ES2864001T3 - Sensor de corriente flexible - Google Patents
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Abstract
Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) que comprende un solenoide (2) dispuesto alrededor de un núcleo al menos parcialmente magnético (3), el núcleo al menos parcialmente magnético (3) que comprende al menos un elemento magnético (4), en donde el al menos un elemento magnético (4) se configura para proporcionar una o más regiones de superposición (5) de manera que se proporciona un espacio respectivo en cada región de superposición (5), cada espacio respectivo que se configura de manera que la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético (3) se mantiene durante la flexión.
Description
DESCRIPCIÓN
Sensor de corriente flexible
Campo técnico
La presente invención se refiere a un sensor de corriente eléctrica flexible, en particular a un sensor de corriente eléctrica flexible con un solenoide dispuesto alrededor de un núcleo al menos parcialmente magnético que tiene una permeabilidad magnética efectiva que se mantiene durante la flexión.
Antecedentes
Los sensores de corriente flexibles, en la forma de una bobina de Rogowski (en la presente descripción "RC"), se han conocido desde el final del siglo 19 y se usan comúnmente en la actualidad para medir las corrientes eléctricas. Las versiones modernas tienen típicamente un núcleo no magnético, por ejemplo hecho de caucho de silicona o plástico.
F. Alves, "High-frequency behaviour of magnetic composites based on FeSiBCuNb particles for power electronics", IEEE Trans. Magnetics, Vol. 38 (5), 2002, pág. 3135 describe una estructura con escamas magnéticas dispersas en una matriz no magnética.
Ren, Shiyan, Jiang Cao, y Huayun Yang. "Research of a novel Rogowski coil with special magnetic core." Compendio de mediciones electromagnéticas de precisión, 2008. CPEM 2008. Conferencia en. IEEE, 2008 describe una bobina de Rogowski con un núcleo que tiene partículas incrustadas.
La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos US 2014/0062459 A1 describe un sensor de corriente y tensión flexible. El sensor incluye al menos una tira ferromagnética flexible que se fija a un dispositivo de detección de corriente en un primer extremo. El segundo extremo se asegura al otro lado del dispositivo de detección de corriente o a otra tira ferromagnética flexible que se extiende desde el otro lado del dispositivo de corriente para formar un bucle que proporciona una trayectoria cerrada para el flujo magnético.
La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos US 2014/0333284 A1 describe una disposición del sensor de corriente flexible que comprende una pluralidad de elementos de detección de corriente discretos distribuidos a lo largo de un portador flexible alargado.
La solicitud de patente europea publicada con el número EP2993678 A4 describe un transformador de corriente que comprende un devanado primario formado por un conductor que conduce corriente de un circuito, un circuito magnético que comprende al menos dos núcleos anulares coincidentes concéntricamente, y un devanado secundario, que rodea el circuito magnético sobre parte del perímetro del mismo.
La patente de Estados Unidos US 4,048,605 describe un transformador de corriente de núcleo dividido para acoplar el aparato de monitoreo a un conductor portador de corriente. El transformador de corriente de núcleo dividido incluye una estructura de núcleo anular de dos piezas formada por el primer y segundo conjuntos de núcleo arqueados que tienen devanados, conectables al aparato de monitoreo, enrollados en secciones con núcleo laminado.
La publicación de solicitud de patente internacional WO 2000/0039820 describe un transformador de alta tensión que incluye: un cable dispuesto en al menos un bucle y que comprende medios de conducción eléctricamente enrollados alrededor de un eje longitudinal del cable para proporcionar un primer devanado, al menos un segundo devanado acoplado inductivamente al primer devanado, y medios de enfriamiento para enfriar al menos uno de los devanados.
Resumen
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un sensor de corriente eléctrica flexible que comprende un solenoide dispuesto alrededor de un núcleo al menos parcialmente magnético, el núcleo al menos parcialmente magnético que comprende al menos un elemento magnético, en donde el al menos un elemento magnético se configura para proporcionar una o más regiones de superposición de manera que se proporciona un espacio respectivo en cada región de superposición, cada espacio respectivo que se configura de manera que la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético se mantiene durante la flexión.
Esto permite que el núcleo, y el sensor de corriente flexible como un todo, tengan una permeabilidad magnética efectiva que es controlable en la etapa de diseño, mediante el diseño del posicionamiento y la superposición del al menos un elemento magnético, y que se mantiene durante la flexión del sensor de corriente flexible. La permeabilidad magnética efectiva del presente sensor de corriente flexible puede tener por lo tanto mayor controlabilidad y predictibilidad que los sensores de corriente conocidos, mientras que la flexibilidad del sensor de corriente permite que sea útil en una amplia gama de aplicaciones que implican la medición de corriente eléctrica.
En algunas modalidades de la invención, cada espacio respectivo se configura para mantener un volumen sustancialmente constante de la región respectiva de superposición proporcionada por el al menos un elemento magnético.
En algunas modalidades de la invención, el núcleo al menos parcialmente magnético comprende una pluralidad de elementos magnéticos, y los elementos magnéticos se disponen en al menos una capa dispuesta en un sustrato no magnético flexible. Esto permite que el núcleo, y el sensor de corriente como un todo, sean flexibles mientras que tienen una permeabilidad magnética efectiva que es controlable mediante el posicionamiento de los elementos magnéticos en el sustrato no magnético.
En algunas modalidades de la invención, el núcleo al menos parcialmente magnético comprende una primera capa de elementos magnéticos dispuestos en un primer lado del sustrato no magnético flexible, y comprende además una segunda capa de elementos magnéticos dispuestos en un lado opuesto al primer lado del sustrato no magnético flexible. Esto permite que el espaciado, y por lo tanto el acoplamiento magnético, entre elementos magnéticos en la misma capa y/o adyacente sean controlables. Por lo tanto la permeabilidad magnética efectiva puede establecerse mediante el posicionamiento de los elementos magnéticos, y mantenerse durante la flexión del núcleo al menos parcialmente magnético.
En algunas modalidades de la invención, se mantiene durante la flexión, una relación g/o de la distancia promedio entre la primera y segunda capas de elementos magnéticos g, y la superposición promedio entre los elementos magnéticos en la primera y segunda capas o.
