ES2942258T3 - Sensor de corriente con bucle de Rogowski y procedimiento de fabricación de dicho sensor de corriente - Google Patents
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Abstract
Este sensor de corriente de bucle Rogowski (16) está diseñado para medir una corriente que fluye en un conductor eléctrico. El sensor de corriente comprende un devanado principal (22) que tiene dos extremos (42, 44), un mecanismo de cierre (20) capaz de conectar un extremo (42) con el otro extremo (44). El mecanismo de cierre es móvil con respecto a uno de los extremos (44) entre una posición cerrada y una posición abierta. Los dos extremos (42, 44) están, en la posición cerrada del mecanismo de cierre, dispuestos a lo largo de un eje longitudinal (X) del mecanismo de cierre (20) y separados entre sí a lo largo del eje longitudinal (X). El sensor comprende además un devanado secundario (32) dispuesto entre los extremos (42, 44) del devanado principal (22), en la posición cerrada del mecanismo de cierre (20). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sensor de corriente con bucle de Rogowski y procedimiento de fabricación de dicho sensor de corriente
La presente invención se refiere a un sensor de corriente con bucle de Rogowski y a un procedimiento de fabricación de dicho sensor.
El sensor de corriente con bucle de Rogowski está adaptado para colocarse alrededor de un conductor eléctrico y medir una corriente que fluye en dicho conductor eléctrico. Los sensores de corriente con bucle de Rogowski conocidos tienen un devanado principal dispuesto alrededor del conductor eléctrico. Según el teorema de Ampere y la ley de Faraday, si el devanado principal forma un bucle cerrado alrededor del conductor, restaura una señal proporcional a la derivada de la corriente que circula por el conductor eléctrico.
Una de las ventajas del sensor de corriente con bucle de Rogowski es que incluye un mecanismo de cierre para conectar dos extremos del devanado principal. Más concretamente, el mecanismo de cierre es móvil con respecto a uno de los extremos entre una posición cerrada y una posición abierta respectivamente, en las que el devanado principal y el mecanismo de cierre forman un bucle cerrado alrededor del conductor eléctrico y un bucle abierto respectivamente. Por lo tanto, el sensor de corriente con bucle de Rogowski puede colocarse fácilmente alrededor del conductor eléctrico o alejado de él.
Sin embargo, la zona de cierre del devanado principal, es decir, la zona donde se conectan los dos extremos, es crítica en la medida en que crea una discontinuidad en el devanado principal. En efecto, en la posición cerrada del mecanismo de cierre, existe un espacio entre los dos extremos del devanado principal. La presencia de este hueco, o discontinuidad, implica un error en la medición realizada por el sensor de corriente. El error de medición con respecto a la medición que proporcionaría un sensor perfecto es más o menos importante, dependiendo de la posición relativa del sensor de corriente con respecto al conductor eléctrico en torno al cual está dispuesto y con respecto al otro u otros conductores eléctricos dispuestos en las proximidades del sensor de corriente, por ejemplo a menos de 5 centímetros.
En el campo de los sensores de corriente con bucle de Rogowski, se conoce por el documento EP-A1-2009453 un sensor de corriente con bucle de Rogowski, para el que el mecanismo de cierre propuesto es un cuerpo magnético que tiene una permeabilidad magnética elevada. El cuerpo magnético es, por ejemplo, una ferrita y permite crear un cortocircuito magnético, lo que conduce a una reducción del error de medición de la corriente que circula por el conductor eléctrico, error que está relacionado con la zona de cierre, es decir, el espacio entre los dos extremos del devanado principal. Sin embargo, un sensor de corriente con bucle de Rogowski de este tipo es caro y complejo de fabricar industrialmente.
También se conoce por el documento WO-A1-2005/119274 un sensor de corriente que comprende un devanado principal para ser situado alrededor de un conductor eléctrico, el devanado principal que comprende dos extremos, y un devanado secundario posicionado entre los dos extremos del devanado principal. El devanado secundario se enrolla alrededor de un punto fijo en un solo plano, y la distancia del bobinado con respecto al punto fijo aumenta durante el bobinado. El devanado secundario plano compensa el error en la medición de la corriente debido a la separación entre los dos extremos del devanado principal. Sin embargo, los resultados que ofrece esta compensación siguen siendo insuficientes para obtener una medición precisa de la corriente y su aplicación es compleja.
El documento US 4,799,005 también divulga un sensor de corriente con bucle de Rogowski para el que queda por mejorar la calidad de la medición de corriente.
El documento JP 2003139802 también describe un sensor de corriente con bucle de Rogowski del tipo anterior. El documento JP 2011252751 también describe un sensor de corriente con bucle de Rogowski del tipo anterior. El objetivo de la invención es, por tanto, proponer un sensor de corriente con bucle de de Rogowski fácil y barato de fabricar industrialmente, para el que se optimiza la medición de corriente y se reduce el error de medición debido a la separación entre los dos extremos del devanado principal.
A tal fin, la invención tiene por objeto un sensor de corriente con bucle de Rogowski según la reivindicación 1.
