ES2963513T3 - Sensores de corriente y sistemas de medición asociados - Google Patents

Abstract

Este sensor de corriente (6) comprende: - un sustrato aislante (10) provisto de una abertura central (12); - un devanado de Rogowski (14) que rodea la abertura central y que incluye una primera bobina (16) y una segunda bobina (18) superpuestas y conectadas eléctricamente en serie, estando enrolladas la primera bobina y la segunda bobina alrededor del sustrato según, respectivamente, una primera línea de contorno (C1) y una segunda línea de contorno (C2), delimitando cada línea de contorno, en el plano del sustrato, un contorno en forma de cuadrilátero centrado alrededor de la abertura central; en el que el contorno en forma de cuadrilátero delimitado por la primera línea de contorno (C1) tiene una longitud (L1) mayor que la longitud (L2) del cuadrilátero delimitado por la segunda línea de contorno (C2) y un ancho (f1) menor que el ancho (ℓ2) del cuadrilátero delimitado por la segunda línea de contorno (C2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sensores de corriente y sistemas de medición asociados

La presente invención se refiere a sensores de corriente y a sistemas de medición asociados.

Los devanados Rogowski son sensores de corriente capaces de medir la intensidad de una corriente alterna que fluye en un conductor eléctrico.

Un sensor de este tipo comprende generalmente una bobina enrollada alrededor de una línea de contorno cerrada alrededor de una abertura central en la que se recibe el conductor eléctrico. La corriente que circula por el conductor eléctrico induce una tensión eléctrica en la bobina.

Los devanados Rogowski pueden fabricarse en una placa de circuito impreso (PCB). Por ejemplo, un sustrato aislante se perfora con una pluralidad de orificios pasantes dispuestos en las caras del sustrato siguiendo un patrón predefinido a lo largo de un contorno cuadrado cerrado alrededor de una abertura central. La bobina se forma pasando un conductor eléctrico por los orificios pasantes para formar espiras centradas en la línea de contorno.

Los devanados Rogowski de PCB tienen la ventaja particular de ser relativamente sencillas y baratas de fabricar a escala industrial. También son fáciles de miniaturizar. Ejemplos conocidos del estado de la técnica pueden verse en los documentos US 2009/058398 A1, FR 3033647 A1, US 2008/079418 A1 y US 2019/154733 A1.

Una desventaja de estos sensores Rogowski en placas de circuito impreso es que su ganancia es baja y puede ser insuficiente para su uso en determinadas aplicaciones, en particular en aplicaciones relacionadas con la protección de instalaciones de distribución de electricidad, por ejemplo cuando estos sensores se utilizan como sensores de corriente en unidades de disparo de disyuntores. Por otra parte, estos sensores pueden ser propensos a los problemas de diafonía, lo que puede dificultar la detección de un fallo eléctrico, como un cortocircuito.

Por lo tanto, existe la necesidad de sensores de corriente, en particular devanados Rogowski en placas de circuito impreso, que superen estas desventajas.

Según un primer aspecto de la invención, un sensor de corriente comprende :

• un sustrato aislante con una abertura central;

• un devanado de Rogowski que rodea la abertura central e incluye una primera bobina y una segunda bobina superpuestas y conectadas eléctricamente en serie, estando la primera bobina y la segunda bobina enrolladas alrededor del sustrato a lo largo, respectivamente, de una primera línea de contorno y una segunda línea de contorno, delimitando cada línea de contorno, en el plano del sustrato, un contorno en forma de cuadrilátero centrado alrededor de la abertura central;

en el que el contorno en forma de cuadrilátero delimitado por la primera línea de contorno tiene una longitud mayor que la longitud del cuadrilátero delimitado por la segunda línea de contorno y una anchura menor que la anchura del cuadrilátero delimitado por la segunda línea de contorno.

Según aspectos ventajosos pero no obligatorios, dicho sensor de corriente puede incorporar una o más de las siguientes características, tomadas aisladamente o en cualquier combinación técnicamente admisible:

• Cada una de las bobinas está dividida en una pluralidad de segmentos de bobina dispuestos alrededor de la abertura central de forma superpuesta y sustancialmente alineados a lo largo de las líneas de contorno, cada uno de dichos segmentos comprende una pluralidad de espiras al menos parcialmente recibidas en orificios pasantes perforados en el sustrato, estando los orificios pasantes alineados a lo largo de filas.