En algunas modalidades de la invención, el núcleo al menos parcialmente magnético comprende una pluralidad de elementos magnéticos y los elementos magnéticos se disponen en al menos dos capas de manera que cada elemento magnético en una capa se superpone con un elemento magnético en una capa adyacente. Cada elemento magnético se dispone para girar alrededor de un punto en una región de superposición con otro elemento magnético. El pivote de los elementos magnéticos entre sí permite que el sensor de corriente sea flexible, mientras que el espaciado de las capas, y de los elementos magnéticos dentro de las capas, permite que sea controlable la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético.
En algunas modalidades de la invención, el sensor de corriente eléctrica flexible comprende un elemento magnético dispuesto sustancialmente de manera helicoidal. En otras modalidades de la invención, el sensor de corriente eléctrica flexible comprende dos elementos magnéticos dispuestos como tiras entrelazadas.
En algunas modalidades de la invención, el solenoide comprende devanado de un paso uniforme. Esto permite que el sensor de corriente sea más preciso, es decir mejora la incertidumbre de la medición, debido a la relación entre la corriente que se mide y la tensión de salida.
En algunas modalidades de la invención, (el)los elemento(s) magnético(s) tiene(n) una permeabilidad magnética relativa de al menos 500. En algunas modalidades, (el)los elemento(s) magnético(s) comprende(n) material magnéticamente blando.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención se proporciona un dispositivo para medir al menos una entre la resistencia eléctrica y la impedancia eléctrica. El dispositivo que comprende un bucle de inducción de tensión y un bucle de detección de corriente. Al menos uno entre el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente comprende un sensor de corriente eléctrica flexible de acuerdo con cualquier modalidad. Esto puede permitir que el dispositivo se use para hacer una medición de resistencia o impedancia de circuitos que implican electrodos de puesta a tierra. Al usar sensores de corriente de acuerdo con las modalidades de la invención las mediciones pueden tener precisión y versatilidad aumentadas en los puntos de prueba en comparación con otros dispositivos.
Las características y ventajas adicionales de la invención se volverán evidentes de la siguiente descripción de las modalidades preferidas de la invención, dada sólo a modo de ejemplo, que se hace con referencia a los dibujos acompañantes.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá ahora, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La Figura 2 es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La figura 3 es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La Figura 4a es un diagrama esquemático de una vista lateral de un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La Figura 4b es un diagrama esquemático de una vista desde arriba hacia abajo del sensor de corriente flexible mostrado en la Figura 4a;
La Figura 5 es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La Figura 6 es un diagrama esquemático de una vista desde arriba hacia abajo de un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La Figura 7 es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un núcleo al menos parcialmente magnético para un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La Figura 8 es un diagrama esquemático de una vista desde arriba hacia abajo en un núcleo al menos parcialmente magnético para un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La Figura 9a es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un aparato de prueba que comprende un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención;
La Figura 9b es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva del aparato de prueba mostrado en la Figura 9a en una configuración diferente; y
La Figura 10 es un diagrama esquemático de una vista en perspectiva de un aparato de prueba que comprende un sensor de corriente flexible de acuerdo con modalidades de la invención.
Descripción detallada
Las modalidades de la invención se describen en la presente descripción con referencia a los dibujos acompañantes. En la siguiente descripción, con fines de explicación, se exponen numerosos detalles específicos de ciertos ejemplos. La referencia en la descripción a "un ejemplo" o lenguaje similar significa que una característica, estructura, o característica particular descrita en relación con el ejemplo se incluye en al menos ese ejemplo, pero no necesariamente en otros ejemplos. Debe notarse además que ciertos ejemplos se describen esquemáticamente con ciertas características omitidas y/o necesariamente simplificadas para facilitar la explicación y comprensión de los conceptos subyacentes a los ejemplos.
Las bobinas de Rogowski (RC) se usan principalmente para medir corrientes alternas (AC). Pueden proporcionar un rendimiento confiable y linealidad a corrientes de kiloampere (kA), en un amplio rango de frecuencia de hasta megahertz (MHz). Sin embargo, el núcleo no magnético significa que su sensibilidad es relativamente baja y no pueden medir típicamente de manera precisa por debajo de 1 ampere (A). Para una construcción de RC normal, l0 miliampere (mA) puede ser la corriente más baja medible. Generalmente, el término "bobina de Rogowski" implica un sensor con un núcleo no magnético. Sin embargo, los sensores con núcleos magnéticos (o parcialmente magnéticos) pueden referirse además como bobinas de Rogowski.
El funcionamiento de las bobinas de Rogowski y el presente sensor de corriente flexible se basa en una relación entre una corriente de entrada que pasa a través, y que se mide por, la bobina y una tensión de salida generada. Con la relación conocida, puede medirse la tensión de salida y la corriente de entrada inferida. Esta relación puede darse por:
donde \/sal es la tensión de salida, dIen(t)/dt es el diferencial de tiempo de la corriente de entrada en función del tiempo Ient(t), y r es la permeabilidad magnética relativa del medio, y o es la permeabilidad constante o magnética del vacío, A es el área de la sección transversal del núcleo alrededor del que se enrollan las vueltas de alambre, l es la longitud de la trayectoria magnética, y la suma es sobre cada vuelta i hasta el número total de vueltas N. La suma de tensiones parciales, cada tensión parcial correspondiente a la tensión a través de cada vuelta i de la bobina, puede referirse además como una integral de espacio.
Para una mejor proporcionalidad entre la tensión de salida lsal y la corriente de entrada Ient (t), los otros términos en la ecuación deben mantenerse lo más constantes posible en todo el núcleo del sensor de corriente. yo es una constante natural, mientras que A y l son relativamente fáciles de fabricar de manera que son constantes en toda la bobina. Por lo tanto, un sensor de corriente donde y es constante y el espaciado entre las vueltas de la bobina es constante (devanado uniforme) mejoraría la precisión de medición de una corriente.
La permeabilidad magnética relativa de un material se relaciona con una intensidad de campo magnético H (medida en ampere por metro) y una densidad de flujo magnético B (medida en tesla) por B = yoUr H. Por lo tanto, una constante Ur da un relación lineal entre B y H.