Gracias a la invención, el devanado secundario posicionado entre los dos extremos del devanado principal, a lo largo del eje longitudinal, es adecuado para ser dispuesto en un espacio libre de bobinado entre los dos extremos del devanado principal. El devanado secundario se adapta entonces para formar, con el devanado principal y en la posición cerrada del mecanismo de cierre, un bucle de bobinado generalmente cerrado situado alrededor del conductor eléctrico. La utilización del devanado principal y del devanado secundario optimiza, por tanto, la medición de la corriente, limitando la influencia del espacio libre de bobinado en la medición de la corriente. Además, el sensor de corriente propuesto es barato y fácil de producir industrialmente.
Según aspectos ventajosos de la invención, el sensor de corriente es según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7.
La invención también tiene por objeto un procedimiento de fabricación de un sensor de corriente con bucle de Rogowski como se reivindica en la reivindicación 8.
Según otros aspectos ventajosos de la invención, el procedimiento de fabricación es según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12.
La invención se comprenderá mejor y otras ventajas de la misma quedarán más claras a la luz de la siguiente descripción, dada sólo a modo de ejemplo no limitativo, y hecha con referencia a los dibujos adjuntos en los que: - la figura 1 es una representación esquemática de una instalación eléctrica que comprende tres conductores eléctricos y tres sensores de corriente, siendo cada sensor conforme a una primera realización de la invención y estando dispuesto alrededor de un conductor eléctrico respectivo;
- la figura 2 es una vista parcial en perspectiva y en sección transversal de uno de los sensores de corriente de la figura 1, a lo largo de un plano II visible en la figura 1, comprendiendo el sensor de corriente un mecanismo de cierre en posición abierta;
- la figura 3 es una vista parcial en perspectiva del sensor de corriente de la figura 2;
- la figura 4 es una vista similar a la de la figura 2, en la que el mecanismo de cierre está en posición cerrada y se muestra un miembro móvil en posición de bloqueo del mecanismo de cierre en posición cerrada.
- la figura 5 es una vista similar a la de la figura 4, en la que el miembro móvil está en posición de desbloqueo del mecanismo de cierre en posición cerrada.
- la figura 6 es un diagrama de flujo de un procedimiento de fabricación de un sensor de corriente según la primera realización de la invención,
- la figura 7 es una vista similar a la de la figura 4 según una segunda realización de la invención;
- la figura 8 es una vista análoga a la de la figura 3 según la segunda realización;
- la figura 9 es una vista en perspectiva de una conexión mecánica entre un devanado principal y un devanado secundario del sensor de corriente según la segunda realización;
- la figura 10 es una representación muy esquemática de la posición de dos extremos del devanado principal en relación con el devanado secundario, según la segunda realización;
- la figura 11 es un diagrama de flujo de un procedimiento de fabricación según la segunda realización de la invención;
- la figura 12 es una representación similar a la de la figura 10 para un sensor de corriente según una tercera realización de la invención; y
- la figura 13 es una representación similar a la de la figura 10 para un sensor de corriente según una cuarta realización de la invención.
En el resto de la descripción, la expresión "sustancialmente igual a" define una relación de igualdad más o menos un 5%.
En la figura 1, una instalación eléctrica 10 comprende una fuente de alimentación 12, tres conductores eléctricos 14 que forman una red eléctrica trifásica y tres sensores de corriente con bucle de Rogowski 16, estando cada sensor 16 dispuesto alrededor de un conductor eléctrico 14 respectivo.
La fuente de alimentación 12 comprende una unidad de control 17 y es adecuada, por ejemplo, para suministrar una tensión baja, por ejemplo inferior a 1000 voltios.
Cada sensor de corriente 16 forma un bucle alrededor del conductor eléctrico 14 correspondiente. Cada sensor de corriente 16 comprende un cuerpo principal flexible 18 y un mecanismo de cierre 20. Cada cuerpo principal 18 comprende un devanado principal 22, un soporte de bobinado 24, una vaina 26 y unos extremos primero 28 y segundo 30 para su fijación al mecanismo de cierre 20, como se muestra en la figura 2.
El sensor de corriente 16 incluye un devanado secundario 32, que tiene una pluralidad de espiras desplazadas entre sí a lo largo de un eje longitudinal X.
Cada mecanismo de cierre 20 comprende una carcasa 34, dentro de la cual están dispuestos un cuerpo central 36 y una placa de circuito impreso 38. El mecanismo de cierre 20 es adecuado para conectar los extremos de fijación primero 28 y segundo 30.
El devanado principal 22 tiene un tercer extremo 42 y un cuarto extremo 44, situados en la proximidad de los extremos de fijación primero 28 y segundo 30, respectivamente. El devanado principal 22 se enrolla alrededor del soporte de bobinado 24.