• Para cada parte de bobina, los orificios asociados a la primera y segunda bobinas están escalonados.

• Cada espira comprende, en las caras superior e inferior de la bobina, una porción rectilínea orientada diagonalmente, estando las porciones rectilíneas de las bobinas, en cada segmento de bobina, alineadas a lo largo de una banda de recubrimiento que se extiende paralela a dichas filas.

• El sensor de corriente comprende una zona de conexión formada en uno de los segmentos de la bobina, dicha zona de conexión comprende orificios pasantes dispuestos en un patrón predefinido, el sensor de corriente comprende además orificios pasantes adicionales dispuestos en el mismo patrón y dispuestos en otro de los segmentos de la bobina simétricamente con respecto a la zona de conexión

• Los orificios pasantes son vías pasantes que se extienden por toda la profundidad de una capa central del sustrato.

• Dichas bobinas también tienen zonas de esquina cada una dispuesta en la esquina entre dos segmentos de bobina adyacentes y a través de las cuales pasan los conductores eléctricos de dichas bobinas para conectar los segmentos de bobina.

• Las almohadillas metálicas de soldadura se colocan en el sustrato en lugares alineados con las espiras de una de las bobinas del devanado.

• Se forma una estructura de apantallamiento en al menos parte del sustrato para proteger el sensor de interferencias electromagnéticas, la estructura comprende una pista conductora de electricidad conectada a una toma de tierra eléctrica.

Según otro aspecto de la invención, un sistema de medición comprende un sensor de corriente como el descrito anteriormente y un circuito electrónico de procesamiento configurado para procesar la señal medida por el sensor de corriente.

La invención se comprenderá mejor y otras ventajas de la misma quedarán más claras a la luz de la siguiente descripción de una realización de un sensor de corriente dada únicamente a modo de ejemplo y hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los que :

La Fig. 1 es una representación esquemática de un sistema de medida que comprende un sensor de corriente según realizaciones de la invención;

La figura 2 es una representación esquemática, en una vista en alzado, de un sensor de corriente según una primera realización de la invención;

La Fig. 3 es una representación esquemática, en una vista en alzado, de un sensor de corriente según una variante de la primera realización de la invención;

La figura 4 es una representación esquemática simplificada que muestra la superposición de bobinas en el sensor de corriente de la figura 2;

La figura 5 es una representación esquemática de un sensor de corriente según una segunda realización de la invención;

La figura 6 es una representación esquemática de un sensor de corriente según una tercera realización de la invención;

La figura 7 es una representación esquemática de un sensor de corriente según una cuarta realización de la invención;

La figura 8 es una representación esquemática de un sensor de corriente según una quinta realización de la invención;

La figura 9 es una representación esquemática de un sensor de corriente según una sexta realización de la invención.

La figura 1 muestra un sistema de medición 2 para medir la intensidad de una corriente eléctrica que fluye en un conductor eléctrico 4, como un cable o un alambre o una barra de conexión.

El sistema 2 comprende un sensor de corriente 6 y un circuito electrónico de procesamiento 8 conectado al sensor de corriente 6 y configurado para procesar la señal medida por el sensor de corriente 6.

Según realizaciones, el sensor de corriente 6 comprende un devanado de Rogowski formado sobre un sustrato y que comprende dos bobinas conectadas eléctricamente en serie, estando estas bobinas superpuestas y arrolladas sobre el sustrato.

Los terminales finales del devanado están conectados a una entrada del circuito de procesamiento 8.

Según algunos ejemplos, la corriente que fluye en el conductor eléctrico induce una tensión eléctrica a través del devanado. Esta tensión es proporcional a la derivada temporal de la intensidad de la corriente que circula por el conductor 4. El circuito de procesamiento 8 está configurado, por ejemplo, para calcular el valor de la corriente a partir de la señal de tensión suministrada a la salida del sensor de corriente 6.