Introducir un espacio de aire en un núcleo magnético puede reducir la permeabilidad magnética y r del núcleo mientras que aumenta además la linealidad de la relación entre la intensidad de campo magnético H y la densidad de flujo magnético B - a veces referida como una curva o bucle B-H. La permeabilidad magnética efectiva Ueff de tal núcleo magnético con un espacio puede considerarse que es:
donde n^úcleo es la permeabilidad magnética del material del núcleo, /núcleo es la longitud del núcleo, e lespacio es la longitud del espacio de aire. Esta ecuación se basa en varios supuestos, tales como: el área de la sección transversal del circuito magnético es constante en cada punto del circuito, y es la misma para el núcleo y para el espacio; la longitud del espacio de aire es mucho más corta que la longitud de la trayectoria total del núcleo magnético; la magnetización es uniforme y se desprecia el efecto de franjas; y la permeabilidad del material del núcleo es mucho mayor que la permeabilidad del espacio de aire.
Es un objeto de la presente invención proporcionar un sensor de corriente que sea flexible y tenga uniformidad aumentada de permeabilidad magnética efectiva, incluso durante la flexión, de manera que las mediciones de baja corriente (por ejemplo, corriente por debajo de 1 A) pueden hacerse con un mayor valor de certeza que los sensores de corriente conocidos. Por ejemplo, en sensores de corriente donde el polvo magnético, las partículas o las escamas se/se dispersan en una matriz o sustrato no magnético, puede ser difícil determinar con suficiente precisión el número de tales partículas presentes en un volumen dado de material. Por lo tanto la uniformidad de tal estructura debe estimarse por promedios estadísticos. En el presente sensor de corriente flexible, sin embargo, la uniformidad de la estructura se controla por propiedades mecánicas, y por lo tanto puede determinarse y controlarse para mayor precisión. Por lo tanto la permeabilidad magnética efectiva del presente sensor de corriente flexible puede tener mayor controlabilidad y predictibilidad.
Las Figuras 1 a la 6 muestran un sensor de corriente eléctrica flexible 1 que comprende un solenoide 2 dispuesto alrededor de un núcleo al menos parcialmente magnético 3. El núcleo al menos parcialmente magnético 3 comprende al menos un elemento magnético 4. El núcleo al menos parcialmente magnético 3 puede, en algunos ejemplos, comprender partes magnéticas y no magnéticas y por lo tanto se refiere como al menos parcialmente magnético. El núcleo al menos parcialmente magnético 3 puede aumentar significativamente la sensibilidad del presente sensor de corriente en comparación con las bobinas de Rogowski con núcleos no magnéticos, por ejemplo en un factor de alrededor de 30 a 50 veces, o incluso que excede 250 veces para corrientes pequeñas.
El al menos un elemento magnético 4 se configura para proporcionar una o más regiones de superposición 5 de manera que se proporciona un espacio respectivo en cada región de superposición 5. Una región de superposición puede ser una región espacial donde al menos dos porciones de un elemento magnético 4, o al menos dos elementos magnéticos 4, se superponen entre sí. El espacio respectivo de cada región de superposición 5 puede ser una función geométrica de una longitud de superposición, y una distancia entre las al menos dos porciones de un elemento magnético 4, o al menos dos elementos magnéticos 4, por ejemplo.
En comparación con los sensores de corriente que tienen un núcleo que comprende partículas magnéticas o escamas dispersas en una matriz no magnética, el posicionamiento del(de los) elemento(s) magnético(s) discreto(s) 4 en el presente sensor de corriente flexible 1 puede controlarse para mayor precisión. Por lo tanto, en lugar de una distribución no homogénea de partículas magnéticas, que dan acoplamientos magnéticos variables entre cada par de partículas debido a sus separaciones no uniformes variables, los elementos magnéticos 4, o las partes particulares de un elemento magnético singular 4, en el presente sensor de corriente flexible 1 pueden posicionarse para una mayor precisión y precisión entre sí. Esto permite una mayor controlabilidad y predictibilidad de la permeabilidad magnética efectiva de la estructura de núcleo 3.
Cada espacio respectivo se configura de manera que la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético 3 se mantiene durante la flexión. En algunos ejemplos, la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético 3 es mucho mayor que 1, por ejemplo al menos 500, lo que puede mejorar la sensibilidad del sensor de corriente eléctrica flexible 1 lo que permite que se midan, corrientes más pequeñas, por ejemplo 1 mA y más abajo. Esto proporciona una mejora significativa en la sensibilidad sobre RC comparables, con RC de alta sensibilidad que miden corrientes del orden de 10 mA. En un ejemplo, la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético 3 es al menos 2. En otros ejemplos, la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético 3 es aproximadamente 30, o 100.
En ciertos casos, la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético 3 se mantiene durante la flexión dentro del 1 %, 2 % 3 %, 4 %, 5 %, o menos del 10 % de un valor de permeabilidad magnética efectiva cuando el núcleo 3 está en reposo o sin flexión.
En algunas modalidades, cada espacio respectivo se configura para mantener un volumen sustancialmente constante de la región respectiva de superposición 5 proporcionada por el al menos un elemento magnético 4. Por ejemplo, un volumen de la región respectiva de superposición 5 puede delimitarse por las dimensiones de la región respectiva de superposición 5, tal como el área superpuesta de los elementos magnéticos 4, o porciones de un elemento magnético 4, y una distancia entre los elementos magnéticos 4, o porciones de un elemento magnético 4.
En algunas modalidades, cada espacio respectivo no comprende componentes electrónicos o electrónicos, por ejemplo un transductor o sensor. En otras palabras, tales componentes electrónicos están ausentes de cada espacio respectivo proporcionado en cada región de superposición 5, y en particular los componentes electrónicos activos están ausentes de cada espacio respectivo proporcionado en cada región de superposición 5.
La Figura 2 muestra una modalidad donde el núcleo al menos parcialmente magnético 3 comprende un elemento magnético 4 dispuesto sustancialmente de manera helicoidal. El elemento magnético 4 se configura para proporcionar regiones de superposición 5 donde el elemento magnético 4 se superpone a sí mismo en su disposición helicoidal. La disposición sustancialmente helicoidal del elemento magnético 4 puede tener en algunos ejemplos una sección transversal sustancialmente circular, pero en otros ejemplos tener una sección transversal no circular. Por ejemplo, la sección transversal de la hélice que traza el elemento magnético 4 puede alargarse o "aplanarse".
