ES2811839A1 - Un dispositivo de conexion, sensado y medida para conectarse a un dispositivo de aparamenta de red electrica - Google Patents

Un dispositivo de conexion, sensado y medida para conectarse a un dispositivo de aparamenta de red electrica Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de conexión, sensado y medida para conectarse a un dispositivo de aparamenta de red eléctrica. La invención se refiere, principalmente, a un dispositivo de conexión, sensado y medida compacto que permite conectarse a la red eléctrica a través de su fácil y rápida conexión a cualquier dispositivo de aparamenta, tal como un interruptor magnetotérmico o interruptor diferencial, un conmutador, un interruptor, un protector contra sobretensiones o similar; en donde su función de recoger y/o inyectar señales que estén disponibles en la red eléctrica, tal como señales de tensión o corriente de la red eléctrica, y en donde la precisión de los valores sensados de la corriente sea superior al 90%, y no requiera de calibración previa antes de su utilización. La invención también se refiere a un sistema que comprende uno o más dispositivos de conexión, sensado y medida, uno o más servidores provistos de respectivas bases de datos que reciben inalámbricamente los datos de salida procesados transmitidos por los uno o más dispositivos.

Description

DESCRIPCIÓN
UN DISPOSITIVO DE CONEXIÓN, SENSADO Y MEDIDA PARA
CONECTARSE A UN DISPOSITIVO DE APARAMENTA DE RED ELÉCTRICA
Campo de la invención:
La presente invención se refiere a un dispositivo de conexión, sensado y medida compacto que permite conectarse a la red eléctrica a través de su fácil y rápida conexión a cualquier dispositivo de aparamenta, tal como un interruptor magnetotérmico o interruptor diferencial, un conmutador, un interruptor, un protector contra sobretensiones o un dispositivo similar a los anteriormente enumerados; en donde el dispositivo de conexión, sensado y medida tiene la función principal de recoger y/o inyectar señales que estén disponibles en la red eléctrica, tal como señales de tensión o corriente de la red eléctrica.
La presente invención también se refiere a un sistema que comprende uno o más dispositivos de conexión, sensado y medida que envían unos datos de salida procesados a uno o más servidores, y uno o más servidores provistos de respectivas bases de datos que reciben de manera inalámbrica los datos de salida procesados transmitidos por los uno o más dispositivos de conexión, sensado y medida.
El dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención se puede conectar tanto a un dispositivo de aparamenta que ya se encuentra instalado en un cuadro eléctrico, como también en nuevas instalaciones.
Antecedentes de la invención:
Por una parte, se conocen en el mercado los dispositivos de aparamenta, tales como interruptores, conmutadores, interruptores magnetotérmicos o diferenciales, o protectores contra sobretensiones, los cuales se instalan en un cuadro eléctrico de una instalación, y generalmente se montan uno al lado del otro, generalmente en un carril estándar tipo DIN.
Los dispositivos de aparamenta presentan, en la mayoría de los casos, unos puntos metálicos de conexión a la red eléctrica (uno por cada polo), que pueden disponerse en la parte superior y/o en la parte inferior del dispositivo de aparamenta y que se localizan generalmente en el interior de respectivos orificios o alojamientos. A través de dichos puntos metálicos se pueden conectar algunos tipos de dispositivos de medida, tal como se explica más adelante.
Por otra parte, existen en el mercado diversos sistemas o dispositivos de medida de los parámetros eléctricos a los que están sometidos los citados dispositivos de aparamenta, es decir a la tensión presente en sus bornes y a la corriente que circula a través de ellos cuando la red eléctrica se encuentra activa, con la finalidad de disponer de los valores de dichos parámetros en un determinado momento de tiempo (es decir una toma de medida puntual) o bien en un periodo continuado (es decir una toma de medida permanente).
Estos sistemas o dispositivos convencionales de medida de los parámetros eléctricos de un dispositivos de aparamenta que se utilizan hoy en día son principalmente las pinzas amperimétricas, los transformadores y los "shunts" para realizar la medida de la corriente, y los voltímetros para la medida el valor de la tensión existente en un punto metálico de conexión a la red eléctrica correspondiente a un polo.
Con respecto a los sistemas o dispositivos convencionales de medida de la corriente (las pinzas amperimétricas, los transformadores o bien los "shunts"), pueden utilizar sensores de corriente de núcleo cerrado o sensores de corriente de núcleo abierto. En el caso de emplearse sensores de corriente de núcleo abierto existe el inconveniente de que es necesario calibrar los sistemas o dispositivos de medida de la corriente antes de ser utilizados, puesto que si no se efectúa dicha calibración previa el error de lectura de los mismos puede llegar a alcanzar un 20%. Esta operación previa de calibración una vez el dispositivo de medida de la corriente está instalado (y antes de usarse) requiere un cierto tiempo y una habilidad determinada del instalador.
También se conocen otro tipo de dispositivos voluminosos que se instalan de manera permanente contiguos a los dispositivos de aparamenta, requiriendo además de un determinado tiempo de instalación del dispositivo de medida por el operario durante el cual la red permanece cortada.
Además, en la mayoría de los dispositivos de medida conocidos, el usuario o instalador de dicho dispositivo de medida debe modificar el cuadro eléctrico para poder instalar de modo permanente o temporal los mismos, teniendo en cuenta que en muchos casos dichos cuadros eléctricos se encuentran totalmente llenos de dispositivos de aparamenta y el espacio libre disponible para albergar dichos dispositivos de medida es muy reducido o casi nulo, con lo cual se deben efectuar modificaciones y ampliaciones del cuadro eléctrico, lo que conlleva un elevado tiempo por parte del instalador, un sobrecoste para el usuario y un tiempo de corte de la red eléctrica para los usuarios de la instalación eléctrica a la cual abarca dicho dispositivo de aparamenta.
A la vista de lo expuesto hasta ahora, es clara la necesidad de proporcionar un dispositivo de conexión, sensado y medida adecuado para conectarse en cualquier punto metálico de conexión previsto en un dispositivo de aparamenta de red eléctrica convencional, y que dicho dispositivo de conexión, sensado y medida permita ser conectado de modo quita y pon, fácilmente, rápidamente, de modo seguro para el instalador, y sin cortar la alimentación de la red eléctrica, y a la vez que mida como mínimo los valores de la tensión y de la corriente de la red eléctrica con una alta precisión, y a la vez que no requiera de calibración previa antes de su utilización, y que sea capaz de transmitir las señales medidas en dicho punto metálico de conexión hacia un dispositivo externo.
Objeto de la invención:
El objeto de la presente invención consiste en diseñar un dispositivo de conexión, sensado y medida conectable a un dispositivo de aparamenta cualquiera, en donde el dispositivo de conexión, sensado y medida sea compacto, fácilmente acoplable al mismo, cuya finalidad es conectarse a la red eléctrica a través de dicho dispositivo de aparamenta y poder recoger (es decir sensar) y/o inyectar señales que estén disponibles en la red eléctrica, como mínimo la/s señal/es de tensión y la/s señal/es de corriente de la red eléctrica y adicionalmente otras señales o parámetros, y en donde la precisión de los valores sensados de la corriente sea mayor al 90% (es decir con un error de lectura menor al 10%), y a la vez que no requiera de calibración previa antes de su utilización.
Otro objeto de esta invención es que el dispositivo de conexión, sensado y medida se puede conectar tanto en los dispositivos de aparamenta que ya se encuentran instalados en un cuadro eléctrico, como también en nuevas instalaciones, es decir que sea de tipo universal.
Aún otro objeto de esta invención es que el dispositivo de conexión, sensado y medida sea instalable en un dispositivo de aparamenta de cualquier tipo con la red eléctrica activa, es decir sin necesidad de cortar la alimentación ni modificar la disposición de ninguno de los dispositivos de aparamenta del cuadro eléctrico.
Aún otro objeto de esta invención es que el dispositivo de conexión, sensado y medida se pueda colocar en el espacio existente justo sobre del dispositivo de aparamenta, con unas dimensiones exteriores que no sobresalgan, o no lo hagan significativamente, en anchura o largo de las dimensiones exteriores de un dispositivo de aparamenta.
Aún otro objeto de esta invención es que el dispositivo de conexión, sensado y medida pueda tratar los parámetros obtenidos, y opcionalmente para obtener otros parámetros que se puedan derivar del análisis de los parámetros de tensión, corriente y/o otros parámetros obtenidos por dicho sistema de conexión de la red eléctrica; así como poder transmitir dichos parámetros obtenidos de la red eléctrica o del entorno del lugar de emplazamiento de trabajo del dispositivo de aparamenta y/o parámetros tratados a un dispositivo externo para su posterior tratamiento o gestión. Cuando se dice "dispositivo externo” nos referimos a cualquier dispositivo que esté alimentado de la red eléctrica, por ejemplo los propios equipos de medida de parámetros de red eléctrica como analizadores de red eléctrica, analizadores de calidad de red eléctrica, equipos de medida portátiles alimentados desde la red eléctrica o cualquier otro dispositivo como un ordenador, una televisión, etc. que se desee alimentar desde el dispositivo de aparamenta.