Según algunas realizaciones, el sensor de corriente 6 y el circuito de procesamiento 8 pueden montarse en el mismo soporte de circuito impreso.

En las figuras 2 y 3 se muestra una primera realización del sensor de corriente 6.

El sensor de corriente 6 comprende un sustrato eléctricamente aislante 10 que es preferiblemente plano.

Según algunos ejemplos, el sustrato 10 es un soporte de circuito impreso que comprende una o más capas apiladas de un material polimérico curado, como una resina epoxi de tipo "FR-4".

El sustrato 10 puede, por ejemplo, fabricarse por laminación, o por deposición de material, o por fabricación aditiva, o por cualquier otro proceso adecuado.

Las bobinas se forman, por ejemplo, enrollando alambres conductores de electricidad o depositando capas metálicas durante la fabricación del sustrato 10.

Tal como se ilustra en las Figuras 2 y 3, el sensor de corriente 6 comprende un devanado Rogowski 14 que rodea una abertura 12 formada en el sustrato 10.

La abertura 12 se sitúa preferentemente en el centro del sustrato 10.

Por ejemplo, la abertura 12 tiene la forma de un polígono, como un cuadrilátero. También se pueden considerar otras formas, como un círculo o una elipse.

El devanado 14 incluye una primera bobina 16 y una segunda bobina 18 superpuestas y conectadas eléctricamente en serie. La primera bobina 16 y la segunda bobina 18 se enrollan alrededor del sustrato a lo largo de una primera línea de contorno C1 y una segunda línea de contorno C2 respectivamente.

Cada línea de contorno C1 y C2 delimita, en el plano del sustrato 10, un contorno en forma de cuadrilátero centrado alrededor de la abertura central. Por ejemplo, el cuadrilátero es un rectángulo.

Como puede verse en la Figura 2, las bobinas 16 y 18 del devanado 14 están superpuestas e intercaladas entre sí. Por ejemplo, "intercalado" significa que, en al menos una parte de la longitud del contorno cerrado, las espiras respectivas de las bobinas 16 y 18 están dispuestas alternativamente.

Preferentemente, dichas bobinas 16 y 18 están desplazadas entre sí en una dirección perpendicular al plano del sustrato 10.

Por ejemplo, cada bobina 16, 18 tiene una cara superior y una cara inferior que se extienden en planos geométricos paralelos al plano del sustrato 10. Los conductores eléctricos que forman las bobinas 16 y 18 se extienden entonces entre las caras superior e inferior, atravesando al menos parte del espesor del sustrato 10 por medio de orificios pasantes orientados en direcciones perpendiculares al plano del sustrato 10, tales como vías perforadas en el sustrato 10.

Por ejemplo, la cara superior de la bobina 18 está dispuesta sobre la cara superior del sustrato 10. La parte inferior de la bobina 18 está dispuesta en una primera capa interna en el sustrato 10. La cara superior de la bobina 16 está dispuesta en una segunda capa interior en el sustrato 10 y su cara inferior está dispuesta en la cara inferior del sustrato 10, estando la segunda capa interior situada aquí entre la cara superior del sustrato 10 y la primera capa interior.

En el ejemplo mostrado, la Figura 2 representa una vista de la superficie superior del sustrato 10. Los conductores eléctricos de la bobina 18 se muestran en líneas finas, y sólo los conductores eléctricos de la bobina 16 situados en la capa interior se muestran en líneas sólidas, no dibujándose los situados en la cara inferior del sustrato 10 para facilitar la lectura de la figura.

Según algunos ejemplos, cada una de las bobinas 16 y 18 se divide en una pluralidad de partes de bobina rectilíneas dispuestas alrededor de la abertura 12. Estas partes de la bobina, también denominadas segmentos de la bobina en lo sucesivo, están dispuestas de manera que delimitan un cuadrilátero alrededor de la abertura 12 y están sustancialmente alineadas a lo largo de las líneas de contorno C1 y C2.

Alternativamente, los segmentos de la bobina no necesitan ser rectos y pueden ser redondeados o en forma de arco.