La Figura 3 muestra una modalidad con el núcleo al menos parcialmente magnético 3 que comprende un sustrato no magnético flexible 6. El sustrato no magnético flexible puede ser, por ejemplo, cinta de plástico de policarbonato. En algunos ejemplos de esta modalidad, el sustrato no magnético flexible 6 tiene un grosor de entre 0,01 y 1,0 mm. En ejemplos de sensores más grandes, el sustrato no magnético flexible 6 puede tener un grosor mayor que 10 mm.
El núcleo al menos parcialmente magnético 3 puede comprender una pluralidad de elementos magnéticos 4, con los elementos magnéticos 4 dispuestos en al menos una capa dispuesta en el sustrato no magnético flexible 6. Los elementos magnéticos 4 pueden fijarse al sustrato no magnético flexible 6 mediante un adhesivo, por ejemplo el sustrato no magnético flexible 6 puede tener una capa adhesiva. Los elementos magnéticos 4 pueden ser tiras metálicas en ciertos casos.
En la modalidad mostrada en la Figura 3, el núcleo al menos parcialmente magnético 3 comprende una primera capa 7 de elementos magnéticos 4 dispuestos en un primer lado del sustrato no magnético flexible 6, y una segunda capa 8 de elementos magnéticos 4 dispuestos en un lado opuesto al primer lado del sustrato no magnético flexible 6. En otras modalidades, el núcleo al menos parcialmente magnético 3 puede comprender múltiples capas de elementos magnéticos 4 dispuestos en lados opuestos del sustrato no magnético flexible 6. El núcleo al menos parcialmente magnético 3 que tiene dos capas 7, 8, como se muestra en la Figura 3 puede ser beneficioso para la fabricación. La permeabilidad magnética relativa y de los elementos magnéticos 4 puede ser mayor que 500 o 1000 en algunos ejemplos, y preferentemente al menos 10000. El campo magnético se guía a lo largo de un elemento magnético 4, porque es energéticamente mucho más fácil que el campo fluya dentro de un elemento magnético de alto y que a través del sustrato no magnético 6. Sin embargo, los elementos magnéticos 4 tienen una longitud finita y por lo tanto al final del elemento 4, el campo se obliga a saltar al siguiente elemento magnético de alta y a través de la trayectoria más corta posible, que comenzará y terminará perpendicularmente a las superficies de elementos magnéticos adyacentes 4.
En otra modalidad, el núcleo al menos parcialmente magnético 3 comprende una pluralidad de elementos magnéticos 4 dispuestos en al menos una capa 7, 8 y dispuestos al menos parcialmente dentro del sustrato no magnético flexible 6. Por ejemplo, en lugar de que los elementos magnéticos 4 se dispongan en una superficie del sustrato no magnético flexible 6 como se muestra en la Figura 3, los elementos magnéticos 4 pueden incrustarse, parcialmente o completamente, en el sustrato no magnético flexible 6. La incrustación puede lograrse, por ejemplo, mediante sobremoldeo en caucho o a través de impresión 3D.
En ciertos casos, los elementos magnéticos 4 pueden sesgarse en un ángulo con relación al eje longitudinal del núcleo al menos parcialmente magnético 3, por ejemplo los elementos magnéticos pueden tener un eje longitudinal que no es paralelo ni ortogonal al eje longitudinal del sustrato no magnético flexible 6. En estos casos, los elementos magnéticos 4 adyacentes pueden superponerse entre sí en un plano común.
En otra modalidad, la pluralidad de elementos magnéticos 4 se disponen en al menos dos capas 7, 8, en donde cada capa de elementos magnéticos 7, 8 se dispone al menos parcialmente dentro del sustrato no magnético flexible 6, de manera que cada elemento magnético 4 en una capa 7, 8 se superpone con un elemento magnético 4 en una capa adyacente 7, 8.
Una permeabilidad magnética efectiva ycomp del núcleo compuesto 3 ilustrativo mostrado en la Figura 3 puede darse por:
^ m at
^com p 2 g - t
o • s ^ m a t 1
donde: Amates la permeabilidad magnética de los elementos magnéticos; g es la distancia entre elementos magnéticos 4 en diferentes capas 7, 8; t es el grosor de los elementos magnéticos; o es la longitud de la región de superposición 5, a lo largo de un eje longitudinal del núcleo 3, entre elementos magnéticos 4 en diferentes capas 7, 8; y s es la longitud de los elementos magnéticos a lo largo del eje longitudinal del núcleo 3. En algunos ejemplos, las cantidades
g, t, o, y s pueden promediarse sobre todo el núcleo 3. En otros ejemplos, los elementos magnéticos 4 pueden ser uniformes y disponerse homogéneamente a lo largo de la longitud del núcleo al menos parcialmente magnético 3, de manera que estas cantidades tendrán sustancialmente el mismo valor para cada elemento magnético 4 y cada relación entre los elementos magnéticos 4.
La cantidad 2g • t/o puede considerarse como una longitud de espacio efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético 3 que comprende dos capas 7, 8 de elementos magnéticos 4 (pueden especificarse expresiones de longitud de espacio efectivas análogas para núcleos parcialmente magnéticos 3 que comprenden un número diferente de capas 7, 8). Por ejemplo, en comparación con la ecuación anterior para la permeabilidad magnética efectiva pcomp del núcleo compuesto 3 mostrado en la Figura 3 con la ecuación general para la permeabilidad magnética efectiva de un núcleo con un espacio, puede verse que las relaciones /espac¡o//núcleo y 2g • t/o • s se relacionan. En un núcleo al menos parcialmente magnético 3 hecho de múltiples elementos uniformes, cada uno de longitud e, la longitud s de un elemento magnético 4 se relaciona con la longitud efectiva total de los elementos magnéticos 4 en el núcleo 3 por un factor de e. Este factor se cancela al multiplicar la longitud de espacio efectiva para un elemento (2g- t/o) por e.