El mecanismo de cierre 20 es móvil con respecto al cuarto extremo 44 entre una posición cerrada y una posición abierta respectivamente, en las que el devanado principal 22 y el mecanismo de cierre 20 forman un bucle cerrado alrededor del conductor eléctrico 14 y un bucle abierto respectivamente. Así, en la posición cerrada del mecanismo de cierre 20, los extremos primero 28 y segundo 30, así como los extremos tercero 42 y cuarto 44, están dispuestos a lo largo del eje longitudinal X del mecanismo de cierre 20 y separados entre sí a lo largo de dicho eje.
La vaina 26 es preferiblemente una vaina termorretráctil que se extiende generalmente desde el tercer extremo 42 hasta el cuarto extremo 44 alrededor del devanado principal 22.
El primer extremo de fijación 28 comprende un toroide de retención 46 adecuado para ser posicionado dentro de la carcasa 34, para mantener el primer extremo 28 en posición relativa a la carcasa 34 y más generalmente relativa al mecanismo de cierre 20. En la figura 2, puede verse que el primer extremo de fijación 28 está unido al cuerpo central 36.
Los extremos de fijación primero 28 y segundo 30, así como los extremos tercero 42 y cuarto 44, están, en la figura 2, dispuestos a lo largo del eje longitudinal X del mecanismo de cierre 20 y del cuerpo central 36.
El segundo extremo 30 comprende una contera de fijación 50, que rodea el cuarto extremo 44. La contera de fijación 50 es adecuada para su inserción en el cuerpo central 36. El segundo extremo 30 es desmontable del cuerpo central 36 y del mecanismo de cierre 20.
El devanado secundario 32 está dispuesto alrededor del cuerpo central 36. El devanado secundario 32 está conectado eléctricamente en serie con el devanado principal 22. El devanado secundario 32 tiene un número de espiras por unidad de longitud comprendido entre 0,1 y 25 espiras por milímetro y por capa, preferentemente entre 0,5 y 3 espiras por milímetro y por capa. En efecto, el devanado secundario 32 es adecuado para comprender una capa de espiras, como se muestra en la figura 2, o, alternativamente, varias capas de espiras superpuestas unas sobre otras alrededor del cuerpo central 36.
Específicamente, el devanado principal 22 y el devanado secundario 32 tienen forma de primer y segundo tubos, y se obtiene la siguiente relación a entre el devanado principal 22 y el devanado secundario 32 :
a= S1 *N 1 *L2/(L1 *S2*N2)= 1,(Ecuación1),
con S1 representando la sección transversal del primer tubo, según un plano perpendicular al primer tubo,
N1 es el número de espiras del devanado principal 22,
L1 es la longitud del devanado principal 22,
S2 representa la sección transversal del segundo tubo, según un plano perpendicular al eje longitudinal X, N es el número de espiras del devanado secundario 32 y
L2 es la longitud, medida a lo largo del eje longitudinal X, del devanado secundario 32.
La relación a está comprendida entre 0,9 y 1,1.
La longitud del devanado secundario 32, medida a lo largo del eje longitudinal X, está comprendida entre 2 milímetros (mm) y 60 mm, preferentemente entre 5 mm y 15 mm.
El diámetro de las espiras del devanado secundario 32 es mayor o igual que el diámetro de las espiras del devanado principal 22. En las figuras 2 y 3, el diámetro de las espiras del devanado secundario 32 está comprendido entre el 200% y el 300% del diámetro de las espiras del devanado principal 22.
Alternativamente, el número de espiras por unidad de longitud en los extremos 42, 44 del devanado principal 22 es mayor que el número de espiras por unidad de longitud en el resto del devanado principal 22.
La carcasa 34 tiene una anchura mínima Lmin, medida perpendicularmente al eje longitudinal X, superior al 120% del diámetro máximo del cuerpo central 36, medido radialmente con respecto al eje longitudinal X.
Además, y como se muestra en las Figuras 4 y 5, la carcasa 34 comprende un miembro móvil 52 adecuado para ser desplazado, cuando el mecanismo de cierre 20 está en la posición cerrada, entre una posición de bloqueo del mecanismo de cierre 20 en la posición cerrada, visible en la Figura 4, y una posición de desbloqueo de la posición cerrada del mecanismo de cierre 20, visible en la Figura 5. La carcasa 34 también incluye un saliente 53 que sobresale de la misma y está provisto de un primer orificio pasante 53A.
El cuerpo central 36 comprende una primera brida 54 y una segunda brida 56, entre las cuales se extiende el devanado secundario 32. Los diámetros de las bridas primera 54 y segunda 56, medidos radialmente con respecto al eje longitudinal X, son mayores que el diámetro máximo del devanado secundario 32 medido también radialmente con respecto al eje longitudinal X.
El cuerpo central 36 comprende un orificio 58 para recibir la contera 50 y el segundo extremo 30, dentro del cual la contera 50 es adecuada para ser inmovilizada en la posición cerrada del mecanismo de cierre 20. El cuerpo central 36 también incluye dos terminales 60, 62 para la conexión al circuito 38.
La placa de circuito impreso 38 está conectada a los terminales 60, 62.