En el ejemplo ilustrado, cuatro segmentos de bobina 20, 22, 24 y 26 están dispuestos de extremo a extremo en ángulos rectos alrededor de la abertura 12, paralelos al plano del sustrato 10, para formar un cuadrado o rectángulo alrededor de la abertura 12. Los segmentos 20 y 24 son paralelos y están enfrentados a ambos lados de la abertura 12. Los segmentos 22 y 26 se enfrentan a ambos lados de la abertura 12 y están orientados perpendicularmente a los segmentos 20 y 24.

Las bobinas 16 y 18 también tienen zonas de esquina 28, 30, 32 y 34 cada una dispuesta en la esquina entre dos segmentos de bobina adyacentes. Los conductores eléctricos de las bobinas 16 y 18 pasan por estas zonas de esquina para conectar los segmentos de las bobinas por pares. En el ejemplo mostrado, la zona de esquina 28 es adyacente a los segmentos de bobina 20 y 22; la zona de esquina 30 es adyacente a los segmentos de bobina 22 y 24, y así sucesivamente.

Preferentemente, en cada uno de dichos segmentos 20, 22, 24, 26, cada bobina 16, 18 está enrollada en una pluralidad de espiras que están formadas al menos en parte por orificios pasantes perforados en el sustrato, estando los orificios pasantes alineados a lo largo de las filas 36, 38, 40, 42.

Para cada segmento de bobina 20, 22, 24 y 26, en la segunda capa interior, los conductores de bobina 16 se extienden entre una primera fila 36 de orificios pasantes y una segunda fila 38 de orificios pasantes. En las partes de bobina 20 y 24, la primera fila 36 está más cerca de la abertura 12 que la segunda fila 38, mientras que en las partes de bobina 22 y 24, la segunda fila 38 está más cerca de la abertura 12 que la primera fila 26.

De forma similar, para cada segmento de bobina 20, 22, 24 y 26, en la cara superior del sustrato 10, los conductores de bobina 18 se extienden entre una tercera fila 40 de orificios pasantes y una cuarta fila 42 de orificios pasantes. En los segmentos de bobina 20 y 24, la tercera fila 40 está más cerca de la abertura 12 que la cuarta fila 42, mientras que en los segmentos de bobina 22 y 24, la cuarta fila 42 está más cerca de la abertura 12 que la tercera fila 40.

Por ejemplo, los orificios de la primera fila 36 están escalonados con los orificios de la tercera fila 40. Los agujeros de la segunda fila 38 están escalonados con los agujeros de la cuarta fila 42.

Las caras inferiores de las bobinas 18 y 16 están dispuestas de manera similar, respectivamente, en la cara inferior del sustrato 10 y en la primera capa interior.

Como se ilustra en la figura 4, el contorno en forma de cuadrilátero delimitado por la primera línea de contorno C1 tiene una longitud L1 mayor que la longitud L2 del cuadrilátero delimitado por la segunda línea de contorno C2 y una anchura 11 menor que la anchura 12 del cuadrilátero delimitado por la segunda línea de contorno C2.

Esta disposición proporciona al sensor 6 una inmunidad mejorada a los fenómenos de diafonía, en particular cuando el devanado está sometido a un campo magnético uniforme. La superposición de las dos bobinas con superficies equivalentes en direcciones opuestas elimina la contribución de campo uniforme perpendicular al sensor. Así se mejora la calidad de la medición.

Ventajosamente, cada contorno C1 y C2 comprende un saliente, denominados respectivamente E1 y E2, que permite conectar las bobinas al circuito de procesamiento 8. Preferiblemente, los salientes E1 y E2 están superpuestos.

Según algunos ejemplos, en cada una de las filas 36, 38, 40 y 42, los orificios están dispuestos con un espaciado regular y, preferentemente, están alineados en línea recta. Otra posibilidad es que las filas no sean necesariamente rectas, como se muestra en el ejemplo de la figura 3.

Las bobinas 16 y 18 están intercaladas de forma que, para cada segmento de bobina 20, 22, 24 y 26, los orificios de la primera fila 36 están alineados con los orificios de la cuarta fila 42 y los orificios de la segunda fila 38 están alineados con los orificios de la tercera fila 40.