En algunas modalidades, la relación g/o de: la distancia promedio g entre la primera y segunda capas 7, 8 de los elementos magnéticos 4; y la superposición promedio o entre los elementos magnéticos 4 en la primera y segunda capas 7, 8; se mantiene durante la flexión del sensor de corriente eléctrica flexible 1. Por ejemplo la relación g/o puede mantenerse durante la flexión dentro del 10 % de un valor en reposo, en otras palabras cuando el sensor no se flexiona. Por lo tanto, al usar elementos magnéticos 4 con un grosor t uniforme, la longitud de espacio efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético 3, y por lo tanto su permeabilidad magnética efectiva pcomp, puede mantenerse constante. Esto permite que la linealidad de la relación entre B y H, y entre Vsal e 4nt se mantenga en todo el núcleo al menos parcialmente magnético 3, y durante la flexión del sensor de corriente eléctrica 1. Los elementos magnéticos 4 pueden tener además una alta permeabilidad magnética relativa de al menos 500, 1000 o 10000. Esto permite una alta sensibilidad del sensor de corriente eléctrica 1, con mediciones posibles por debajo de 1 mA, mientras que es flexible de manera que puede envolverse alrededor de una estructura portadora de corriente, y por lo tanto útil en una amplia gama de aplicaciones.
Las Figuras 4a y 4b muestran una modalidad en donde los elementos magnéticos 4 se disponen en dos capas de manera que cada elemento magnético 4 en una capa se superpone con un elemento magnético 4 en una capa adyacente. Cada elemento magnético 4 se dispone para girar alrededor de un punto 9 en una región de superposición 5 con otro elemento magnético 4. La Figura 4a muestra una vista lateral del sensor 1, mientras que la Figura 4b muestra una vista de arriba hacia abajo o "vista de pájaro". En algunos ejemplos, existen más de dos capas de elementos magnéticos 4.
En la modalidad mostrada en las Figuras 4a y 4b, existen espaciadores no magnéticos 10 entre elementos magnéticos superpuestos 4, y los espaciadores no magnéticos 10 se colocan en las regiones de superposición 5. Por lo tanto, el pivote de los elementos magnéticos 4 proporciona la flexibilidad del núcleo parcialmente magnético 3 y del sensor de corriente eléctrica 1 como un todo.
En otras modalidades, los elementos magnéticos 4 pueden disponerse en más de dos capas de manera que los elementos magnéticos 4 en una capa se superponen con los elementos magnéticos 4 en otra de las capas.
En otras modalidades, los elementos magnéticos 4 pueden disponerse en una única capa, por ejemplo, una serie de elementos magnéticos 4 conectados entre sí por pivotes no magnéticos 9.
La Figura 5 muestra una modalidad donde el núcleo al menos parcialmente magnético 3 comprende una pluralidad de elementos magnéticos 4 dispuestos en una única capa y conformados de manera que los elementos magnéticos adyacentes 4 se superponen en la única capa. Pueden estar presentes regiones de superposición 5 donde los elementos magnéticos adyacentes 4 se superponen entre sí debido a su forma, por ejemplo una forma de 'S' o 'Z', como se muestra en la Figura 5. Los elementos magnéticos adyacentes 4 pueden disponerse para girar entre sí, por ejemplo alrededor de un punto de pivote común en una región de superposición 5.
La Figura 6 muestra una modalidad donde el sensor de corriente eléctrica flexible 1 comprende dos elementos magnéticos 4 dispuestos como tiras entrelazadas. Los elementos magnéticos entrelazados 4 pueden tener regiones de superposición 5 donde las tiras se superponen entre sí, como se muestra en la Figura 6.
En otras modalidades, los elementos magnéticos 4 pueden disponerse como tiras de forma romboidal o paralelogramática en una o más capas. En otros casos, las tiras dispuestas en una o más capas pueden tener otra forma, tal como círculos redondos u óvalos.
La Figura 7 muestra una modalidad donde el núcleo al menos parcialmente magnético 3 comprende elementos magnéticos 4a, 4b en una disposición de rótula. Hay una región de superposición 5 donde el elemento magnético de enchufe 4a cubre parte del elemento magnético de bola 4b, como se muestra en la Figura 7. En algunas modalidades, el núcleo al menos parcialmente magnético 3 puede comprender una serie de tales elementos magnéticos 4a, 4b en una disposición de rótula. En algunas modalidades, por ejemplo, el núcleo al menos parcialmente magnético 3 puede
comprender una serie de elementos magnéticos, de los que al menos algunos comprenden un extremo de enchufe que se asemeja al elemento de enchufe 4a mostrado en la Figura 7, y un extremo de bola que se asemeja al elemento magnético de bola 4b mostrado en la Figura 7, de manera que se proporciona una disposición de rótula en cada límite entre elementos magnéticos consecutivos.
La disposición de rótula de los elementos magnéticos 4a, 4b permite que el núcleo al menos parcialmente magnético 3 se flexione, a medida que los elementos magnéticos 4a, 4b pueden moverse entre sí.
Puede formarse un sensor de corriente eléctrica flexible de un solenoide dispuesto alrededor del núcleo al menos parcialmente magnético 3 mostrado en la Figura 7, o una serie de tales elementos magnéticos 4a, 4b, como en las modalidades mostradas en las Figuras 1 a la 6.
La Figura 8 muestra una vista de arriba hacia abajo de una modalidad donde el núcleo al menos parcialmente magnético 3 comprende un elemento magnético 4 dispuesto en una capa y configurado para proporcionar regiones de superposición 5 donde el elemento magnético 4 se superpone a sí mismo en la capa. Por ejemplo, el elemento magnético 4 puede divagar como se muestra en la Figura 8 para proporcionar regiones de superposición 5 donde el elemento magnético 4 se superpone a sí mismo.
El sensor de corriente flexible 1 de acuerdo con cualquiera de las modalidades descritas puede alargarse para formar un anillo o bucle alrededor de un dispositivo o estructura portador de corriente. En algunos ejemplos, (el)los elemento(s) magnético(s) puede(n) alargarse. El eje longitudinal de tal(es) elemento(s) magnético(s) alargado(s) puede ser sustancialmente paralelo a un eje longitudinal del núcleo al menos parcialmente magnético y/o el sensor de corriente flexible 1 en un estado de reposo no flexionado.