Además, la carcasa 34 incorpora un módulo de procesamiento, no mostrado, conectado a los terminales de conexión 60, 62 y adecuado para determinar la corriente que fluye a través del conductor eléctrico 14 alrededor del cual está dispuesto el sensor 16, en función de la corriente que fluye a través del devanado principal 22 y el devanado secundario 32.
En la posición cerrada del mecanismo de cierre 20, la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre el tercer extremo 42 del devanado principal y un extremo del devanado secundario 32 es inferior a 1,5 mm. Del mismo modo, en la posición cerrada del mecanismo de cierre 20, la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre el cuarto extremo 44 del devanado principal y el otro extremo del devanado secundario es inferior a 1,5 mm.
El toroide de retención 46 es adecuado para ser situado dentro de la carcasa 34, concretamente entre una pared de la carcasa 34 y el cuerpo central 36, a lo largo del eje longitudinal X. El toroide 46 es adecuado para mantener el primer extremo de fijación 28 dentro de la carcasa 24, es decir, para mantener la posición del tercer extremo 42 con respecto al devanado secundario 32.
El toroide 46 se utiliza para limitar un cambio en la posición de los extremos primero 28 y tercero 42 con respecto al cuerpo central 36, cuando se ejerce una fuerza sobre el cuerpo principal 18 para desplazar los extremos primero 28 y tercero 42 a lo largo del eje longitudinal X.
La contera de fijación 50 tiene una forma generalmente troncocónica, complementaria a la del orificio 58. La contera 50 se fija al mecanismo de cierre 20 mediante un elemento elástico situado en la contera de fijación 50. Además, la contera 50 comprende un resalte 59, adecuado para ser encajado en el orificio 58, en la configuración cerrada del mecanismo de cierre, siendo el resalte 59 de revolución alrededor del eje longitudinal X y teniendo una sección triangular en un plano vertical que incluye el eje longitudinal X.
El miembro móvil 52 comprende un segundo orificio pasante 64, que está alineado con el primer orificio pasante 53A cuando está en la posición de bloqueo del mecanismo de cierre en la posición cerrada. El miembro móvil 52 es adecuado, en la posición cerrada del mecanismo de cierre 20 y en su posición de bloqueo, visible en la figura 4, para obstruir una parte del orificio 58 para mantener el mecanismo de cierre 20 en la posición cerrada, es decir, el segundo extremo 30, el cuarto extremo 44 y la contera 50, dentro del orificio 58. Del mismo modo, cuando se encuentra en la posición desbloqueada, visible en la figura 5, y el mecanismo de cierre está en la posición cerrada, el miembro móvil 52 libera el orificio 58 y el mecanismo de cierre 20 es adecuado para desplazarse a la posición abierta tras la aplicación de una fuerza para retirar el segundo extremo 30, y por tanto la contera de fijación 50, del orificio 58.
Ventajosamente, en la posición cerrada del mecanismo de cierre 20 y en la posición de bloqueo del miembro móvil 52, un mecanismo de obturación, no mostrado, tal como un hilo cuyos dos extremos están conectados por un obturador, está adaptado para ser insertado a través de los orificios pasantes 53A y 64, con el fin de bloquear el miembro móvil 52 en su posición de bloqueo del mecanismo de cierre 20 en la posición cerrada.
La figura 6 muestra un procedimiento de fabricación del sensor de corriente 16.
En una primera etapa 100, se fabrica el cuerpo central 36. A continuación, en una etapa de fijación 102, el soporte de bobinado 24 se fija al mecanismo de cierre 20. En concreto, un extremo del soporte de bobinado 24 correspondiente al primer extremo 28 se fija al mecanismo de cierre 20.
A continuación, en una etapa 104 de bobinado del devanado principal 22 y del devanado secundario 32, un primer hilo se enrolla de manera continua en un primer sentido a partir de uno de los terminales de conexión 60 para formar sucesivamente el devanado principal 22 y el devanado secundario 32. En la etapa de bobinado 104, el último extremo del devanado principal 22 formado, es decir, el cuarto extremo 44 del devanado principal 22, se conecta al otro terminal de conexión 62. Específicamente, una vez formado el cuarto extremo 44, el primer hilo se enrolla de manera continua en un segundo sentido, opuesto al primero, para aumentar el número de espiras del devanado principal 22 y del devanado secundario 32, y el primer hilo se conecta entonces al otro terminal de conexión 62. Alternativamente, un elemento conductor se dispone a través del cuerpo principal 18, y más específicamente a través del soporte de bobinado 24, y en la etapa de bobinado 104, un primer hilo se enrolla de manera continua en un primer sentido desde uno de los terminales de conexión 60 para formar sucesivamente el devanado principal 22 y
el devanado secundario 32. A continuación, el cuarto extremo 44 del devanado principal 22 se conecta al elemento conductor, que a su vez conecta el cuarto extremo 44 a dicho otro terminal de conexión 62. El elemento conductor es, por ejemplo, un hilo de cobre.