Y, finalmente, aún otro objeto de esta invención es un sistema que incluye uno o más dispositivos de conexión, sensado y medida conectados de manera inalámbrica a uno o más servidores provistos de respectivas bases de datos, para poder almacenar, tratar, analizar y/o visualizar los datos procesados salientes de cada dispositivos de conexión, sensado y medida.
Descripción de la invención:
El objeto principal de la presente invención es el dispositivo de conexión, sensado y medida definido en la reivindicación 1.
De acuerdo con este objeto principal, la invención proporciona un dispositivo de conexión, sensado y medida del tipo de los que son susceptibles de conectarse eléctricamente a uno o varios de los bornes, tornillos, bornes metálicos o mordazas existentes en un dispositivo de aparamenta de red eléctrica.
Al hablar de "un dispositivo de aparamenta de la red eléctrica” nos referimos a un dispositivo de aparamenta eléctrica ya instalado o bien también puede ser de los que se van a instalar en un punto de la red eléctrica. Un dispositivo de aparamenta eléctrica se monta conectado a la red eléctrica generalmente sobre un carril tipo DIN o similar, y a modo de ejemplo no limitativo pueden ser, por ejemplo de los siguientes tipos: interruptores, conmutadores, interruptores magnetotérmicos o diferenciales, o transformadores o protectores contra sobretensiones.
El dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención comprende los siguientes elementos:
- una carcasa,
- uno o más elementos de conexión que se extienden hacia afuera de dicha carcasa en una dirección de conexión “Z”, donde cada uno de los uno o más elemento de conexión comprende un extremo metálico o magnético configurado para conectarse eléctricamente de modo extraíble a un respectivo tornillo, o borne de conexión, o mordaza, o a cualquier punto metálico de fijación o conexión del cableado del dispositivo de aparamenta, de modo que a través del uno o más elementos de conexión el dispositivo de conexión, sensado y medida puede recoger la/s señal/es de tensión de la red eléctrica o bien inyectarla/s a la red eléctrica; y
el mismo se diferencia de los ya existentes por el hecho de que comprende, además:
- uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado, configurado para:
(a) sensar, cada sensor, el campo magnético presente en una línea de la red y/o sensar los efectos de las señales inyectadas, y/o
(b) inyectar las señales de corriente que circulan por los polos del dispositivo de aparamenta,
en donde el uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado está(n) dispuesto(s) separados del uno o más elementos de conexión, y en donde cada uno de los uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado comprende un bucle con sus dos extremos que sobresalen de la carcasa en la dirección de conexión “Z”, y
en donde dichos uno o más pares de extremos del bucle pueden adoptar dos posiciones distintas:
i) una primera posición de instalación del dispositivo de conexión, sensado y medida en el dispositivo de aparamenta, en donde los uno o más pares de extremos de sensor quedan abiertos un cierto espacio, de modo que al desplazar en la dirección de conexión “Z” el dispositivo de conexión, sensado y medida dicho cierto espacio entre extremos es mayor al diámetro de un respectivo cable eléctrico previamente instalado en el dispositivo de aparamenta que discurre en una dirección vertical “Y” para pasar, y
ii) una segunda posición de trabajo, en donde cada par de extremos de cada sensor de corriente queda cerrado o parcialmente cerrado uno respecto al otro formando un espacio cerrado o parcialmente cerrado dentro del bucle para poder albergar en el interior al respectivo cable eléctrico del dispositivo de aparamenta; y
- unos medios mecánicos configurados para abrir y cerrar los uno o más pares de extremos del uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado, conduciendo los uno o más pares de extremos de la segunda posición cerrada a la primera posición abierta, y viceversa.
Según una realización preferente de los medios mecánicos, los mismos están configurados para abrir y cerrar los uno o más pares de extremos a la vez, es decir de manera simultánea.
Según una primera realización de los elementos de conexión, los mismos son de tipo "plug&play" y se extienden hacia afuera en una dirección de conexión en la dirección del eje “Z” , en donde cada elemento de sujeción y conexión para un polo distinto del dispositivo de aparamenta, dotados cada elemento de conexión de un respectivo extremo magnético configurado para a la vez sujetarse y conectarse eléctricamente de modo extraíble sin ninguna conexión mecánica ni cableado a un respectivo tornillo, o borne de conexión, o mordaza, o a cualquier punto metálico de fijación o conexión del cableado del dispositivo de aparamenta. Generalmente, estos puntos de conexión del dispositivo de aparamenta están localizados generalmente en el interior de unos orificios.
De modo preferente, según esta primera realización de la invención, los uno o más elementos de conexión magnéticos de tipo "plug&play" están dispuestos extendiéndose en una dirección de conexión “Z” desde una placa plana de soporte que está unida solidariamente a la carcasa y donde la placa plana presenta una superficie para el manejo y posicionamiento y retirada por parte del usuario.
De modo preferente, cada elemento de conexión magnética puede presentar como mínimo un grado de libertad en la dirección del eje "Z” -dirección correspondiente a la profundidad del dispositivo de aparamenta-, que permite poderse moverse axialmente cada elemento magnético de los medios de conexión magnética en esta dirección "Z" independientemente, para adaptarse a las pequeñas variaciones existentes en cuanto a la profundidad del emplazamiento de cada tornillo, borne de conexión, mordaza o cualquier punto metálico de fijación o conexión del cableado de cada modelo de dispositivo de aparamenta, gracias a la provisión de unos medios elásticos que permiten dicho ajuste en la dirección " Z P o r ello, dicho ajuste en la dirección de conexión "Z" facilita en gran medida el acople de los elementos de conexión magnética y por lo tanto de todo el sistema de conexión a la superficie frontal de un dispositivo de aparamenta en el momento de su instalación, de modo que el usuario al encarar los elementos de conexión magnética en los respectivos alojamientos del dispositivo de aparamenta, se efectúa de un modo casi automático el acople físico y eléctrico entre ambas piezas por la fuerza de atracción magnética de dichos elementos de conexión magnética contra los respectivos tornillos y/o bornes de conexión del dispositivo de aparamenta.
De modo también opcional, los elementos de conexión magnética del tipo "plug&play" pueden, además, presentar también como mínimo un grado de libertad en la dirección "Y" - dirección correspondiente a la vertical del dispositivo de aparamenta - para así adaptarse perfectamente a las distintas geometrías y configuraciones en altura de los diversos dispositivos de aparamenta existentes e instalados en los cuadros eléctricos hoy en día, cuyas configuraciones y geometrías exteriores pueden variar ligeramente.
Estas dos graduaciones o posibilidad de movimiento en los ejes "Z" e "Y" hacen que el sistema de conexión preconizado sea totalmente universal, por cuanto se puede instalar automáticamente y con un encaje perfecto en cualquier tipo o modelo de dispositivo de aparamenta.
Según una posible realización de los elementos de conexión magnética, los mismos pueden configurarse por una porción fija posterior y una porción anterior móvil en la dirección axial "Z" y cuya configuración alargada es tal para que se pueda insertar perfectamente en los alojamientos existentes en los dispositivos de aparamenta en cuyo interior se disponen los respectivos tornillos, bornes metálicos o mordazas, y en dicha parte anterior móvil por la acción de un elemento elástico se incorporan en la parte delantera respectivos elementos magnéticos, cuya fuerza elástica está definida para que un usuario al tirar hacia afuera pueda desenganchar con cierta facilidad los elementos magnéticos de los tornillos o bornes de conexión que presentan los dispositivo de aparamenta, y a su vez dicha fuerza elástica es tal para que el citado elemento compacto pueda sujetarse y quedar sujetado temporal o permanentemente a los tornillos y/o bornes metálicos del dispositivo de aparamenta.
A modo de ejemplo no limitativo, los elementos de conexión magnética presentan un cuerpo alargado de forma cilíndrica y de diámetro entre 4 y 7 mm.
Preferentemente, el elemento magnético está compuesto por uno o más imanes dispuesto(s) en la parte delantera del cuerpo alargado. El número de imanes depende principalmente del magnetotérmico y de la profundidad de los tornillos del magnetotérmico al que se desea conectar. A modo de ejemplo, se podrían disponer de 1 a 3 imanes.