Las Figuras 9a y 9b muestran esquemáticamente un aparato de prueba que comprende un sensor de corriente flexible I de acuerdo con cualquiera de las modalidades descritas conectado a una unidad de prueba 11. La unidad de prueba I I puede mostrar un valor de corriente medido, por ejemplo, y puede tener controles para controlar el aparato de prueba. El sensor de corriente flexible 1, y donde sea aplicable el sustrato no magnético 6, es suficientemente flexible para permitir que el sensor de corriente flexible 1 se abra suficientemente amplio y se disponga alrededor de una estructura portadora de corriente 12 en algunas modalidades. Por ejemplo, en la modalidad mostrada en la Figura 9a, el sensor de corriente flexible 1 se flexiona para crear una abertura 13 para que pase la estructura portadora de corriente 12. El sensor de corriente flexible 1 puede flexionarse para cerrar la abertura 13 y formar un bucle cerrado, como se muestra en la Figura 9b, para medir la corriente que pasa a través de la estructura portadora de corriente 12. En otras modalidades, el sensor de corriente flexible 1, y donde sea aplicable el sustrato no magnético 6, pueden ser suficientemente flexibles para permitir que el sensor de corriente flexible 1 se envuelva alrededor de la estructura portadora de corriente 12 con múltiples vueltas. En los ejemplos, la estructura portadora de corriente 12 puede ser cualquier conductor por ejemplo un alambre, un cable, o un elemento estructural metálico tal como una pata de soporte de una torre de electricidad.
La Figura 10 muestra esquemáticamente un aparato de prueba que comprende el sensor de corriente flexible 1 de acuerdo con cualquiera de las modalidades descritas conectado a la unidad de prueba 11. El sensor de corriente flexible comprende un cable de retorno 14 conectado a, o como una parte de, el solenoide 2 que no se muestra en la figura. El cable de retorno viaja desde un extremo del solenoide en un extremo del sensor de corriente flexible 1 al otro extremo del sensor de corriente flexible 1. De este modo, la abertura 13 puede crearse al flexionar el sensor de corriente flexible 1, sin que el solenoide 2 y el cable de retorno 14 obstruyan la abertura 13, de manera que el sensor de corriente flexible 1 pueda disponerse alrededor de una estructura portadora de corriente. El cable de retorno se conecta a la unidad de prueba 11 para completar un circuito con el otro extremo del solenoide 2 que se conecta además a la unidad de prueba.
En algunos ejemplos, el sensor de corriente flexible 1 puede tener una junta liberable para abrir y asegurar los extremos del sensor de corriente flexible 1 en la abertura 13.
En los ejemplos, un elemento magnético 4 puede ser un elemento magnético, tal como una pieza sólida o tira de material que, como un todo, comprende propiedades magnéticas. En otros ejemplos, un elemento magnético 4 puede formarse por una depresión o cavidad en el sustrato no magnético 6 que está al menos parcialmente lleno con un polvo o líquido magnético. Por ejemplo, la concentración de polvo o líquido magnético que tiene un límite definido con el sustrato no magnético 6 puede considerarse un elemento magnético 4. Por lo tanto una pluralidad de tales cavidades en el sustrato no magnético 6, cada una llena al menos parcialmente con polvo o líquido magnético, puede considerarse una pluralidad de elementos magnéticos 4.
En ciertos casos, el(los) elemento(s) magnético(s) 4 descrito(s) en la presente descripción pueden tener una permeabilidad magnética relativa de al menos 500, o al menos 1000, o al menos 10 000. El(Los) elemento(s) magnético(s) puede(n) comprender material magnéticamente blando, por ejemplo hierro (Fe), níquel (Ni), o cobalto (Co), o una mezcla que comprende al menos dos de estos tres metales tales como una aleación de níquel-hierro. En un ejemplo, el(los) elemento(s) magnético(s) 4 se hace(n) de una aleación que comprende 80 % de níquel y 20 % de hierro. En otros casos, el(los) elemento(s) magnético(s) 4 puede(n) formarse de una cinta nanocristalina o amorfa, o
acero eléctrico, por ejemplo cortado en tiras. En otros ejemplos, el(los) elemento(s) magnético(s) puede(n) comprender un material a base de ferrita, óxido, o polvo. En ciertos casos, el(los) elemento(s) magnético(s) puede(n) ser flexible(s). En estos casos, el(los) elemento(s) magnético(s) puede(n) flexionarse cuando se flexiona el núcleo al menos parcialmente magnético, con la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético mantenida durante la flexión.
En cualquiera de las modalidades y ejemplos descritos en la presente descripción, el solenoide 2 dispuesto alrededor del núcleo al menos parcialmente magnético 3 puede tener devanado de un paso uniforme. Como el valor de la tensión de salida depende de una integral de espacio sobre todas las vueltas i del solenoide 2 hasta el número total de vueltas N, un devanado uniforme del solenoide 2 permite determinar el mismo valor para la tensión de salida independientemente de la posición del sensor de corriente con respecto al conductor eléctrico que se mide. Por lo tanto, en los casos en los donde el solenoide 2 tiene un devanado de un paso uniforme, el presente sensor de corriente flexible 1 puede usarse de manera más confiable, ya que su posición con relación al conductor eléctrico que se mide no afecta a la lectura de medición.
Los sensores de corriente flexibles, de acuerdo con los ejemplos descritos anteriormente, pueden usarse en dispositivos para medir la resistencia o impedancia por ejemplo, en dispositivos para realizar una medición de resistencia o impedancia mediante el uso del método sin estacas. El método sin estacas se usa para medir la resistencia o impedancia del circuito, para determinar si un electrodo de puesta a tierra ha desarrollado una falla, sin el uso de picos de prueba auxiliares. El método puede comprender conectar un transformador y un sensor de corriente a un circuito que comprende un electrodo de puesta a tierra que se prueba, ya sea directamente en el electrodo o en cualquier otra parte en el circuito. El transformador puede conectarse al circuito de manera que puede inducirse una corriente en el circuito que comprende el electrodo de puesta a tierra bajo prueba al aplicar una tensión predeterminada a través de un devanado primario del transformador. Aplicar la tensión a través del devanado primario del transformador generará un campo magnético en el núcleo del transformador. Este campo magnético puede inducir la corriente en el circuito que se prueba. Como el número de vueltas en el devanado primario del transformador se predetermina, y al tomar como uno el número de vueltas del circuito a través del transformador, la tensión inducida en el circuito puede determinarse en base a la tensión de entrada y la relación de vueltas. El sensor de corriente puede entonces medir la corriente inducida en el circuito. Al aplicar una tensión constante a través del devanado primario del transformador, la corriente inducida en el circuito puede ser directamente proporcional a la resistencia o impedancia del circuito que se mide. Por lo tanto, puede hacerse una determinación de la resistencia o impedancia en el circuito que comprende el electrodo de puesta a tierra.