En una etapa 106, se forma el toroide de sujeción 46, se coloca la vaina 26 alrededor del devanado principal 22 y se fija la contera 50 al segundo extremo 30. A continuación, en una etapa posterior 108, la placa de circuito impreso 38 se conecta a los terminales de conexión 60, 62.
A continuación, en una etapa de fijación 110, la carcasa 34 se coloca alrededor del cuerpo central 36 y el devanado secundario 32, y la placa de circuito impreso 38, para formar el mecanismo de cierre 20.
El procedimiento de fabricación descrito anteriormente permite simplificar el bobinado del sensor de corriente 16, ya que el devanado principal 22 y el devanado secundario 32 están formados por el mismo hilo.
Además, la distancia entre los extremos tercero 42 y cuarto 44 y el devanado secundario 32 es inferior a 1,5 mm. De este modo, se minimiza la distancia entre el devanado principal 22 y el devanado secundario 32.
Ventajosamente, la relación entre el diámetro del devanado principal 22 y el diámetro del devanado secundario 32 es inferior al 300%. De este modo, se reduce una abertura que se extiende en direcciones perpendicular y paralela al eje longitudinal X entre, por un lado, los extremos tercero 42 y cuarto 44 y, por otro, el devanado secundario 32, mejorando así la medición de la corriente que circula por el conductor eléctrico 14 correspondiente.
El devanado secundario 32 está dispuesto en un espacio libre de bobinado del devanado principal 22, que se extiende a lo largo del eje longitudinal X entre los extremos tercero 42 y cuarto 44 y proporciona continuidad de bobinado con el devanado principal 22 para mejorar la medición de la corriente que fluye a través del conductor eléctrico 14.
El mecanismo de cierre 20 es móvil con respecto al cuarto extremo 44, lo que permite colocar el sensor de corriente 16 alrededor de uno de los conductores eléctricos 14 y desplazarlo alrededor de otro conductor eléctrico 14.
Las bridas primera 54 y segunda 56 sujetan mejor el devanado secundario 32 alrededor del cuerpo central 36. La forma troncocónica de la contera 50 permite un mejor posicionamiento mecánico de la contera 50 en el orificio 58. El resalte 59 proporciona una mejor sujeción de la contera 50 en el orificio 58, en la posición cerrada del mecanismo de cierre 20.
En una segunda realización, mostrada en las Figuras 7 a 10, los elementos similares a los de la primera realización tienen las mismas referencias incrementadas en 200. Así, un sensor de corriente 216 comprende un cuerpo principal 218 y un mecanismo de cierre 220.
Cada cuerpo principal 218 comprende un devanado principal 222, un soporte de bobinado 224, una vaina 226 y unos extremos de fijación primero 228 y segundo 230 para su fijación al mecanismo de cierre 220.
Además, cada mecanismo de cierre 220 comprende una carcasa 234 dentro de la cual se disponen un cuerpo central 236 y una placa de circuito impreso 238. Alrededor del cuerpo central 236 se sitúa un devanado secundario 232.
El mecanismo de cierre 220 y el cuerpo central 236 se extienden a lo largo del eje longitudinal X.
A continuación, sólo se presentarán las diferencias entre la primera y la segunda realización.
El soporte de bobinado 224, y más específicamente el cuerpo principal 218, incluye, en el primer extremo 228, un elemento 268 que comprende un primer terminal de conexión 270 y un segundo terminal de conexión 272 de devanado principal 222. Específicamente, el devanado principal 222 tiene los extremos tercero 242 y cuarto 244 y se enrolla desde el primer terminal de conexión 270, hasta el segundo extremo 230 y desde el segundo extremo 230 hasta el segundo terminal de conexión 272. Así, el cuarto extremo 244 está conectado al segundo terminal de conexión 272.
El cuerpo central 236 incluye terminales de conexión de bobinados tercero 274 y cuarto 276. Además, el devanado secundario 232 está conectado entre los terminales de conexión tercero 274 y cuarto 276, y se extiende entre una primera brida 254 que recibe los terminales de conexión tercero 274 y cuarto 276 y una segunda brida 256.
Así, el sensor de corriente 216 incluye cuatro terminales de conexión 270, 272, 274, 276. Los cuatro terminales de conexión 270, 272, 274, 276 están sustancialmente alineados entre sí según un plano perpendicular al eje longitudinal X.
La placa de circuito impreso 238 es adecuada para conectar el segundo terminal 272 al cuarto terminal 274, para conectar el devanado principal 222 y el devanado secundario 232 en serie.
Una unidad de procesamiento, no mostrada, está conectada entre los terminales de conexión primero 270 y tercero 274 y es adecuada para medir la corriente que fluye a través del conductor eléctrico correspondiente, cuando el mecanismo de cierre 220 está en la posición cerrada.
Como se muestra en las Figuras 8 y 9, los terminales 270, 272, 274, 276 están sustancialmente alineados y, como se ve en la Figura 10, la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre el tercer extremo 242 y un extremo del devanado secundario 232 es sustancialmente cero. Además, en la figura 10, la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre el cuarto extremo 244 y el otro extremo del devanado secundario 232 es también sustancialmente cero.