El solicitante ha calculado a través de largas pruebas y experimentaciones el dimensionamiento correcto de la fuerza elástica de atracción del material ferromagnético con el que está fabricado el imán, para que el sistema de conexión de la invención funcione óptimamente. Es decir que un usuario al estirar manualmente hacia afuera pueda desenganchar con cierta facilidad el elemento magnético del tornillo y/o borne metálico del dispositivo de aparamenta, liberando de ese modo el conector del dispositivo de aparamenta, pero al mismo tiempo, dicha fuerza elástica del imán es suficiente para que el citado elemento magnético pueda sujetarse y quedar sujetado temporal o permanentemente al tornillo y/o borne metálico del dispositivo de aparamenta, sin que se desconecte el citado conector, por ejemplo por la acción de la fuerza de la gravedad, al cabo de un cierto tiempo de su instalación. Por otra parte, esta fuerza elástica de atracción del material ferromagnético también está calculada para que permita obtener unas señales correctas de la red eléctrica (es decir sin imprecisiones ni distorsiones). Más concretamente, se ha determinado empíricamente por el titular en diferentes dispositivos de aparamenta de 4 polos (caso más habitual), que el sistema de conexión tiene una fuerza de extracción del orden de unos 5 Newtons para que la desconexión del sistema de conexión sea fácil pero a la vez que la conexión del mismo al dispositivo de aparamenta sea suficientemente firme. Esta fuerza aproximadamente es equivalente a unos 10 Newtons en caso de separarlo de una superficie plana de material ferromagnético. Se ha determinado la fuerza de atracción de los imanes para conseguir estos valores, aunque podría modificarse si fuera necesario utilizando diferentes materiales. Generalmente la fuerza elástica de atracción es proporcional al número de imanes utilizado. Es decir que los elementos magnéticos son, preferentemente, uno o más imanes con una fuerza de extracción de entre 5 y 10 Newtons
La operación manual de acople y desacople de este dispositivo con extremos magnéticos en un punto de conexión de un dispositivo de aparamenta es una operación extremadamente fácil (sin el empleo de ninguna herramienta), rápida (en menos de 3 segundos se puede instalar) y segura (porque no se debe manipular ningún cable eléctrico), que puede desempeñar cualquier tipo de usuario, aunque no sea profesional del sector, sin la necesidad de emplear ningún tipo de cableado ni herramienta.
Además, otra ventaja que permite este dispositivo es su conexión a un dispositivo de aparamenta eléctrica de forma no intrusiva para la transmisión de parámetros eléctricos y/o alimentación de dispositivos. El hecho de no ser intrusivo disminuye el riesgo eléctrico en el proceso de instalación de equipos o medida de parámetros eléctricos. Además, el no ser intrusivo permite que su instalación se realice sin necesidad de cortar el suministro eléctrico del dispositivo de aparamenta, lo cual supone un gran ahorro de tiempo, espacio y costes, y por otro lado elimina las molestias ocasionadas a los usuarios por el corte de la red eléctrica durante el proceso de instalación de sistemas de medida convencionales.
Esta primera variante del dispositivo con extremos magnéticos presenta una configuración universal que lo hace adaptable a diferentes tipos de bornes de dispositivos de aparamenta, por lo que lo hace muy versátil y apropiado para múltiples tipos de instalaciones. Además, puede utilizarse indistintamente en sistemas de alimentación monofásicos o polifásicos, en sus diferentes configuraciones y variantes.
Adicionalmente, el dispositivo puede comprender unos medios de apantallamiento magnético interno para reducir cualquier influencia de campos magnéticos internos y/o externos no deseados producido por los elementos magnéticos.
Según una opción de realización de la primera realización de los uno o más elementos de conexión, la carcasa puede comprender en su parte posterior un elemento independiente fijado a la carcasa que denominamos placa común, que incorpora los uno o más elementos de conexión, que hace a la vez la función de placa soporte, y también facilita el manejo y posicionamiento y retirada por parte del usuario del dispositivo de la invención en el dispositivo de aparamenta. Además, en el caso de disponerse de una pantalla digital, la misma se puede disponer sobre dicha placa común.
Según una segunda realización alternativa de los uno o más elementos de conexión, los mismos se extienden hacia afuera de la carcasa en una dirección de conexión vertical "Y”, en donde cada elemento de conexión para un polo distinto del dispositivo de aparamenta comprende un respectivo extremo metálico (por ejemplo una pletina metálica) configurado para conectarse eléctricamente de modo extraíble a un punto metálico de fijación o conexión del cableado del dispositivo de aparamenta dispuesto en la parte superior del dispositivo de aparamenta y donde cada extremo metálico queda apretado por un respectivo tornillo que se inserta dentro de cada orificio frontal del dispositivo de aparamenta.
El dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención puede fabricarse para sistemas de alimentación monofásicos, trifásicos o polifásicos. En el caso del modelo monofásico, el dispositivo de conexión, sensado y medida tiene un único sensor de la corriente. Para el caso del modelo trifásico tiene tres sensores de corriente, que sensan las respectivas corrientes que discurren por cada una de las tres líneas L1, L2 y L3. Dentro del modelo trifásico existe el modelo trifásico con neutro y el modelo trifásico sin neutro, aunque ambos presenta tres sensores de corriente, uno para cada línea/polo.
En el caso de la primera realización de los extremos magnéticos, se disponen a una mínima distancia "A" de los uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado, para así conseguir minimizar la posible influencia o interferencia que pudiera efectuar el campo magnético de los elementos magnéticos sobre el correcto funcionamiento de dichos medios de sensado y/o inyectado. Varios estudios de campo efectuados por el solicitante han concluido que dicho valor de la distancia mínima "A" ha de ser de como mínimo 8 mm. para que la eficiencia del sistema de conexión de la presente invención sea óptima (es decir sin interferencias significativas).
Según una primera realización de los uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado, los mismos son de tipo flexible, es decir que su configuración y naturaleza flexible permiten que sus puntas/extremos se puedan mover fácilmente. En dicho caso, el/los sensores de corriente de núcleo cerrado flexibles se escogen de entre los siguientes tipos de sensores conocidos en el Estado de la Técnica: de núcleo de aire, ópticos y de efecto Hall o cualquier otro susceptible de integrarse con este formato. Preferentemente, se escogen los uno o más sensores flexibles del tipo de núcleo de aire.
De modo preferente, en esta primera realización de los sensores flexibles, las partes del/de los sensores de la corriente que quedan fuera del interior de la carcasa están cubiertos por respectivas fundas de material eléctricamente aislante y flexible, como medida de seguridad para el instalador o usuario que pudiera tocarlas. Dichas fundas deben tener suficiente flexibilidad como para permitir doblar ligeramente los extremos de los sensores entre la primera y la segunda posición de los sensores. Dichas fundas son, preferentemente, individuales, es decir una funda por cada tramo externo de sensor.
Según esta primera realización de los sensores flexibles, en la primera posición de trabajo los dos extremos de cada sensor pueden quedar en una de las siguientes posiciones:
1. uno de los dos extremos de cada sensor queda tocando con el otro extremo, o 2. uno de los dos extremos de cada sensor queda cruzado uno respecto al otro (de manera que el bucle de cada sensor es completo), o
3. uno de los dos extremos de cada sensor queda cerca del otro extremo pero sin tocarse ni entrecruzarse.
En el caso de escogerse un sensor de núcleo de aire, preferentemente, los dos extremos de cada sensor quedan en la posición donde quedan cruzados uno respecto al otro (es decir la posición 2). En esta posición 2 se ha constatado que la precisión de los sensores es la más óptima de entre las 3 posiciones.
Según una segunda realización de los uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado, los mismos son de tipo rígido. En este caso, el uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado rígidos se escogen de entre los siguientes tipos de sensores conocidos en el Estado de la Técnica: de núcleo de aire, de núcleo de hierro, ópticos, magnetoresistivos, de efecto Hall, captadores de corriente de flujo nulo, híbridos o ultrasónicos. Preferentemente, se escoge los uno o más sensores rígidos del tipo de núcleo de aire.
Con respecto a los medios mecánicos para abrir y cerrar los extremos de los sensores desde la primera posición hasta la segunda posición, los mismos están configurados para ser preferentemente accionadas manualmente por un usuario u operario.
Según una primera realización de estos medios mecánicos para abrir y cerrar los pares de extremos de los uno o más sensores flexibles los mismos comprenden una porción movible en la dirección de conexión "Z” en los dos sentidos que está guiada por unas guías previstas en la carcasa para mover todos los grupos de dos extremos a la vez, en donde la parte móvil está formada por una porción lateral y una porción frontal solidarias, y en donde la porción frontal está provista de un orificio para cada punta configurado para que pueda pasar una punta por su interior, y en dicha porción frontal comprende unos elementos de guiado con un perfil curvo para cada punta.