Según las realizaciones, puede utilizarse un patrón similar para las zonas de esquina 28, 30, 32 y 34. Por ejemplo, en la zona de la esquina 28, los orificios para el conductor de la bobina 18 están alineados en dos filas paralelas situadas en la prolongación de las filas 38 y 40 de la parte de la bobina 20. Los orificios para recibir el conductor de la bobina 16 están alineados en dos filas paralelas situadas en la prolongación de las filas 36 y 42 de la parte 22 de la bobina. Las secciones de esquina 30, 32 y 34 están construidas de forma similar.

A continuación se describe un ejemplo de la conformación de las espiras del devanado. Según una realización, las espiras del devanado tienen un patrón que tiene en cuenta la disposición escalonada de los orificios.

Por ejemplo, en cada segmento 20, 22, 24 y 26, la bobina 16 tiene un patrón por el cual, en la cara superior de la bobina, el conductor eléctrico que forma la bobina 16 tiene una primera porción recta que se extiende desde la fila 40 hacia la fila opuesta 42 paralela al plano del sustrato 10 y perpendicular a dicha fila 40.

La primera parte rectilínea es prolongada por una segunda parte rectilínea orientada en diagonal y prolongada a su vez por una tercera parte rectilínea paralela a la primera parte rectilínea. Estas segunda y tercera partes son paralelas al plano del sustrato 10 y coplanarias con la primera parte rectilínea. Esta parte diagonal permite desplazar lateralmente el conductor eléctrico de modo que quede opuesto al orificio correspondiente de la fila 42, en lugar de quedar opuesto a uno de los orificios de la fila 38 previstos para la segunda bobina 18. La longitud de la tercera parte es similar o igual a la de la primera.

El conductor se extiende entonces hacia abajo a través de la abertura hacia la parte inferior de la bobina 18. Una vez alcanzada esta cara opuesta, el conductor se extiende desde la fila 42 hacia la fila 40 en un cuarto tramo recto similar y superpuesto al tercer tramo recto. La cuarta parte se prolonga con una quinta parte recta orientada en diagonal, de forma similar a la segunda parte, salvo que está inclinada hacia el lado opuesto. Preferiblemente, la quinta parte tiene una longitud igual o sustancialmente igual (es decir, preferiblemente inferior o igual al 1%) a la longitud de la segunda parte. Esta quinta sección se prolonga a su vez hacia un orificio correspondiente de la fila 40 mediante una sexta sección rectilínea paralela a la cuarta sección rectilínea. Estas partes quinta y sexta son paralelas al plano del sustrato 10 y coplanarias con la cuarta parte rectilínea.

El conductor sube entonces hacia la cara superior de la bobina 18 y se reproduce el mismo patrón descrito anteriormente.

El carrete 16 tiene un patrón similar a lo largo de las partes rectilíneas, excepto que está desplazado con respecto al del primer carrete, debido a la disposición escalonada de los orificios a lo largo de las filas 36 y 40 y las filas 38 y 42. Dicho patrón no es totalmente visible en la figura 1, que no muestra la disposición del conductor en la parte inferior de la bobina 16 por razones de claridad. Por otra parte, un patrón similar es claramente visible en la Figura 5, descrita a continuación con referencia a la bobina 504. En particular, el conductor de la bobina 504 tiene porciones rectilíneas similares a las del conductor de la bobina 18. Las porciones orientadas diagonalmente también están desplazadas lateralmente con respecto a las del conductor de bobina 18, mientras que están dispuestas verticalmente a las mismas, por ejemplo alineadas con ellas a lo largo de una banda de solapamiento que se extiende paralela a las filas 36, 38, 40 y 42, por ejemplo situada a medio camino entre las filas 36 y 42.

En otras palabras, cada espira comprende, en las caras superior e inferior de la bobina, una porción rectilínea orientada diagonalmente, estando las porciones rectilíneas de las bobinas, en cada segmento de bobina, alineadas a lo largo de una franja de solapamiento que se extiende paralelamente a dichas filas 36, 38, 40 y 42.

Esta disposición permite obtener un devanado compacto con una alta densidad de espiras, lo que mejora el rendimiento del sensor 6.