En la Figura 11 se muestra un procedimiento de fabricación del sensor de corriente 216.
Una primera etapa 300 consiste en ensamblar el elemento de conexión 268 con el soporte de bobinado 224. A continuación, en una etapa 302, se enrolla el devanado principal 222, y sus extremos 242, 244 se conectan a los terminales de conexión primero 270 y segundo 272 respectivamente. Más concretamente, un primer hilo se enrolla, en un primer sentido del eje X, alrededor del soporte de bobinado 224, a partir del primer terminal de conexión 270, hasta formar el devanado principal y, en particular, los extremos tercero 242 y cuarto 244. A continuación, una vez formado el cuarto extremo, el primer hilo se enrolla en un segundo sentido del eje X, opuesto al primero, para aumentar el número de espiras del devanado principal 222, y se conecta entonces al segundo terminal 272.
Alternativamente, un elemento conductor pasa a través del soporte de bobinado 224, conectando el cuarto extremo 244 y el segundo terminal 272.
A continuación, en una etapa 304, la vaina 226 se coloca alrededor del devanado principal 222 y la contera de fijación 250 se une al extremo 230. A continuación, en una etapa 306, se fabrica el cuerpo central 236.
En una etapa subsiguiente 308, un segundo hilo se enrolla alrededor del cuerpo central 236 para formar el devanado secundario 232. El segundo hilo se enrolla en un primer sentido desde el tercer terminal de conexión 274 hasta la segunda brida 256 y en un segundo sentido, opuesto al primero, desde la segunda brida 256 hasta el cuarto terminal de conexión 276. El devanado secundario 232 se conecta así entre los terminales de conexión tercero 274 y cuarto 276.
En una etapa de ensamblaje 310, el cuerpo principal 218, y más específicamente el primer extremo 228, se ensambla con el cuerpo central 236 de tal manera que los terminales de conexión primero 270, segundo 272, tercero 274 y cuarto 276 están sustancialmente dispuestos de manera preferente, en un mismo plano perpendicular al eje longitudinal X.
A continuación, en una etapa 312, la placa de circuito impreso 238 se coloca de modo que los terminales de conexión 270, 272, 274, 276, pasen a través de ella para conectar los terminales de conexión segundo 272 y cuarto 274 entre sí. Finalmente, en una etapa 314, la carcasa 234 se fija alrededor del cuerpo central 236 y de la placa de circuito impreso 238.
Durante las etapas de bobinado 302, 308 del devanado principal 222 y del devanado secundario 232, y más precisamente, durante el bobinado en el primer sentido y luego en el segundo sentido, el diámetro de las espiras devanadas en el primer sentido y el diámetro de las bobinas devanadas en el segundo sentido son idénticos. Alternativamente, el diámetro de las espiras devanadas en el primer sentido y el diámetro de las espiras devanadas en el segundo sentido son diferentes.
Las ventajas presentadas para la primera realización se aplican a la segunda realización. El sensor de corriente 216 mejora la medición de la corriente que fluye en el conductor eléctrico correspondiente, ya que debido al uso de los cuatro terminales 270, 272, 274, 276, la distancia entre el tercer extremo 242 y el devanado secundario 232 es cero, reduciendo así el tamaño de la abertura presentada en la descripción de la primera realización.
En la Figura 12, se muestra una tercera realización de la invención y los elementos similares a los de la primera realización llevan las mismas referencias aumentadas en 400.
A continuación, sólo se presentarán las diferencias entre la tercera realización y la primera realización. Así, un sensor de corriente 416 comprende un mecanismo de cierre 420 y un cuerpo principal 418. El cuerpo principal 418 comprende un devanado principal 416. El mecanismo de cierre 420 comprende un cuerpo central 436 alrededor del cual se dispone un devanado secundario 432. La figura 12 muestra la posición cerrada del mecanismo de cierre 420. La distancia, medida a lo largo del eje longitudinal X, entre el tercer extremo 442 y un extremo del devanado secundario 432 es superior a 1 mm. Del mismo modo, la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre el cuarto extremo 444 y el otro extremo del devanado secundario 432 es superior a 1 mm.
El devanado secundario 432 no tiene el mismo número de espiras por unidad de longitud a lo largo de su longitud. El devanado secundario 432 comprende, a lo largo del eje longitudinal X, una porción central 432A y porciones distales primera 432B y segunda 432C. Las porciones distales 432B y 432C comprenden entonces un mayor número de espiras por unidad de longitud que el número de espiras por unidad de longitud de la porción central 432A. La
longitud, medida a lo largo del eje longitudinal X, de las porciones distales 432B y 432C está comprendida, por ejemplo, entre el 5% y el 100% de la longitud de la porción central 432A.
Las ventajas presentadas para la primera realización se aplican a la tercera realización.