La Figura 11 muestra un ejemplo de un dispositivo para medir resistencia o impedancia. El dispositivo comprende un bucle de inducción de tensión 15, un bucle de detección de corriente 16, y una unidad de prueba 17. Un circuito que se prueba tiene una impedancia indicada por Zbucle 18. El bucle de inducción de tensión 15 puede usarse para inducir una tensión en el circuito. El circuito puede representar un circuito que comprende un electrodo de puesta a tierra en donde debe probarse la impedancia del circuito. En algunos ejemplos, el bucle de inducción de tensión 15 puede comprender el sensor de corriente flexible de acuerdo con los ejemplos descritos en la presente descripción configurado como tal. Un sensor de corriente de acuerdo con los ejemplos descritos en la presente descripción puede reconfigurarse para ser un bucle de inducción de tensión 15 al aplicar una tensión predeterminada a través del solenoide, en donde el bucle de inducción de tensión 15 ilustrativo mostrado en la Figura 11 comprende un solenoide con una vuelta. Sin embargo, en la práctica el solenoide puede comprender una pluralidad de vueltas por ejemplo como se muestra en la Figura 1. Aplicar una tensión predeterminada a través del solenoide del sensor de corriente en el bucle de inducción de tensión 15 puede provocar que se genere un campo magnético en el núcleo al menos parcialmente magnético del bucle de inducción de tensión 15. Con el sensor de corriente colocado alrededor de un conductor en el circuito, puede inducirse una corriente en el circuito. La corriente inducida en el circuito se relaciona con la tensión aplicada a través del solenoide y la impedancia del circuito.
En algunos ejemplos el bucle de detección de corriente 16 puede comprender el sensor de corriente de acuerdo con los ejemplos descritos en la presente descripción. El bucle de detección de corriente 16 se configura como un sensor de corriente de acuerdo con los ejemplos descritos anteriormente, en donde los ejemplos mostrados en la Figura 11 comprenden un solenoide con una vuelta. Sin embargo, en la práctica el solenoide puede comprender una pluralidad de vueltas por ejemplo como se muestra en la Figura 1. Con el bucle de detección de corriente 16 colocado alrededor de un conductor portador de corriente, un campo magnético, proporcional a la corriente en el conductor portador de corriente y la relación de vueltas entre el circuito y el solenoide en el bucle de detección de corriente 16, se genera en el núcleo al menos parcialmente magnético del sensor de corriente. Esto a su vez puede detectarse mediante el uso de un solenoide, que comprende al menos un devanado, colocado alrededor del núcleo al menos parcialmente magnético y conectado a la unidad de prueba 17.
La unidad de prueba 17 mostrada en la Figura 11 puede comprender una fuente de tensión para aplicar una tensión predeterminada a través del solenoide del bucle de inducción de tensión 15. La unidad de prueba puede comprender una unidad de procesamiento de señales para medir una señal de salida del bucle de detección de corriente. La salida de señal puede usarse para determinar la corriente en el circuito bajo prueba. La unidad de procesamiento de señales puede recibir además una indicación de la tensión a través del solenoide en el bucle de inducción de tensión 15 y por lo tanto puede configurarse para determinar la resistencia o impedancia en el circuito bajo prueba en base a las
relaciones de vuelta, la tensión aplicada y la corriente medida. En algunos ejemplos la unidad de procesamiento de señales puede determinar cualquier información relacionada con; resistencia, reactancia, impedancia, fase y forma de onda en el circuito bajo prueba. En algunos ejemplos la unidad de procesamiento de señales comprende la fuente de tensión.
En algunos ejemplos el bucle de inducción de tensión 15 y el bucle de detección de corriente 15 se conectan a unidades de prueba separadas, en donde la unidad de prueba conectada al bucle de inducción de tensión puede comprender una fuente de tensión y la unidad de prueba conectada al bucle de detección de corriente puede comprender una unidad de procesamiento de señales. Las dos unidades de prueba pueden conectarse entre sí o conectarse a un dispositivo informático ya sea por cables o de manera inalámbrica mediante el uso de cualquier número de dispositivos de comunicación inalámbrica. En donde cualquiera de las dos unidades de prueba o el dispositivo informático puede determinar la resistencia o impedancia en el circuito bajo prueba en base a la tensión predeterminada, las señales recibidas por la unidad de procesamiento de señales, y otra información relacionada con el dispositivo tal como las relaciones de vueltas para el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente.
En algunos ejemplos, al menos uno entre el bucle de inducción de tensión 15 y el bucle de detección de corriente 16 pueden comprender un sensor de corriente flexible de acuerdo con los ejemplos descritos en la presente descripción. En otros ejemplos tanto el bucle de inducción de tensión 15 como el bucle de detección de corriente 16 pueden comprender un sensor de corriente de acuerdo con los ejemplos descritos anteriormente, configurados respectivamente.
Al menos uno entre el bucle de inducción de tensión 15 y el bucle de detección de corriente 16 pueden comprender un mecanismo de cierre para asegurar los extremos del bucle respectivo cuando se coloca alrededor de un conductor en un circuito que se prueba. El mecanismo de cierre puede comprender material al menos parcialmente magnético para proporcionar una trayectoria magnética mejorada entre los extremos del bucle.
El bucle de inducción de tensión 15 y el bucle de detección de corriente 16 pueden conectarse ya sea a un mecanismo de cierre compartido o mediante una porción aislante de cada bucle. El bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente pueden comprender cada uno una capa exterior de material aislante. El bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente pueden comprender una única capa exterior de material aislante, lo que une de esta manera los dos bucles. Puede haber una capa de material aislante entre el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente. Son posibles muchas disposiciones del bucle de inducción de tensión y del bucle de detección de corriente. Por ejemplo, la Figura 12 muestra una configuración en donde el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente son concéntricos y coplanares. Esta configuración puede implementarse en dispositivos en donde el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente comprenden una capa exterior de material aislante. Esto puede permitir que el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente del dispositivo se coloquen alrededor de conductores portadores de corriente que se colocan dentro de aberturas más estrechas que el ancho combinado de los bucles. En algunos ejemplos, el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente pueden ser concéntricos pero pueden no encontrarse en el mismo plano. En otros ejemplos, el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente pueden ser adyacentes entre sí en planos diferentes. El bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente pueden tener el mismo radio, o sus radios pueden diferir. La sección transversal del bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente pueden diferir por ejemplo, el bucle de inducción de tensión puede tener una sección transversal más grande que el bucle de detección de corriente o viceversa.