Pueden utilizarse patrones similares para las zonas de esquina 28, 30, 32 y 34, excepto que los conductores de la bobina 16 no están dispuestos paralelamente a los de la bobina 18, sino que están orientados perpendicularmente a ellos en el plano del sustrato 10.

Alternativamente, como se muestra en la figura 4, las filas no son necesariamente rectas y pueden seguir contornos redondeados, por ejemplo en la forma de un arco de círculo. Esta disposición no rectilínea puede ser útil para optimizar la disposición de los orificios y ahorrar así espacio en el sustrato 10. De este modo, la alineación de los orificios puede ser sólo parcialmente rectilínea, es decir, al menos algunos de los orificios (por ejemplo, hasta el 20% o el 40% o el 60% de los orificios) de la fila están desalineados.

La Figura 5 representa una realización de la invención que puede combinarse con las realizaciones de las Figuras 2 y 3 o, alternativamente, puede implementarse independientemente de estas realizaciones.

En esta figura, una porción de un sensor 400 similar al sensor 6 se muestra en sección transversal en un plano geométrico perpendicular al plano del sustrato 10.

Según ejemplos, el sustrato 10 comprende una capa 402 cubierta por una capa inferior 404 y una capa superior 405.

El sensor 400 comprende un devanado Rogowski que incluye bobinas que desempeñan una función similar a las bobinas 16 y 18 pero que, además, están intercaladas dentro del sustrato 10.

En el sustrato 10 se forman una pluralidad de primeras vías pasantes 406, 408, cada una de las cuales se extiende, en una dirección perpendicular al plano del sustrato 10, entre un extremo superior 410 formado en la unión entre las capas 405 y 402, y un extremo inferior 412 formado en la capa inferior 404. Las primeras vías 406, 408 están, por ejemplo, asociadas a la segunda bobina 18 del devanado.

Una pluralidad de segundas vías pasantes 414, de las cuales sólo una es visible en la Figura 4, se extienden cada una, en una dirección perpendicular al plano del sustrato 10, entre un extremo inferior 416 en la unión entre las capas 404 y 402, y un extremo superior 418 formado en la capa 405. Las segundas vías 414 están, por ejemplo, asociadas a la primera bobina 16 del devanado.

Se entiende que las vías pasantes 406, 408 y 414 forman los orificios pasantes utilizados para pasar las espiras de las bobinas del devanado. Las vías pasantes se extienden por toda la profundidad de la capa 402.

De este modo, el sustrato 10 puede estructurarse más fácilmente para intercalar las bobinas del devanado. En particular, el proceso de fabricación se simplifica, ya que sólo se requiere un paso de metalización, a diferencia de los sustratos formados por apilamiento de capas y en los que las vías ciegas se abren a una capa intermedia del apilamiento, que requieren al menos tres pasos de metalización separados, lo que aumenta el coste y la complejidad del proceso de fabricación.

La figura 5 muestra otra realización del sensor 6. Un sensor 500 similar al sensor 6 descrito anteriormente comprende un devanado 502 que incluye una primera bobina 504 y una segunda bobina 506 enrolladas sobre un sustrato provisto de una abertura 508. Las bobinas 504 y 506 comprenden segmentos de bobina 510, 512, 514 y 516 similares a las partes de bobina 20 a 26 descritas anteriormente.

El sensor 500 difiere en particular del sensor 6 en que comprende al menos una zona de conexión 518 formada en una de las partes de la bobina para permitir la conexión eléctrica del devanado al circuito de procesamiento 8.

Por ejemplo, la zona de conexión 518 comprende almohadillas de contacto a los que se conecta un extremo terminal de cada una de las bobinas 504 y 506. Por ejemplo, la zona de conexión 518 está formada en la mitad de la anchura de la parte de bobina 514.

Para permitir el paso de los conductores eléctricos de las bobinas 506 y 508 hacia las almohadillas de conexión a través del sustrato 10, la zona de conexión 518 tiene orificios pasantes adicionales. En el ejemplo mostrado, estos orificios pasantes adicionales se forman en filas de orificios (similares a las filas 38 y 42 descritas anteriormente) situadas cerca del borde del sustrato 10. Estos orificios pasantes adicionales están dispuestos siguiendo un patrón predefinido.