El sensor de corriente 416, y más concretamente el devanado secundario 432, incluye así espiras de compensación en las porciones distales 432B y 432C, que reducen aún más el error en la medición de corriente, relacionado con una abertura que se extiende perpendicular y paralela al eje longitudinal X entre, por un lado, los extremos tercero 442 y cuarto 444 y, por otro lado, el devanado secundario 432.
La figura 13 corresponde a una cuarta realización de la invención, en la que los elementos similares a los de la tercera realización llevan las mismas referencias aumentadas en 100.
Según la cuarta realización, un devanado secundario 532 está formado por un hilo cuyo diámetro es tal que el espacio entre espiras consecutivas, medido a lo largo del eje longitudinal X, es sustancialmente cero. El diámetro es, por ejemplo, de 1,2 mm.
Así, esta configuración permite limitar un desplazamiento de las espiras del devanado secundario 532, a lo largo del eje longitudinal X. Además, en esta cuarta realización, el devanado secundario 532 comprende una porción central 532A y dos porciones distales 532B y 532C, y el número de espiras por unidad de longitud de las porciones distales 532B, 532C es mayor que el número de espiras por unidad de longitud de la porción central 532A. Además, el diámetro de las espiras de las porciones distales 532B, 532C es diferente según las espiras. En efecto, algunas de las espiras de las porciones distales 532B, 532C, se superponen a otras espiras de dichas porciones distales.
Las ventajas presentadas para la tercera realización se aplican a la cuarta realización. El sensor de corriente 516 permite limitar un desplazamiento de las espiras del devanado secundario 532 a lo largo del eje longitudinal X, y por lo tanto mantener mejor el devanado secundario 532 alrededor del cuerpo central 536.
Claims (12)
1. Sensor de corriente con bucle de Rogowski (16; 216; 416; 516) para medir una corriente que fluye en un conductor eléctrico (14), comprendiendo el sensor de corriente que:
- un devanado principal (22; 222; 422; 522) con dos extremos (42, 44; 242, 244; 442, 444; 542, 544), - un mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) adaptado para conectar un extremo (42; 242; 442; 542) del devanado principal al otro extremo (44; 244; 444; 544), siendo el mecanismo de cierre móvil con respecto a uno de los extremos (44; 244; 444; 544) entre una posición cerrada y una posición abierta, en las que el devanado principal (22; 222; 422; 522) y el mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) forman respectivamente un bucle cerrado alrededor del conductor eléctrico (14) y un bucle abierto, estando los dos extremos (42, 44; 242, 244; 442, 444; 542, 544), en la posición cerrada del mecanismo de cierre, dispuestos a lo largo de un eje longitudinal (X) del mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) y separados entre sí a lo largo del eje longitudinal (X), y
- un devanado secundario (32; 232; 432; 532) dispuesto entre los extremos (42, 44; 242, 244; 442, 444; 542, 544) del devanado principal (22; 222; 422; 522), en la posición cerrada del mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520)
Comprendiendo el devanado secundario (32; 232; 432; 532) una pluralidad de espiras desplazadas entre sí a lo largo del eje longitudinal (X), siendo el diámetro de las espiras del devanado secundario (32; 232; 432; 532) mayor o igual que el diámetro de las espiras del devanado principal (22; 222; 422; 522), caracterizado porque, en la posición cerrada del mecanismo de cierre (20; 220), la distancia medida a lo largo del eje longitudinal (X) entre cada extremo y el devanado secundario (32; 232; 432; 532) es inferior a 1,5 mm, y
porque el devanado secundario (432; 532) comprende, a lo largo del eje longitudinal (X), una porción central (432A; 532A) y porciones distales primera (432B; 532B) y segunda (432C; 532C), y porque al menos una de las porciones distales (432B, 432C; 532B, 532C) comprende un número de espiras por unidad de longitud mayor que el número de espiras por unidad de longitud de la porción central (432a ; 532A),
siendo la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre un extremo (442) del devanado primario y un extremo del devanado secundario (432) superior a 1 mm, y
siendo la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre el otro extremo (444) del devanado principal y el otro extremo del devanado secundario (432) superior a 1 mm.
2. Sensor según la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de cierre comprende un cuerpo central (36; 236; 436; 536) alrededor del cual está dispuesto el devanado secundario (32; 232; 432; 532) a lo largo del eje longitudinal (X).
3. Sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el devanado principal (22; 222;
422; 522) está conectado eléctricamente en serie con el devanado secundario (32; 232; 432; 532).
4. Sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el número de espiras por unidad de longitud del devanado secundario (32; 232; 432; 532) está comprendido entre 0,1 y 25 espiras por milímetro y por capa de espiras, preferentemente entre 0,5 y 3 espiras por milímetro y por capa de espiras.
5. Sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la longitud del devanado secundario (32; 232; 432; 532), medida a lo largo del eje longitudinal (X), está comprendida entre 2 mm y 60 mm, preferentemente entre 5 mm y 15 mm.