Para esta primera realización de los medios mecánicos para abrir y cerrar los extremos de los sensores, la carcasa comprende unos topes en una parte superior de las guías laterales de la porción móvil.
Esta porción móvil desplazable en la dirección de conexión "Z” presenta una parte horizontal y una parte vertical unidas entre sí, en donde la parte vertical presenta correspondientes orificios para que las puntas puedan pasar. En dichos orificios preferentemente se extienden unas extensiones ligeramente curvas, para hacer de apoyo a los extremos de los sensores durante la operación de abertura. En la posición de reposo las puntas d ellos sensores se encuentran en posición cerrada o semi-cerrada.
Según una segunda posible realización de los medios mecánicos para abrir y cerrar los pares de extremos de los uno o más sensores rígidos, los mismos pueden comprender uno o más pulsadores que mueven dos respectivos elementos-palanca, y en donde cada uno de estos dos elementos-palanca desplaza, a la vez, a unas respetivas guías de cada extremo. Es decir que un primer elemento-palanca desplaza simultáneamente a todas las guías correspondientes a cada extremo izquierdo de los sensores mientras que un segundo elemento-palanca desplaza simultáneamente a todas las guías correspondientes a cada extremo derecho de los sensores.
En particular referencia a la carcasa, como bien se ha indicado anteriormente, la misma puede comprender en su parte posterior una placa común. Además, de modo preferente, la carcasa compacta presenta un cuerpo cerrado que está abierto únicamente por su parte frontal para la salida de los extremos de los uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado.
Según una posible configuración de la carcasa, la misma está formada por un cuerpo monopieza preferiblemente de material aislante eléctrico, por ejemplo de plástico.
Según una posible configuración de la carcasa, la misma está constituida por como mínimo dos piezas distintas que encajan entre sí y se fijan de manera inamovible. Esta configuración en dos piezas facilita el montaje de los uno o más sensores en el interior de la carcasa y el posterior cerrado de ambas piezas para conformar el cuerpo de la carcasa.
Opcionalmente, en el interior de la carcasa del dispositivo pueden estar incorporados otros medios de sensado adicionales para medir otros parámetros o señales distintas a la tensión y a la corriente, tales como sensores de temperatura, humedad, vibración y/o aceleración, presencia/movimiento/proximidad, GPS (que incluye la fecha, hora y lugar de instalación), y/o iluminación. De ese modo, con la provisión de unos sensores de presencia/movimiento/proximidad se puede detectar, por ejemplo, que alguien se acerque a un cuadro eléctrico y pueda causar daños o maniobras indeseadas, o bien con la provisión de unos sensores de GPS el sistema de conexión compacto puede ser utilizado por ejemplo para detectar o controlar el mantenimiento en diferentes lugares o situaciones geográficas.
Adicionalmente, el dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención puede comprender en el interior del dispositivo unos medios de procesamiento de dichos parámetros o señales captadas y/o inyectadas de corriente y/o de tensión y/o otros parámetros. Estos medios de procesamiento de dichos parámetros o señales captadas y/o inyectadas de corriente y/o de tensión y/o otros parámetros puede estar configurados de manera que están integrados en un chip microprocesador y/o microcontrolador.
Estos medios de procesamiento puede comprender su correspondiente hardware y software que realiza las acciones y/o funciones necesarias de procesamiento de señales de los medios de procesamiento de dichos parámetros o señales.
Dichas acciones y/o funciones de procesamiento o medidas obtenidas mediante dichos medios de procesamiento de dichos parámetros o señales pueden ser, a modo de ejemplo no limitativo las siguientes:
- Tensión y parámetros de calidad de red relacionados con su variación, p.ej: fluctuaciones, parpadeo ("flicker"), huecos, interrupciones, sobretensiones transitorias y/o temporales, infratensiones, desequilibrio entre fases, tensiones armónicas e interarmónicas; y/o
- Corriente a través del dispositivo de aparamenta y sus armónicos; y/o
- Frecuencia; y/o
- Potencia; y/o
- Energía; y/o
- Registro de la actuación de dispositivos de protección tales como interruptores magnetotérmicos y/o diferenciales. Con los dispositivos adecuados se podría determinar la fecha, hora y lugar (GPS) en los que ha sucedido la incidencia; y/o - Comprobación del funcionamiento correcto de interruptores magnetotérmicos y diferenciales sin necesidad de desmontarlos del cuadro de aparamenta; y/o - Envejecimiento de dispositivos de aparamenta, p.ej. protectores contra sobretensiones; y/o - Determinación de la impedancia de la red eléctrica; y/o - Temperatura y/o humedad en el emplazamiento donde sea instalado el dispositivo; y/o
- Detección de presencia; y/o
- Detección de iluminación; y/o
- Transmisión y/o recepción de la información deseada vía cable, inalámbrica y/o mediante la propia red eléctrica.
A modo de ejemplo, los parámetros procesados a partir de los valores sensados de tensión y/o la corriente por los medios de procesamiento son uno o más de los siguientes: Hz, PF, KvarC, KVA, kW, kWh, KvarLh, LvarCh.
Las aplicaciones citadas anteriormente pueden ser realizadas por un único dispositivo o bien por varios dispositivos de conexión interconectados entre sí, por ejemplo por estructuras tipo "master/slave" o similares.
También adicionalmente, el dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención puede comprender en su interior unos medios de transmisión preferentemente de tipo inalámbrico de dichos parámetros o señales medidas o procesadas por los medios de procesamiento a un dispositivo externo de gestión y/o almacenamiento de datos, tal como un PC, redes de datos o un servidor local o un servidor en la nube. Alternativamente pueden ser unos medios no inalámbricos conectables a través de respectivas clavijas de conexión o similares provistas en dicho sistema para ello. En caso de ser medios de transmisión del tipo inalámbricos, los mismos se escogen, preferentemente, de entre los siguientes tipos: GSM, wifi, bluetooth, NB-IoT (Narrowband Internet of Things), lora, SIGFOX o cualquier otro tipo de radiocomunicación. El dispositivo externo podrá realizar las acciones deseadas en cada caso, por ejemplo la gestión de alarmas al sobrepasar las señales sensadas unos parámetros limite preestablecidos, tareas de control y/o de vigilancia de uno o varios procesos, entre otras posibles funciones, mediante los correspondientes software y hardware diseñado para tal fin.
También en el caso de que el tipo de transmisión inalámbrica sea vía GSM o NB-IoT, el dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención puede comprender en el interior de la carcasa una tarjeta SIM de un operador para poder dar de alta la transmisión inalámbrica de un dispositivo de conexión, sensado y medida en concreto.
También adicionalmente, el dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención puede comprender en su interior unos medios de visualización o indicación de los parámetros sensados, inyectados y/o procesados, tal como por ejemplo una pantalla digital dispuesta en una zona exterior del dispositivo, para que el usuario pueda visualizar en un lugar preferente del propio dispositivo los valores de dichos parámetros.
También adicionalmente, la carcasa del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención puede comprender una configuración y geometría perimetral exterior diseñada de tal modo para encajar lateralmente la superficie lateral de un primer dispositivo con la superficie lateral opuesta de un segundo dispositivo contiguo sin existir hueco entre ambas superficie laterales de los dos conectores, por ejemplo formadas dichas superficies laterales de acople con huecos y resaltes correspondientes. De este modo, el dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención ocupa aún menos espacio en el dispositivo de aparamenta.
De modo preferente, el dispositivo de la invención presenta unas dimensiones exteriores muy reducidas, de manera que se puede instalar sin ocupar ningún espacio en anchura o largo, o no de forma significativa, en la parte superior y/o inferior de un dispositivo de aparamenta convencional.
No obstante, la forma geométrica exterior del dispositivo de conexión preconizado no es limitativa, en el sentido de que puede modificarse para que sea factible instalar varios dispositivos de medida contiguos, ya sea lateral o verticalmente, adaptarse a las dimensiones particulares de un dispositivo de aparamenta concreto o mejorar el sensado y/o inyectado de señales.
Como se ha indicado anteriormente, el dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención se puede utilizar indistintamente en sistemas de alimentación monofásicos o polifásicos.
Un segundo objeto de la presente invención definido en la reivindicación 29 es un sistema, que comprende:
- uno o más dispositivos de los definidos anteriormente que envían unos datos de salida procesados a uno o más servidores, y
- uno o más servidores, que comprenden cada uno una base de datos que recibe los datos de salida procesados transmitidos de uno o más dispositivo,
donde el uno o más dispositivos y el uno o más servidores están conectados y comunicados de manera inalámbrica.