Ventajosamente, un patrón similar 520 (pero que no incluye necesariamente dichos orificios pasantes adicionales) está dispuesto en el segmento de bobina 510 simétricamente con respecto a la zona de conexión 518.

Esta disposición mantiene la simetría del devanado. Por lo tanto, las bobinas pueden conectarse fácilmente a un circuito de medición externo al sensor 500 sin tener que introducir un comportamiento anisótropo del sensor. Preferiblemente, motivos adicionales 522 y 524 de forma similar están dispuestos simétricamente en los otros segmentos de bobina 512 y 514.

Las Figuras 6 y 7 muestran otras realizaciones del sensor 6 o sensor 500.

Con referencia a la Figura 6, se describe un sensor 600 que es similar al sensor 6 descrito anteriormente y que comprende un devanado 602 que incluye una primera bobina 604 y una segunda bobina 606 enrolladas sobre un sustrato provisto de una abertura 608. Las bobinas 604 y 606 comprenden segmentos de bobina 610, 612, 614 y 616 similares a las partes de bobina 20 a 26 descritas anteriormente.

El sensor 600 difiere en particular del sensor 6 en que las almohadillas metálicas 618 están dispuestas en el sustrato 10, por ejemplo en la cara superior del sustrato 10. Las almohadillas 618 forman zonas de soldadura para asegurar un ensamblaje soldado, con buena resistencia mecánica, de al menos dos sensores. Las almohadillas 618 tienen forma rectangular, por ejemplo.

Preferiblemente, las almohadillas metálicas 618 están dispuestas en ubicaciones alineadas con las espiras de una de las bobinas del devanado, por ejemplo con la bobina 606. En el ejemplo mostrado, estas ubicaciones están situadas en los segmentos de la bobina 610, 612, 614 y 618 verticalmente por encima de las espiras de la bobina 606, preferiblemente por encima de las espiras de la bobina 606.

Como la cara superior de la bobina 606 se extiende en una de las capas internas en el sustrato 10 por debajo de la cara superior del sustrato 10, las placas 618 no están en contacto con la bobina 606. Las placas 618 también están dimensionadas para que no estén en contacto con la bobina 604 y, por lo tanto, estén aisladas eléctricamente del devanado 602.

Esta disposición permite mantener un devanado compacto con una alta densidad de espiras.

Preferiblemente, cada placa 618 se coloca a medio camino entre las filas de agujeros 36 y 42. Para ello, puede modificarse la forma de las espiras de las bobinas 604 y 606, por ejemplo desplazando las partes diagonales de los conductores hacia una de las filas 36 o 42, como se muestra en la figura 6. La forma de las filas 36, 38, 40 o 42 puede entonces modificarse localmente para que ya no estén alineadas en línea recta.

En cambio, la alineación puede ser parcialmente rectilínea, es decir, al menos algunos de los puertos (por ejemplo, hasta el 20% o el 40% o el 60% de los puertos) de la fila están desalineados.

Con referencia a la figura 7, se describe un sensor 700 similar al sensor 7 que comprende un bobinado 702 que incluye una primera bobina 704 y una segunda bobina 706 enrolladas sobre un sustrato provisto de una abertura 708. Las bobinas 704 y 706 tienen segmentos de bobina 710, 712, 714 y 716 similares a los segmentos de bobina 610, 612, 614 y 616. El sensor 700 también tiene placas de refuerzo similares a las placas 618 pero que no son visibles en la figura 7.

El sensor 700 difiere en particular del sensor 600 en que la forma de algunas de las filas puede modificarse, por ejemplo siguiendo una forma curva en forma de arco de círculo, como se ilustra a modo de ejemplo mediante la línea de puntos que lleva la referencia 718. Las zonas de esquina de las bobinas 704 y 706 también pueden modificarse para alojar placas de refuerzo similares a las placas 618.

La figura 8 describe otra realización del sensor 6. En esta realización, el sensor 800 comprende, en al menos parte del sustrato, una estructura de apantallamiento 802 para proteger el sensor contra interferencias electromagnéticas. Preferiblemente, la estructura 802 está dispuesta en un borde del sustrato para evitar el acoplamiento electromagnético del devanado con la fuente de alimentación del sistema de medición 2.

