfono inteligente, etc., que pueda conectarse a dicho panel de control y gestión, vía red local o vía Internet. 10

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Dispositivo medidor (1) de magnitudes físicas sobre un cable conductor eléctrico (2) con aislamiento perimetral exterior (2.2), que comprende:
    - una carcasa (10) que puede ser montada sobre el exterior del cable conductor eléctrico 5 (2) a través de unos medios de agarre y de fijación (10.1),
    - un punzón metálico (3), enclavable en el núcleo metálico (2.1) del cable conductor eléctrico (2), atravesando el aislamiento perimetral exterior (2.2) de dicho cable conductor (2), para la toma de medidas,
    - una placa de circuito impreso (4) que comprende un modem (5), que envía/recibe datos 10 a través de señales codificadas,
    - una electrónica de sensorización (6) y procesado de datos, asociada a la placa de circuito impreso (4),
    caracterizado por que el punzón metálico (3) comprende una porción central (3.1) que atraviesa de forma ajustada una base soporte (7) del punzón metálico (3), sobre el 15 exterior de dicha base soporte (7) está fijada la electrónica de sensorización (6) que comprende chips encapsulados con tecnología modular multi-chip (MCM) para la medida de magnitudes físicas sobre el cable conductor eléctrico (2).
  2. 2.-Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la electrónica de sensorización (6) 20 comprende un chip térmico que realiza medidas de temperatura sobre el cable conductor eléctrico (2) a distintas profundidades según el radio del mismo.
  3. 3.-Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la electrónica de sensorización (6) comprende un chip acelerómetro y giróscopo, que mide las vibraciones 25 transmitidas por el cable conductor eléctrico (2).
  4. 4.-Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la electrónica de sensorización (6) comprende un chip inductómetro que realiza medidas del campo magnético en 3D sobre el cable conductor eléctrico (2) para su representación 30 magnetográfica, analógica y digital.
  5. 5.-Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la electrónica de sensorización (6) comprende un chip magneto-resistivo que mide valores de la corriente que circula por el cable conductor eléctrico (2) en función de la resistencia eléctrica o 35
    impedancia que provoca el campo magnético inducido por la propia corriente que circula a través de dicho cable conductor eléctrico (2).
  6. 6.-Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la electrónica de sensorización (6) comprende un chip analizador eléctrico de red que integra medidas de 5 tensión, intensidad y forma de onda, medidas en el cable conductor eléctrico (2), incluyendo los correspondientes armónicos y eventuales micro-cortes de alimentación eléctrica.
  7. 7.-Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la electrónica de 10 sensorización (6) comprende al menos un chip que realiza mediciones de humo, radiación ionizante, gases, líquidos, sólidos, peso, presión, humedad, caudal, densidad, viscosidad, colorimetría, y/o luminosidad al exterior del cable conductor eléctrico (2).
  8. 8.-Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la porción central (3.1) del punzón 15 metálico (3) comprende un tramo roscado (3.11) que enrosca en la base soporte (7).
  9. 9.-Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el punzón metálico (3) desliza por el interior de un conducto de material dieléctrico (8) con su extremo libre afilado en forma de “aguja” que, al atravesar el aislamiento perimetral exterior (2.2) del cable conductor 20 eléctrico (2), conforma una vía de paso dieléctrica para el punzón metálico (3) que conecta la electrónica de sensorización (6) con el núcleo metálico (2.1) del cable conductor (2).
  10. 10.-Dispositivo según la reivindicación 9, en el que el conducto de material dieléctrico (8) es 25 disparado radialmente hacia el interior del cable conductor eléctrico (2), atravesando su aislamiento perimetral exterior (2.2), al liberarse un medio de empuje (9).
  11. 11.-Dispositivo según la reivindicación 10, en el que el medio de empuje (9) es un muelle (9.1) o un pistón de gas (9.2). 30
  12. 12.-Dispositivo según la reivindicación 1, en el que los medios de agarre y fijación (10.1) comprenden un brazo pivotante (10.11) en forma de “gancho” que abraza y retiene al cable conductor eléctrico (2) contra un asentamiento (10.21) en forma de “V” de un cuerpo de carcasa (10.2) de la carcasa (10). 35
  13. 13.-Dispositivo según la reivindicación 12, en el que el brazo pivotante (10.11) está unido al cuerpo de carcasa (10.2) por medio de un eje de giro (10.111) con un mecanismo de bloqueo (11) del tipo trinquete-uñeta, el mecanismo de bloqueo (11) ajusta el montaje del dispositivo (1) al diámetro exterior del cable conductor eléctrico (2), permitiendo su fijación sólida y ajustada al mismo. 5
  14. 14.-Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el punzón metálico (3) comprende una cabeza de accionamiento (3.2) adaptada para recibir una herramienta manual o automática.
    10
  15. 15.-Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el modem (5) comprende tecnología de comunicación por cable eléctrico (PLC), y las señales codificadas se envían/reciben a través del cable conductor eléctrico (2) donde se encuentra enclavado el punzón metálico (3).
ES201531632A 2015-11-11 2015-11-11 Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior Expired - Fee Related ES2611994B1 (es)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201531632A ES2611994B1 (es) 2015-11-11 2015-11-11 Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior
EP16863720.5A EP3376599A1 (en) 2015-11-11 2016-11-10 Device for measuring physical magnitudes on electrical conductor cables with outer peripheral insulation
PCT/ES2016/070798 WO2017081348A1 (es) 2015-11-11 2016-11-10 Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior
US15/775,586 US20180375226A1 (en) 2015-11-11 2016-11-10 A device for measuring physical quantities on electrical conductor cables with outer perimetral insulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201531632A ES2611994B1 (es) 2015-11-11 2015-11-11 Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2611994A1 ES2611994A1 (es) 2017-05-11
ES2611994B1 true ES2611994B1 (es) 2018-02-15