Este sistema está formado por como mínimo dos dispositivos que están interconectados entre sí, preferentemente acoplados lateralmente, pudiendo ser un sistema de conexión interconectable con otros sistemas de conexión instalados en dispositivos de aparamenta relacionados o interconectados con él, por ejemplo en estructuras tipo "master/slave" o similares, de modo que un dispositivo de conexión, sensado y medida puede recibir señales de otro/s sistema/s de conexión próximo/s o enviarlas, gestionando también dichas señales.
Un tercer objeto de la presente invención definido en la reivindicación 30 es un método implementado por ordenador, para operar los datos procesados por el dispositivo (10, 100) definidos anteriormente, que comprende llevar a cabo las siguiente etapas:
- conectar eléctricamente uno o más dispositivos en respectivos dispositivos de aparamenta;
- dar de alta un usuario permitido a uno o más dispositivos en una plataforma web; - sensar los uno o más dispositivos como mínimo la/s señal/es de tensión de la red eléctrica y el campo magnético presente en una línea de la red,
- generar en el interior del uno o más dispositivos unas señales procesadas de como mínimo la/s señal/es de tensión de la red eléctrica y la/s señal/es de corriente de la red eléctrica;
- enviar de manera inalámbrica las señales procesadas a uno o más servidores remotos o locales, que comprenden cada servidor una base de datos que recibe y archiva los datos de salida procesados transmitidos de los uno o más dispositivos; y
- visualizar por parte de un usuario permitido en una aplicación de móvil tipo IoS o android o un ordenador las señales archiva en la/s base/s de datos.
Un cuarto objeto de la presente invención definido en la reivindicación 31 es un programa de ordenador, que comprende instrucciones de código para ejecutar en uno o más procesadores las distintas etapas del método anterior.
En definitiva, el dispositivo objeto de esta invención presenta notables ventajas que lo hacen mucho más fiable en cuanto a la toma de medidas, cómodo de utilizar para un usuario, rápido de instalar y desinstalar en relación a los dispositivos de conexión, sensado y medida existentes hoy en día, y totalmente versátil para ser instalado en cualquier tipo de dispositivo de aparamenta existente sin necesidad de cortar la alimentación o la modificación del cuadro eléctrico donde está instalado el dispositivo de aparamenta.
Estas y otras características se desprenderán mejor de la descripción detallada que sigue, la cual, para facilitar su comprensión, se acompaña de quince láminas de dibujos, en las que se ha representado un caso práctico de realización que se cita solamente a título de ejemplo no limitativo del alcance de la presente invención.
Breve descripción de las figuras:
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representan dos casos prácticos de realización.
La figura 1 es una vista en perspectiva frontal de una primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la presente invención en una posición donde los sensores de corriente de tipo flexible están en posición cerrada.
La figura 2 es una vista en otra perspectiva de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención en la misma posición de la figura 1 con los sensores de corriente cerrados.
La figura 3 es una vista en planta superior de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
Las figuras 4a y 4b son respectivas vistas en planta inferior de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención, en donde la primera tiene los extremos de los sensores en posición cerrada y la segunda en posición abierta.
La figura 5 es una vista en alzado lateral izquierdo de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
La figura 6 es una vista en alzado lateral derecho de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
La figura 7 es una vista en alzado frontal de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
La figura 8 es una vista en alzado posterior de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
La figura 9 es una vista explosionada de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención, en donde se representan todos los distintos componentes.
Las figuras 10 y 11 son respectivas vistas en dos perspectivas distintas del conjunto formado por la placa de soporte frontal y las placas de circuito de la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
Las figuras 12 y 13 son respectivas vistas esquemáticas del dispositivo de aparamenta visto en lateral y con la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención en una posición de montaje y en posición ya montado, respectivamente.
La figura 14 es una vista esquemática del dispositivo de aparamenta visto de frente con la primera realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención en posición ya montado.
La figura 15 es una vista en perspectiva frontal de una segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la presente invención en una posición donde los sensores de corriente de tipo rígido están en posición cerrada.
La figura 16 es una vista en otra perspectiva de la segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención en la misma posición de la figura 1 con los sensores de corriente cerrados.
La figura 17 es una vista en planta superior de la segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
Las figuras 18a y 18b son respectivas vistas en planta inferior de la segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención, en donde la primera tiene los extremos de los sensores rígidos en posición cerrada y la segunda en posición abierta.
La figura 19 es una vista en alzado lateral izquierdo de la segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
La figura 20 es una vista en alzado lateral derecho de la segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
La figura 21 es una vista en alzado frontal de la segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
La figura 22 es una vista en alzado posterior de la segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
La figura 23 es una vista en perspectiva de la segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención, donde se observan los medios mecánicos.
La figura 24 es una vista esquemática del sistema de dispositivos de la invención.
La figura 25 es un diagrama de bloques esquemático de los distintos elementos constituyentes del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención.
Descripción de unas realizaciones preferidas de la invención:
A continuación se describe una primera realización preferida del dispositivo de conexión, sensado y medida (10) de la invención, haciendo particular referencia a las Figuras adjuntas 1 a 14.
En esta primera realización se puede apreciar la configuración exterior e interior del dispositivo de conexión, sensado y medida (10) de la invención. En concreto, las primeras Figuras 1 a 8 muestras diversas vistas exteriores del dispositivo de conexión, sensado y medida (10).
El conjunto montado del dispositivo de conexión, sensado y medida (10) está formado exteriormente por una carcasa (11), en este caso formado por distintas partes (11a, 11b, 11c) unidas entre sí, y por una placa de soporte frontal (19) que se extiende inferiormente por debajo de la carcasa (11) e incorpora uno o más elementos de conexión (16) de tipo "plug&play" que se extienden hacia la dirección de conexión “Z”, véase Figura 9. La carcasa presenta exteriormente un cuerpo sensiblemente prismático y que presenta lateralmente unas superficies de acoplamiento complementarias: en un lateral una superficie saliente (27) y en el lateral opuesto una superficie entrante (28), véase Figuras 1,2, 7 y 8.
En este caso se han previsto cuatro elementos de conexión (16) dotados, cada uno, de un respectivo extremo magnético (17) configurado para quedar sujetado magnéticamente y conectarse eléctricamente de modo extraíble a un respectivo tornillo, o borne de conexión, o mordaza (25), o a cualquier punto metálico de fijación o conexión del cableado del dispositivo de aparamenta (13).
Estos extremo magnético (17) presentan un cuerpo cilindrico metálico dentro del cual se inserta uno o más imanes (12) en la parte delantera del cuerpo cilindrico, véase figura 6, con un único imán (12) dibujado en línea discontinua.
Según se aprecia en las Figuras adjuntas, cada elemento de conexión (16) presenta una porción fija posterior (30) y una porción móvil anterior (17) en la dirección de conexión "Z" y cuya configuración alargada es tal para que se pueda insertar perfectamente en los alojamientos (15) existentes en los dispositivos de aparamenta (13). En la parte interior delantera de la porción móvil anterior (17) se incorporan uno o más elementos magnéticos (12). La movilidad en el eje “Z” de la porción móvil anterior (17) es posible merced a un elemento elástico (no mostrado en las Figuras adjuntas), que permite adaptar la longitud de los elemento de conexión (16) a las pequeñas variaciones existentes en cuanto a la profundidad del emplazamiento de cada tornillo, borne de conexión, mordaza (25) o cualquier punto metálico de fijación o conexión del cableado de cada modelo de dispositivo de aparamenta (13).
Según se aprecia en la Figura 7, los cuatro elementos de conexión (16) pueden presentar, adicionalmente, un grado de libertad en la dirección "Y" - es decir en la dirección correspondiente a la vertical del dispositivo de aparamenta (13)- para así poderse mover arriba y abajo en el eje “Y” y adaptarse perfectamente a las distintas geometrías y configuraciones en altura de los diversos dispositivos de aparamenta (13).
Interiormente, el conjunto montado del dispositivo de conexión, sensado y medida (10) para sistemas de alimentación trifásicos está formado por tres sensores de corriente de núcleo cerrado de tipo flexible, dotados cada uno de dos extremos (18a, 18b) que sobresalen de la carcasa (11) en la dirección de conexión “Z”, véase figuras 1 a 7. Si fuese para sistemas monofásicos, tendría un único sensores de corriente de núcleo cerrado.