6. Sensor según la reivindicación 2, caracterizado porque el mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) comprende una carcasa (34; 234), siendo una anchura mínima (Lmin) de la carcasa, medida radialmente con respecto al eje longitudinal (X), superior al 120% del diámetro máximo del cuerpo central (36; 236; 436; 536), medido radialmente con respecto al eje longitudinal (X).
7. Sensor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el mecanismo de cierre (20; 220;
420; 520) comprende una carcasa (34; 234), comprendiendo la carcasa un miembro móvil (52) adecuado para ser desplazado, cuando el mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) está en posición cerrada, entre una posición de bloqueo de la posición cerrada del mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) y una posición de desbloqueo de dicha posición.
8. Procedimiento de fabricación de un sensor de corriente con bucle de Rogowski (16; 216; 416; 516) para medir una corriente que fluye en un conductor eléctrico, comprendiendo el procedimiento de fabricación las siguientes etapas:
- el bobinado (104; 302) de un devanado principal (22; 222; 422; 522) que tiene dos extremos (42, 44; 242, 244; 442, 444; 542, 544),
- la fabricación (100, 108, 110) de un mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) adecuado para conectar un extremo (42; 242; 442; 542) al otro extremo (44; 244; 444; 544), siendo el mecanismo de cierre móvil con
respecto a uno de los extremos (44; 244; 444; 544) entre una posición cerrada y una posición abierta, en las que el devanado principal (22; 222; 422 ; 522) y el mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) forman un bucle cerrado alrededor del conductor eléctrico (14) y un bucle abierto respectivamente, estando los dos extremos (42, 44; 242, 244; 442, 444; 542, 544) en la posición cerrada del mecanismo de cierre, dispuestos a lo largo de un eje longitudinal (X) del mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520) y separados entre sí a lo largo del eje longitudinal (X), y
- el bobinado (104; 308) de un devanado secundario (32; 232; 432; 532), dispuesto entre los extremos del devanado principal (22; 222; 422; 522), en la posición cerrada del mecanismo de cierre (20; 220; 420; 520), en la etapa de bobinado (104; 308) del devanado secundario, el devanado secundario (32; 232; 432; 532) comprende una pluralidad de espiras desplazadas entre sí a lo largo del eje longitudinal (X), siendo el diámetro de las espiras del devanado secundario (32; 232; 432; 532) mayor o igual que el diámetro de las espiras del devanado principal (22; 222; 422; 522),
caracterizado porque, en la posición cerrada del mecanismo de cierre (20; 220), la distancia medida a lo largo del eje longitudinal (X) entre cada extremo y el devanado secundario (32; 232; 432; 532) es inferior a 1,5 mm, y
porque el devanado secundario (432; 532) comprende, a lo largo del eje longitudinal (X), una porción central (432A; 532A) y porciones distales primera (432B; 532B) y segunda (432C; 532c ), y porque al menos una de las porciones distales (432B, 432C; 532B, 532C) comprende un número de espiras por unidad de longitud mayor que el número de espiras por unidad de longitud de la porción central (432a ; 532A),
siendo la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre un extremo (442) del devanado principal y un extremo del devanado secundario (432) superior a 1 mm, y
siendo la distancia medida a lo largo del eje longitudinal X entre el otro extremo (444) del devanado principal y el otro extremo del devanado secundario (432) superior a 1 mm.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque,
- en la etapa de fabricación (100, 108, 110) del mecanismo de cierre (20), el mecanismo de cierre (20) se fabrica con dos terminales de conexión de bobinados (60, 62) y un cuerpo central (36) alrededor del cual se pretende disponer el bobinado secundario (32).
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque,
- en las etapas de bobinado (104) del devanado principal y del devanado secundario, un hilo se enrolla de manera continua en un primer sentido, a partir de uno de los terminales de conexión (60) para formar sucesivamente el devanado secundario (32) y el devanado principal (22), y porque el último extremo (44) del devanado principal (22) formado se conecta al otro terminal de conexión (62).
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque cuando se forma el último extremo del devanado principal (22), el hilo se enrolla de manera continua en un segundo sentido, opuesto al primero, para aumentar el número de espiras de los devanados principal (22) y secundario (32), y luego se conecta a dicho otro terminal de conexión (62).
12. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque
- en la etapa de bobinado (302) del devanado principal (222), se enrolla un primer hilo que forma el devanado principal (222) con cada uno de sus extremos (242, 244) conectados a un primer (270) y un segundo (272) terminal de conexión del bobinado,
- en la etapa de fabricación (306, 312, 314) del mecanismo de cierre (220), el mecanismo de cierre (220) se fabrica con el tercer (274) y el cuarto (276) terminal de conexión de bobinado y un cuerpo central (236) alrededor del cual se pretende disponer el devanado secundario (232),
- en la etapa de bobinado (308) del devanado secundario (232), se enrolla un segundo hilo alrededor del cuerpo central (236), y el devanado secundario (232) se conecta entre los terminales de conexión tercero (274) y cuarto (276),
y porque el procedimiento comprende la etapa siguiente:
- la conexión (312) del segundo terminal de conexión (272) con el cuarto terminal de conexión (276).
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