Por ejemplo, la estructura 802 comprende una pista eléctricamente conductora 804 conectada a una toma de tierra eléctrica, por ejemplo a una toma de tierra eléctrica del sistema 2, estando esta pista 804 depositada sobre una cara del sustrato.

Ventajosamente, se taladran agujeros 806 en el sustrato a lo largo de la pista 804.

La invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Sensor de corriente (6) que comprende :

- un sustrato aislante (10) con una abertura central (12);

- un devanado de Rogowski (14) que rodea la abertura central e incluye una primera bobina (16) y una segunda bobina (18) superpuestas y conectadas eléctricamente en serie, estando la primera bobina y la segunda bobina enrolladas alrededor del sustrato a lo largo, respectivamente, de una primera línea de contorno (C1) y una segunda línea de contorno (C2), delimitando cada línea de contorno, en el plano del sustrato, un contorno en forma de cuadrilátero centrado alrededor de la abertura central;

caracterizado porqueel contorno en forma de cuadrilátero delimitado por la primera línea de contorno (C1) tiene una longitud (L1) mayor que la longitud (L2) del cuadrilátero delimitado por la segunda línea de contorno (C2) y una anchura (f1) menor que la anchura (12) del cuadrilátero delimitado por la segunda línea de contorno (C2).

2. Un sensor de corriente según la reivindicación 1, en el que cada una de las bobinas (16, 18) está dividida en una pluralidad de segmentos de bobina (20, 22, 24, 26) dispuestos alrededor de la abertura central superponiéndose y alineándose sustancialmente a lo largo de las líneas de contorno (C1, C2), comprendiendo cada uno de dichos segmentos (20, 22, 24, 26) una pluralidad de espiras al menos parcialmente recibidas en orificios pasantes perforados en el sustrato, estando los orificios pasantes alineados a lo largo de filas (36, 38, 40, 42).

3. Sensor de corriente según la reivindicación 2, en el que, para cada parte de bobina, los orificios asociados a las bobinas primera y segunda están dispuestos de forma escalonada.

4. Sensor de corriente según la reivindicación 3, en el que cada espira comprende, en las caras superior e inferior de la bobina, una porción rectilínea orientada diagonalmente, estando las porciones rectilíneas de las bobinas, en cada segmento de bobina, alineadas a lo largo de una banda de recubrimiento que se extiende paralela a dichas filas (36, 38, 40, 42).

5. Sensor de corriente según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el sensor de corriente (500) comprende una zona de conexión (518) formada en uno de los segmentos de la bobina, comprendiendo dicha zona de conexión orificios pasantes dispuestos según un patrón predefinido, comprendiendo además el sensor de corriente (500) orificios pasantes adicionales (520, 522, 524) dispuestos según el mismo patrón y dispuestos en otro de los segmentos de la bobina simétricamente con respecto a la zona de conexión.

6. Sensor de corriente según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que los orificios pasantes son vías pasantes (404, 406, 414) que se extienden por toda la profundidad de una capa central (402) del sustrato.

7. Sensor de corriente según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que dichas bobinas (16, 18) también incluyen zonas de esquina (28, 30, 32, 34) cada una dispuesta en la esquina entre dos segmentos de bobina adyacentes y a través de las cuales pasan los conductores eléctricos de dichas bobinas para conectar los segmentos de bobina.

8. Sensor de corriente (600, 700) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las almohadillas metálicas de soldadura (618) están dispuestas sobre el sustrato en ubicaciones alineadas con las espiras de una de las bobinas del devanado.

9. Sensor de corriente (800) según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una estructura de apantallamiento (802) está formada en al menos una parte del sustrato para proteger el sensor contra las interferencias electromagnéticas, comprendiendo dicha estructura una pista conductora de electricidad (804) conectada a una toma de tierra eléctrica.

10. Sistema de medida (2),caracterizado porquecomprende un sensor de corriente (6; 6') según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes y un circuito electrónico de procesamiento (8) configurado para procesar la señal medida por el sensor de corriente (6; 6').