Family

ID=58669353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201531632A Expired - Fee Related ES2611994B1 (es) 2015-11-11 2015-11-11 Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180375226A1 (es)
EP (1) EP3376599A1 (es)
ES (1) ES2611994B1 (es)
WO (1) WO2017081348A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10768054B2 (en) 2017-11-29 2020-09-08 Te Connectivity Corporation Temperature sensing electrical device
CN110031725A (zh) * 2019-05-16 2019-07-19 匠石电力电子科技(镇江)有限公司 一种遥测装置总成
EP3813203A1 (de) * 2019-10-25 2021-04-28 Schleuniger AG Kabelprüfvorrichtung
WO2023195997A1 (en) * 2022-04-09 2023-10-12 Tim Suleymanov Sensor device and method for non-iinvasive monitoring of energy consumptiion usage
CN116430101B (zh) * 2023-06-13 2023-11-10 云南电网有限责任公司 一种运行电流在线取样装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2156170B (en) * 1984-02-17 1987-09-23 Cannon Electric Electrical connector
US5447450A (en) * 1994-02-22 1995-09-05 Woodward; Carl W. Live wire detection adapter with grounding capability
FR2778032B1 (fr) * 1998-04-24 2000-06-23 Mos Ind Dispositif pique-cable
GB2477964B (en) * 2010-02-19 2012-04-25 Intelligent Sustainable Energy Ltd Making an electrical connection with an insulated electricity cable

Also Published As

Publication number Publication date
EP3376599A1 (en) 2018-09-19
US20180375226A1 (en) 2018-12-27
WO2017081348A1 (es) 2017-05-18
ES2611994A1 (es) 2017-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2611994B1 (es) Dispositivo medidor de magnitudes físicas sobre cables conductores eléctricos con aislamiento perimetral exterior
KR102598373B1 (ko) 스마트 그리드 배전 변압기
TWI676373B (zh) 資料通訊裝置、系統及方法
CA2654411C (en) User interface for monitoring a plurality of faulted circuit indicators
US7692538B2 (en) User interface for monitoring a plurality of faulted circuit indicators
TW201528859A (zh) 地下資料通訊裝置、系統與方法
KR20170034087A (ko) 전력설비 모니터링을 위한 스마트 센서 및 그를 위한 시스템
CN105785162A (zh) 由电流变压器所感应的测试装置动力提供
WO2020026057A1 (en) Temperature monitoring electrical cable coupler
CN204990640U (zh) 一种防漏水监测装置
WO2018064244A1 (en) Electrical transmission line sensing
CN105911399A (zh) 高压输电线路测试报警系统
CN210953134U (zh) 一种高压电缆接头无线测温装置
CN110501083A (zh) 卫星标准化测试系统通用测温装置
CN205670176U (zh) 高压输电线路测试报警系统
CN206683764U (zh) 温度检测装置
CN104236752A (zh) 一种油浸式变压器温度测量系统
CN201561748U (zh) 一种高压输电线路风偏在线监视装置
CN204286638U (zh) 一种配电柜内触点超温报警装置
KR100905929B1 (ko) 무선 열감응 센서 모듈을 구비한 수배전반
JP7078965B1 (ja) 端子台型ユニット及びこれを用いた監視システム
CN209910632U (zh) 外力导致架空线路停电故障的预警装置及预警设备
CN216209777U (zh) 一种电力工程设计用漏电检测报警装置
CN208537035U (zh) 高压非接触测温系统
CN209591685U (zh) 一种绝缘子

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2611994

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20180215

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20210929