En este caso concreto, estos tres sensores de corriente de núcleo cerrado y de tipo flexible están formados por sensores de núcleo de aire, los cuales están configurados por unas bobinas que se van enrollando formando un bucle flexible. En la figura 9 no se han representado las tres bobinas. Por encima de la parte exterior de dichos extremos de bobinas se prevén respectivas fundas protectoras (40) de material eléctricamente aislante (tal como plástico) y flexible, véase figura 9. Dichas fundas protectoras (40) a modo de vaina presentan un extremo anterior cerrado y un extremo posterior dotado de una parte extendida (40a) configurada para quedarse asentada en la parte posterior de los orificios pasantes (44) de la carcasa (11c) y así fijar las fundas protectoras (40) en la carcasa (11).
Estos uno o más pares de extremos (18a, 18b) de los tres sensores de corriente de núcleo cerrado pueden adoptar dos posiciones distintas, tal y como se muestra en las Figuras adjuntas:
i) una primera posición de instalación del dispositivo (10) en el dispositivo de aparamenta (13) mostrada en la Figura 4b: los uno o más pares de extremos (18a, 18b) de los 3 sensores de corriente quedan abiertos un cierto espacio "X” , de modo que al desplazar en la dirección de conexión "Z” el dispositivo (10) dicho cierto espacio "A” entre pares de extremos es mayor al diámetro "B” de un respectivo cable eléctrico previamente instalado en el dispositivo de aparamenta (13) que discurre en una dirección vertical "Y” para pasar, y
ii) una segunda posición de trabajo del dispositivo (10) mostrada en la Figura 4a: los uno o más pares de extremos (18a, 18b) de los tres sensores de corriente quedan cerrado uno respecto al otro formando un espacio cerrado "c” dentro del bucle para albergar en el interior al respectivo cable eléctrico (31) del dispositivo de aparamenta (13); y
En este caso concreto ilustrado, en la segunda posición de trabajo los tres pares de extremos (18a, 18b) quedan entrecruzados uno respecto al otro pero en planos diferentes, véase Figuras 1 ,2 y 7.
Este cambio entre las dos posiciones del sensor está accionado por un mecanismo de abertura y cierre que obliga al o a los pares de extremos (18a, 18b) a pasar de la segunda posición cerrada a la primera posición abierta, y viceversa.
Los medios o mecanismo de abertura y cierre del o de los pares de extremos (18a, 18b) está formado por una porción móvil (33) que se puede desplazar en la dirección de conexión "Z” en los dos sentidos y que está guiada por unas guías laterales (34) previstas en la carcasa (11). En este caso concreto, se prevén dos guías laterales (34) dispuestas para guiar cada una de las bases laterales de la porción móvil (33). Dichas guías laterales (34) pueden tener, por ejemplo, una sección en forma de codo formando un raíl longitudinal para guiar a cada base lateral de la porción móvil (33).
Esta porción móvil (33) actúa de manera que abre y cierra todos los uno o más pares de extremos a la vez.
Tal y como aprecia en la Figura 9, la porción móvil (33) está formada por una porción lateral (33b) y una porción frontal (33a) solidarias entre sí y sustancialmente perpendiculares entre sí, y en donde la porción frontal (33a) está provista de un respectivo orificio pasante (33c) para cada punta configurado para que pueda pasar una punta por su interior, y en dicha porción frontal (33a) se prevén unos elementos de guiado (33e) con un perfil curvo para cada punta. Además, la porción lateral (33b) presenta unas ranuras de guiado (33d) de unos topes superiores (43) previstos en la carcasa (11a, 11b, 11c). En este caso concreto, se han previsto dos ranuras de guiado rectas, una en cada lado, una para cada tope (43).
Con respecto a los elementos de guiado (33e), los mismos de forma preferente presentan una porción que se extiende frontalmente desde cada respectivo orificio pasante (33c) para cada punta para ayudar a las partes más extremas de los pares de extremos del sensor a que queda en posición abierta.
Con respecto a la porción frontal (33a), la misma presenta un cuerpo con una base con una geometría con una pluralidad de surcos complementaria a la geometría de la porción superior de la carcasa (11c), para poder encajar ambas superficies al quedar montado el dispositivo (10).
Además, la porción lateral (33b) puede incorporar un asidero (36), véase figuras 2, 4a y 4b, en su parte exterior más alejada de las puntas para que un usuario o un instalador pueda desplazar la porción móvil (33) arriba y abajo guiado por las guías laterales (34).
En este caso concreto, véase Figura 9, se prevén tres partes (11a, 11b, 11c) de la carcasa, en donde la parte posterior (11a) presenta un cuerpo sensiblemente prismático con unos laterales con superficies complementarias, para poderse encajar lateralmente dos dispositivos (10). La parte anterior (11c) presenta una superficie exterior anterior complementaria a la superficie de la porción móvil (33) y prevista de orificios (44) para la salida de cada extremo del sensor (18). La parte anterior (11c) presenta también unos orificios para el paso de unos elementos de fijación (no mostrado en las Figuras adjuntas) para fijar solidariamente las distintas partes (11a, 11b, 11c) de la carcasa y de la placa de soporte frontal (19). Y la parte intermedia (11b) es una placa para sujetar la parte posterior de los sensores.
En referencia a la placa de soporte frontal (19), la misma incorpora en la parte interior unos elementos de soporte (45) en el interior de los cuales se inserta un elemento de fijación (no mostrado en las Figuras adjuntas). Estos elementos de soporte (45) se encuentran alineados con los orificios para el paso de unos elementos de fijación de la parte anterior (11c). También por la parte interior la placa de soporte frontal (19) incorpora respectivos orificios alargados (32) para guiar el desplazamiento vertical en "Y”, véase Figura 7.
En referencia a la placa de soporte frontal (19), la misma incorpora varias placas de circuito (42), encargadas de distintas funciones del dispositivo (10, 100). En las Figuras 10 y 11 se muestra una posible configuración de las placas de circuito (42) montadas en la parte interna de la placa de soporte frontal (19). En concreto, se prevé una placa de la fuente de alimentación (42b) del dispositivo (10), cuya función es la de convertir el voltaje de entrada de 230VdC en 5VdC y 3’3VdC para alimentar los distintos mecanismos del dispositivo (10). También se prevé una placa de medida de corriente (42a), cuya función es la de entregar la señal de los sensores y también la adecuación (por ejemplo amplificar, filtrar, etc.) de las señales recibidas del sensor y enviarlas al microcontrolador para enviar la medida. También se prevé una placa de comunicaciones (42d) que incorpora un microchip. Dicho microchip puede ser adecuado para la transmisión de las señales del dispositivo (10) a través de una de las siguientes tipos de comunicación: GSM, wifi, bluetooth, NB-IoT (Narrowband Internet of Things), lora, SIGFOX o cualquier otro tipo de radiocomunicación. También se prevé una placa de medida de tensión y de control e indicación (42c), cuya función es por un lado medir la tensión a partir de las medidas de los elementos de conexión (16).
De modo preferente, estas placas (42a, 42b, 42c, 42d) son del tipo de circuito impreso, y presentan las medidas y geometría necesarias para que puedan quedar perfectamente insertadas en la cavidad interior formada dentro de la carcasa (11). La disposición de estas cuatro placas (42a, 42b, 42c, 42d), pueden disponerse en otras ubicaciones diferentes, sin que ello afecte a la funcionalidad de la invención.
En este caso concreto, la placa de soporte frontal (19), por la cara vista, que corresponde a la placa opuesta a donde se localizan las placas de circuito integrado (42a, 42b, 42c, 42d), presenta unos indicadores luminosos, por ejemplo de tipo LED (29). En la Figura 8 se ha representado, a modo de ejemplo, un LED de color rojo para indicación de funcionamiento del dispositivo (10) y otro LED de color azul para indicación o estado de las comunicaciones inalámbricas del dispositivo (10). Además de estas dos indicaciones luminosas (29), la placa presenta una pantalla (20) y un botón de “reset” (30). También se prevé un botón (26) para accionar de manera manual los elementos de conexión (16) arriba y abajo en la dirección del eje “Y”.
El dispositivo de conexión, sensado y medida (10) de esta primera realización de la invención está configurado para que ser conectable eléctricamente a uno o varios de los tornillos, bornes de conexión o mordazas de un dispositivo de aparamenta (13) de red eléctrica. En las Figuras 12 a 14 se muestran respectivas vistas de cómo se conecta un dispositivo de conexión, sensado y medida (10) a un dispositivo de aparamenta (13) de red eléctrica. En dichas Figuras 12 a 14 se aprecia cómo el dispositivo (10) se conecta a través de los distintos elementos de conexión (16, 17) a respectivas partes metálicas (25) previstas en el interior de los respectivos orificios de conexión (15) dispuestos en la parte superior de la cara frontal (14) del dispositivo de aparamenta (13) de red eléctrica. Una vez las puntas magnéticas (17) hacen contacto con las respectivas partes metálicas (25) quedan perfectamente sujetas y conectadas eléctricamente entre sí, tal y como se muestra en la Figura 13. Los elementos de conexión (16, 17) presentan una geometría y tamaño tal para poder insertarse óptimamente en los orificios de conexión (15) de la parte superior de la cara frontal del dispositivo de aparamenta (13) de red eléctrica. Una vez los elementos de conexión (16, 17) quedan sujetos también los cables (31) del dispositivo de aparamenta (13) quedan alojados dentro de los respectivos bucles cerrados o semicerrados de cada sensor (18).