En algunos ejemplos, el dispositivo puede compensar la interferencia magnética entre el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente. El bucle de detección de corriente puede comprender un devanado secundario alrededor del núcleo del bucle de detección de corriente y conectarse a una fuente de señal o enrollado alrededor del bucle de inducción de tensión. El devanado secundario puede tener una impedancia configurable implementada por la inclusión de otros equipos eléctricos. El devanado se configura de manera que genera un campo magnético de igual magnitud pero de polaridad opuesta al campo inducido en el núcleo del bucle de detección de corriente por la interferencia del bucle de inducción de tensión. En algunos ejemplos, el dispositivo puede compensar la interferencia eléctrica entre el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente. El dispositivo puede comprender una fuente de señal auxiliar. La fuente de señal auxiliar puede tomarse del bucle de inducción de tensión para lograr la compensación correcta. El dispositivo puede comprender un devanado parásito alrededor del bucle de inducción de tensión, donde el circuito auxiliar que contiene este devanado parásito tiene una impedancia configurable. Puede usarse un convertidor de analógico a digital para digitalizar la salida de señal del bucle de detección de corriente y puede aplicarse un algoritmo a la señal digitalizada.
Usar un sensor de corriente flexible de acuerdo con los ejemplos descritos anteriormente en al menos uno entre el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente puede permitir que el bucle de inducción de tensión y el bucle de detección de corriente se coloquen alrededor de un conductor tal como el pie de un pilón, o un electrodo de puesta a tierra con un diámetro más grande que 100 milímetros.
Claims (15)
1. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) que comprende un solenoide (2) dispuesto alrededor de un núcleo al menos parcialmente magnético (3), el núcleo al menos parcialmente magnético (3) que comprende al menos un elemento magnético (4),
en donde el al menos un elemento magnético (4) se configura para proporcionar una o más regiones de superposición (5) de manera que se proporciona un espacio respectivo en cada región de superposición (5), cada espacio respectivo que se configura de manera que la permeabilidad magnética efectiva del núcleo al menos parcialmente magnético (3) se mantiene durante la flexión.
2. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada espacio respectivo se configura para mantener un volumen sustancialmente constante de la región respectiva de superposición (5) proporcionada por el al menos un elemento magnético (4).
3. Un sensor de corriente eléctrica flexible de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, el núcleo al menos parcialmente magnético (3) que comprende un sustrato no magnético flexible (6).
4. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con la reivindicación 3 en donde el núcleo al menos parcialmente magnético (3) comprende una pluralidad de elementos magnéticos (4), y los elementos magnéticos (4) se disponen en al menos una capa (7) dispuesta en el sustrato no magnético flexible (6).
5. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la capa (7) de elementos magnéticos (4) es una primera capa (7) de elementos magnéticos (4) dispuestos en un primer lado del sustrato no magnético flexible (6), y el núcleo al menos parcialmente magnético (3) comprende además una segunda capa (8) de elementos magnéticos (4) dispuestos en un lado opuesto al primer lado del sustrato no magnético flexible (6).
6. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con la reivindicación 5, en donde una relación g/o de la distancia promedio entre la primera (7) y segunda (8) capas de elementos magnéticos (4) g, y la superposición promedio entre elementos magnéticos (4) en la primera (7) y segunda (8) capas o, se mantiene durante la flexión.
7. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el núcleo al menos parcialmente magnético (3) comprende una pluralidad de elementos magnéticos (4), y los elementos magnéticos (4) se disponen en al menos una capa (7) dispuesta al menos parcialmente dentro del sustrato no magnético flexible (6).
8. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el núcleo al menos parcialmente magnético (3) comprende una pluralidad de elementos magnéticos (4) y los elementos magnéticos (4) se disponen en al menos dos capas (7, 8) de manera que cada elemento magnético (4) en una capa (7) se superpone con un elemento magnético (4) en una capa adyacente (8), y cada elemento magnético (4) se dispone para girar alrededor de un punto (9) en una región de superposición (5) con otro elemento magnético (4).
9. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende espaciadores no magnéticos (10) entre elementos magnéticos superpuestos (4), en donde los espaciadores no magnéticos (10) se colocan en las regiones de superposición (5).
10. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende cualquiera de:
una pluralidad de elementos magnéticos (4) dispuestos en una única capa y conformados de manera que los elementos magnéticos adyacentes (4) se superponen en la única capa;
un elemento magnético (4) dispuesto sustancialmente de manera helicoidal; y
dos elementos magnéticos (4) dispuestos como tiras entrelazadas.
11. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, el al menos un elemento magnético (4) que tiene una permeabilidad magnética relativa de al menos 500.
12. Un sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el al menos un elemento magnético (4) comprende material magnéticamente blando, en donde el al menos un elemento magnético (4) comprende cualquiera de:
una ferrita;
acero eléctrico;
aleación de níquel-hierro; y
cinta nanocristalina o amorfa.
13. Un dispositivo para medir al menos una entre la resistencia eléctrica y la impedancia eléctrica, el dispositivo que comprende:
un bucle de inducción de tensión (15); y
un bucle de detección de corriente (17);
en donde al menos uno entre el bucle de inducción de tensión (15) y el bucle de detección de corriente (16) comprenden el sensor de corriente eléctrica flexible (1) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior configurado como tal.
14. Un dispositivo para medir al menos una entre la resistencia eléctrica y la impedancia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el bucle de inducción de tensión (15) y el bucle de detección de corriente (16) son al menos uno entre concéntrico y coplanar.
15. Un dispositivo para medir al menos una entre la resistencia eléctrica y la impedancia eléctrica de acuerdo con una cualquiera de la reivindicación 13 y la reivindicación 14, que comprende:
una fuente de tensión para suministrar una tensión predeterminada al bucle de inducción de tensión; y una unidad de procesamiento de señales para medir una señal de salida del bucle de detección de corriente.
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