A continuación se describe una segunda realización preferida del dispositivo de conexión, sensado y medida (100) haciendo referencia a las figuras adjuntas 15 a 23.
Esta segunda realización preferida del dispositivo de conexión, sensado y medida (100) presenta unos uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado de tipo rígido (18’). La mayoría de los componentes del dispositivo (100) son similares a los de la primera realización preferida del dispositivo de conexión, sensado y medida (10) anteriormente descrita, a excepción de los sensores que son de tipo rígido y también los medios mecánicos de abertura y cierre de los pares de extremos de los uno o más sensores rígidos (18’). Presenta también una carcasa cerrada que está rematada en la parte trasera por la placa de soporte (19) de donde se extienden en la dirección de conexión "Z” los uno o más elementos de conexión (16, 17).
En las Figuras 18a y 18b se ilustran las dos posiciones extremas de cierre y abertura de los pares de extremos (18’a, 18’b) de los uno o más sensores rígidos, respectivamente. Dichos pares de extremos (18’a, 18’b) se accionan a través de dos pulsadores (33’) que al unirse entre sí abren los pares de extremos (18’a, 18’b). La Figura 23 muestra una vista en perspectiva inferior del interior de esta segunda realización del dispositivo de conexión, sensado y medida de la invención (100), donde se observan los medios mecánicos que permiten la abertura y cierre de los pares de extremos (18’a, 18’b) del sensor (18’), en este caso tres sensores (18’). Se prevén dos elementos-palanca (35, 36) distintos, los cuales tienen la función de desplazar, ambos elementos-palanca (35, 36) a la vez, a unas respetivas guías (37) de cada extremo (18’a, 18’b). Es decir que un primer elemento-palanca (35) desplaza simultáneamente a las parte inferiores (37) de cada extremo izquierdo (18’a) de los sensores mientras que un segundo elemento-palanca (36) arrastra desplazando simultáneamente a todas las parte inferiores (38) de cada extremo derecho de los sensores (18’b). Los dos elemento-palanca (35, 36) presentan unos engarces para fijar solidariamente a las parte inferiores (37 y 38). También presentan unas prolongaciones inferiores para conectarse solidariamente con los pulsadores (33’).
La Figura 24 muestra un posible sistema de grupo de dispositivos (10 o 100), los cuales están conectados y comunicados de manera inalámbrica con un servidor, de manera que envían unos datos de salida procesados al servidor o bien reciben datos de este servidor. Dicho servidor, que puede estar ubicado en la nube, puede comprender una base de datos que recibe los datos de salida procesados transmitidos de uno o más dispositivo (10), unos algoritmos y un webservice. Dichos datos de la base de datos puede visualizarse por parte de un usuario a través de un ordenador, una aplicación móvil o bien imprimirse, entre otros.
La Figura 25 representa un diagrama de bloques esquemático de los distintos elementos constituyentes del dispositivo de conexión, sensado y medida (10, 100) de la invención. Los uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado (18) se encargan de medir la corriente. Seguidamente se adecúa la medida de corriente mediante un módulo de filtrado y otro módulo de amplificación. A continuación las señales se envían a un conversor analógico-digital y posteriormente a un microprocesador central. Por otro lado, los uno o más elementos de conexión (16, 17) se encargan de medir la tensión de la red eléctrica. Seguidamente se adecúa la medida de tensión mediante un módulo de filtrado y otro módulo de amplificación. A continuación las señales de tensión adecuadas se envían al conversor analógico-digital y posteriormente al microprocesador central. El microprocesador central es el encargado de procesar como mínimo las señales captadas de corriente y/o de tensión adecuadas y las envía al módulo de indicación o al módulo de comunicación inalámbrica. El módulo de indicación envía las señales de indicación a los indicadores luminosos y el módulo de comunicación inalámbrica envía las señales procesadas a uno o más dispositivos externos (no representados en la Figura 25).
A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, es evidente para un experto en la materia que el dispositivo (10, 100) descrito es susceptible de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser substituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (31)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10, 100), del tipo que es susceptible de conectarse eléctricamente a uno o varios de los tornillos, bornes de conexión o mordazas de un dispositivo de aparamenta (13) de red eléctrica, en donde el dispositivo de aparamenta es un interruptor, un conmutador, un interruptor magnetotérmico, un interruptor diferencial, un transformador o un protector contra sobretensiones, y en donde el dispositivo de conexión, sensado y medida (10) comprende:
- una carcasa (11),
- uno o más elementos de conexión (16) que se extienden hacia afuera de dicha carcasa (11) en una dirección de conexión "Z” , en donde cada uno de los uno o más elementos de conexión (16) comprende un extremo metálico o magnético (17) configurado para conectarse eléctricamente de modo extraíble a un respectivo tornillo, o borne de conexión, o mordaza (25), o a cualquier punto metálico de fijación o conexión del cableado del dispositivo de aparamenta (13), de modo que a través del uno o más elementos de conexión (16) el dispositivo de conexión, sensado y medida (10) puede recoger la/s señal/es de tensión de la red eléctrica o bien inyectarla/s a la red eléctrica; y
caracterizado porque comprende, además:
- uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado, configurado(s) para:
(a) sensar el campo magnético presente en una línea de la red y/o sensar los efectos de las señales inyectadas, y/o
(b) inyectar las señales de corriente (18) que circulan por los polos del dispositivo de aparamenta (13),
en donde cada uno de los uno o más sensores de corriente comprende un bucle con sus dos extremos (18a, 18b) que sobresalen de la carcasa (11) en la dirección de conexión "Z” , y
en donde dichos uno o más pares de extremos (18a, 18b) del bucle pueden adoptar dos posiciones distintas:
iii) una primera posición de instalación del dispositivo de conexión, sensado y medida (10) en el dispositivo de aparamenta, en donde los uno o más pares de extremos (18a, 18b) de sensor quedan abiertos un cierto espacio, de modo que al desplazar en la dirección de conexión "Z” el dispositivo de conexión, sensado y medida dicho cierto espacio entre extremos es mayor al diámetro de un respectivo cable eléctrico previamente instalado en el dispositivo de aparamenta que discurre en una dirección vertical "Y” para pasar, y iv) una segunda posición de trabajo, en donde cada par de extremos (18a, 18b) del uno o más sensores de corriente queda cerrado o parcialmente cerrado uno respecto al otro formando un espacio cerrado o parcialmente cerrado dentro del bucle para albergar en el interior al respectivo cable eléctrico (31) del dispositivo de aparamenta; y
- unos medios mecánicos para abrir y cerrar los uno o más pares de extremos (18a, 18b) del uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado, conduciendo los uno o más pares de extremos (18a, 18b) de la segunda posición cerrada a la primera posición abierta, y viceversa.
2. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 1, caracterizado en que los uno o más elementos de conexión (16) son de tipo "plug&play" y se extienden hacia afuera en una dirección de conexión vertical “Z” , en donde cada elemento de conexión para un polo distinto del dispositivo de aparamenta (13), dotados cada elemento de conexión (16) de un respectivo extremo magnético (17) configurado para a la vez sujetarse y conectarse eléctricamente de modo extraíble sin ninguna conexión mecánica ni cableado a un respectivo tornillo, o borne de conexión, o mordaza (25), o a cualquier punto metálico de fijación o conexión del cableado del dispositivo de aparamenta (13).
3. Dispositivo de conexión, sensado y medida (100), según la reivindicación 1, caracterizado en que los uno o más elementos de conexión (16) se extienden hacia afuera en una dirección de conexión vertical “Y” , en donde cada elemento de conexión para un polo distinto del dispositivo de aparamenta (13) comprende un respectivo extremo metálico (17’) configurado para conectarse eléctricamente de modo extraíble a un punto metálico de fijación o conexión del cableado del dispositivo de aparamenta (13) y donde cada extremo metálico (17’) queda apretado por un respectivo tornillo.
4. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado en que el uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado son de tipo flexible.
5. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado en que el uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado son de tipo rígido.
6. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 3, caracterizado en que el uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado flexibles se escogen de entre los siguientes tipos: de núcleo de aire, ópticos y de efecto Hall.
7. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 4, caracterizado en que el uno o más sensores de corriente de núcleo cerrado rígidos se escogen de entre los siguientes tipos: de núcleo de aire, de núcleo de hierro, ópticos, magnetoresistivos, de efecto Hall, captadores de corriente de flujo nulo, híbridos o ultrasónicos.
8. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 4 o 5, caracterizado en que las partes del uno o más sensores de la corriente que quedan fuera del interior de la carcasa están cubiertos por respectivas fundas de material eléctricamente aislante y flexible.
9. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 1, caracterizado en que para sistemas de alimentación monofásicos el dispositivo de conexión, sensado y medida (10) tiene un sensor de corriente, y para sistemas de alimentación trifásicos tiene tres sensores de corriente.
10. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 4, caracterizado en que en la primera posición de trabajo un extremo (18a, 18b) de cada sensor queda tocando con el otro extremo o bien queda cruzado uno respecto al otro.
11. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 4, caracterizado en que los medios mecánicos configurados para abrir y cerrar uno o más pares de extremos (18a, 18b) de los sensores de corriente de núcleo cerrado desde la primera posición hasta la segunda posición comprenden una porción móvil (33) en la dirección de conexión "Z” en los dos sentidos que está guiada por unas guías (34) previstas en la carcasa (11) para mover todos los grupos de dos extremos a la vez, en donde la porción móvil (33) está formada por una porción lateral y una porción frontal solidarias, y en donde la porción frontal está provista de un orificio para cada punta configurado para que pueda pasar una punta por su interior, y en dicha porción frontal comprende unos elementos de guiado con un perfil curvo para cada punta.
12. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación anterior, caracterizado en que tope de guiado está efectuado por unas guías longitudinales (33d) previstas en la porción móvil (33) que se extienden a lo largo de la dirección del eje "Z” en colaboración con unos topes (43) previstos en la carcasa (11).
13. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 1, caracterizado en que la carcasa (11) presenta un cuerpo cerrado y abierto únicamente por su parte frontal para la salida de los extremos del/de los sensores de corriente de núcleo cerrado (18).
14. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación anterior, caracterizado en que la carcasa (11) presenta un cuerpo cerrado formado por una única pieza.
15. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación anterior, caracterizado en que el cuerpo de la carcasa (11) está formado por como mínimo dos piezas que encajan entre sí para poder instalar los sensores en el interior de la carcasa (11).
16. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 2, caracterizado en que los uno o más elementos de conexión magnética (16) se extienden en una dirección de conexión "Z” desde una placa de soporte frontal (19) que está unida solidariamente a la carcasa (11) y donde la placa de soporte frontal (19) presenta una superficie para el manejo y posicionamiento y retirada por parte del usuario del dispositivo de conexión, sensado y medida (10) en el dispositivo de aparamenta (13).
17. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que en el interior de la carcasa (11) están incorporados otros medios de sensado adicionales para medir otros parámetros o señales distintas a la tensión y a la corriente, que se escogen entre uno o más de los siguientes: sensores de temperatura, humedad, vibración y/o aceleración, presencia/movimiento/proximidad, GPS (que incluye la fecha, hora y lugar de instalación), y/o iluminación.
18. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 2 o 16, caracterizado en que los uno o más elementos de conexión magnética (16) comprenden un grado de libertad en la dirección "Z” , que permite poderse mover axialmente cada elemento magnético (17) de los medios de sujeción y conexión magnética en la dirección "Z", para adaptarse a las pequeñas variaciones existentes en cuanto a la profundidad del emplazamiento de cada tornillo, borne de conexión, mordaza (25) o cualquier punto metálico de fijación o conexión del cableado de cada modelo de dispositivo de aparamenta (13), gracias a la provisión de unos medios elásticos que permiten dicho ajuste en la dirección "Z
19. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación anterior, caracterizado en que los uno o más elementos de conexión magnética (16) comprenden una porción fija posterior (30) y una porción anterior (31) móvil en la dirección de conexión "Z" y cuya configuración alargada es tal para que se pueda insertar perfectamente en los alojamientos (15) existentes en los dispositivos de aparamenta (13) en cuyo interior se disponen los respectivos tornillos, bornes metálicos o mordazas (25), y en dicha parte anterior móvil por la acción de un elemento elástico se incorporan en la parte delantera respectivos elementos magnéticos (17).
20. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 2, 16 o 18, caracterizado en que los uno o más elementos de conexión magnética (16) presentan un grado de libertad en la dirección vertical "Y" - dirección correspondiente a la vertical del dispositivo de aparamenta (13)- para así adaptarse perfectamente a las distintas geometrías y configuraciones en altura de los diversos dispositivos de aparamenta (13).
21. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 1, caracterizado en que adicionalmente puede comprender en el interior del sistema de conexión (10) unos medios de procesamiento de dichos parámetros o señales captadas y/o inyectadas de corriente y/o de tensión y/o otros parámetros.
22. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación anterior, caracterizado en que los medios de procesamiento de dichos parámetros o señales captadas y/o inyectadas de corriente y/o de tensión y/o otros parámetros están integrados en un chip microprocesador y/o microcontrolador.
23. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación anterior, caracterizado en que los parámetros procesados son uno o más de los siguientes: Hz, PF, KvarC, KVA, kW, kWh, KvarLh y/o LvarCh.
24. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 1 o 15, caracterizado en que adicionalmente puede comprender en unos medios de transmisión de dichos parámetros o señales medidas o procesadas por los medios de procesamiento a un dispositivo externo de gestión y/o almacenamiento de datos, tal como un PC, redes de datos o un servidor local o un servidor en la nube.
25. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la anterior reivindicación, caracterizado en que los medios de transmisión del tipo inalámbricos se escogen de entre los siguientes: GSM, wifi, bluetooth, NB-IoT (Narrowband Internet of Things), lora, SIGFOX o cualquier otro tipo de radiocomunicación.
26. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la anterior reivindicación, caracterizado en que cuando el tipo de transmisión es vía GSM ,NB-IoT el dispositivo (10) comprende en el interior de la carcasa (11) una tarjeta SIM de un operador.
27. Dispositivo de conexión, sensado y medida (10), según la reivindicación 1, caracterizado en que adicionalmente comprende unos medios de visualización o indicación de los parámetros sensados, inyectados y/o procesados tal como una pantalla digital (20), para que el usuario pueda visualizar en un lugar preferente del propio sistema de conexión los valores de dichos parámetros.
28. Sistema, caracterizado en que comprende:
- uno o más dispositivos (10) definidos en una cualquiera de la reivindicación anteriores que envían unos datos de salida procesados a uno o más servidores, y
- uno o más servidores, que comprenden cada uno una base de datos que recibe los datos de salida procesados transmitidos de uno o más dispositivo (10),
donde el uno o más dispositivos (10) y el uno o más servidores están conectados y comunicados de manera inalámbrica.
29. Sistema, según la anterior reivindicación, que comprende como mínimo dos dispositivos (10) interconectados entre sí y encajados por sus respectivos laterales, pudiendo ser un sistema de conexión interconectable con otros dispositivos (10) instalados en dispositivos de aparamenta relacionados o interconectados con él en estructuras tipo "master/slave", de modo que un dispositivo (10) puede recibir señales de otros dispositivos (10) próximos o enviarlas, gestionando también dichas señales.
30. Un método implementado por ordenador, para operar los datos procesados por el dispositivo (10, 100) definidos en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, que comprende llevar a cabo las siguiente etapas:
- conectar eléctricamente uno o más dispositivos (10, 100) en respectivos dispositivos de aparamenta (13);
- dar de alta un usuario permitido a uno o más dispositivos (10, 100) en una plataforma web;
- sensar los uno o más dispositivos (10, 100) como mínimo la/s señal/es de tensión de la red eléctrica y el campo magnético presente en una línea de la red,
- generar en el interior del uno o más dispositivos (10, 100) unas señales procesadas de como mínimo la/s señal/es de tensión de la red eléctrica y la/s señal/es de corriente de la red eléctrica;
- enviar de manera inalámbrica las señales procesadas a uno o más servidores remotos o locales, que comprenden cada servidor una base de datos que recibe y archiva los datos de salida procesados transmitidos de los uno o más dispositivos (10, 100); y
- visualizar por parte de un usuario permitido en una aplicación de móvil tipo IoS o android o un ordenador las señales archiva en la/s base/s de datos.
31. Un programa de ordenador, que comprende instrucciones de código para ejecutar en uno o más procesadores las distintas etapas del método de acuerdo con la reivindicación anterior.
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