MX2012011889A - Metodo y aparato para detectar un parametro magnetico en un nucleo. - Google Patents

Abstract

Un método para detectar un parámetro magnético, en particular la intensidad de campo magnético (H1), en una sección (L1) de un núcleo (2) a través del cual fluye un flujo magnético, en donde una porción (18) del flujo magnético se desvía del núcleo (2) y se guía al menos en secciones en una porción (7) de derivación magnética, en donde el material magnético de la porción (7) de derivación no se satura, y en donde el parámetro magnético (H1) es determinado a partir de esta porción (18) desviada del flujo magnético o por medio de una magnitud derivada de la misma utilizando una unidad (8, 10) de sensor y de evaluación.

Description

MÉTODO Y APARATO PARA DETECTAR UN PARAMETRO MAGNÉTICO EN UN NÚCLEO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método y a un aparato para detectar un parámetro magnético, en particular la intensidad de campo magnético en una sección de un núcleo atravesado por un flujo magnético.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En los transformadores eléctricos, tal como se emplean en las redes de distribución de energía, debido al aumento en el uso de elementos constructivos de electrónica de potencia, tal como se utilizan por ejemplo en relación con accionamientos eléctricos o instalaciones de compensación de potencia reactiva, puede surgir una componente de corriente, que debe considerarse con respecto a la red como corriente continua. Si bien esta corriente continua o "componente CC" asciende en la mayoría de los casos sólo a un pequeño tanto por mil de la corriente nominal del transformador, sin embargo provoca en el núcleo del transformador un flujo continuo magnético, que se superpone al flujo alterno.

También mediante las denominadas "corrientes inducidas geomagnéticamente" (GIC, Geomagnetically Induced Currents) puede producirse en un núcleo de transformador la formación de una componente de flujo continuo.

Los materiales de núcleo modernos tienen una permeabilidad magnética muy alta y los núcleos se generan en métodos de apilado intercalados (step-lap) . De este modo los núcleos de transformador tienen una conductividad magnética muy alta y habitualmente el material magnético de un núcleo de transformador se hace funcionar con un aprovechamiento muy alto, lo que hace que el transformador sea especialmente sensible frente a campos de corriente continua.

Ya amperios-vueltas de corriente continua moderados pueden provocar una asimetría de este tipo en la modulación de la linea característica BH, de modo que la densidad de flujo en cada caso se aproxima en un semiperiodo a la densidad de flujo de saturación del material de núcleo. Por tanto la corriente de magnetización ya no es sinusoidal, sino está distorsionada. Se eleva la temperatura en el núcleo y en el bobinado eléctrico. Durante el funcionamiento se produce una elevada generación de ruido, lo que es desventajoso en particular, si debe instalarse un transformador en la proximidad de una zona residencial.

Para reducir los ruidos de funcionamiento en un transformador, en el documento DE 40 21 860 C 2 se propone una medición de ruido en el transformador. En función del ruido del transformador un generador de corriente continua alimenta a un bobinado de compensación del transformador una corriente de compensación, de modo que se reducen los ruidos de funcionamiento. Sin embargo, la medición de ruido es costosa y propensa a fallos.

En principio, en el caso de un transformador de potencia también podría determinarse la componente de flujo continuo mediante convertidores de corriente, midiendo las corrientes que fluyen en los bobinados primarios y bobinados secundarios y extrayendo por filtración de la señal de medición componentes de los armónicos pares, que están en correlación con el flujo continuo magnético en el núcleo. No obstante a este respecto es desventajoso que los convertidores de corriente tengan que instalarse en una zona de altos potenciales de tensión, lo que resulta caro en relación con los altos costes de aislamiento.

Otra posibilidad consistiría en extraer por filtración la componente de campo de corriente continua mediante la determinación de las componentes espectrales de armónicos pares en las señales de tensión. Sin embargo, esta amplitud de los armónicos pares se encuentra en comparación con la oscilación fundamental de frecuencia de red sólo en el intervalo del tanto por mil, lo que hace que el procesamiento de los datos de medición sea costoso.

Además, con respecto a la fiabilidad de un sistema de medición de este tipo resultan requisitos especiales, puesto que un transformador de potencia siempre está diseñado para un periodo de funcionamiento muy largo y se pretende que el coste de mantenimiento sea muy bajo. Se entiende por si solo que un sistema de medición para detectar una componente de corriente continua debe verse influido lo menos posible por el diseño tanto del núcleo magnético como del bobinado eléctrico y de otros elementos constructivos mecánicos.

El documento PCT/EP2007/055728 describe un transformador con compensación de flujo continuo, preestableciéndose conforme a una medición de campo magnético una corriente de compensación de tal manera que se reduce la componente de corriente continua. El campo magnético se mide por medio de una bobina de sensor dispuesta en el núcleo de transformador. La bobina de medición es fiable, pero el procesamiento de la señal de medición requiere, debido al bajo nivel de señal de la señal de sensor, por un lado elementos de hardware muy costosos para el acondicionamiento de señal y además algoritmos de procesamiento de señal muy complejos.

Sin embargo, una detección completamente satisfactoria de una componente de corriente continua en un núcleo no se conoce hasta la fecha.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objetivo de la presente invención crear un planteamiento, que de la manera más sencilla posible posibilite una detección fiable de una modulación de núcleo asimétrica.

Este objetivo se soluciona para un método con las características de la reivindicación 1 y para un aparato con las características de la reivindicación 10. Configuraciones ventajosas de la invención están definidas en las reivindicaciones dependientes en cada caso.

La invención adopta una nueva vía en el registro de la magnitud física que origina la modulación de núcleo asimétrica del material magnético. Según la invención se utiliza una unidad de sensor, que trabaja a modo de "derivación magnética": por medio de una porción de derivación ferromagnética se desvía una parte del flujo magnético principal en el núcleo de transformador y se suministra de nuevo aguas abajo. A partir de esta componente de flujo derivada y guiada en el derivación al núcleo se determina o bien directa o bien indirectamente a partir de una magnitud física derivada de la misma, la intensidad de campo magnético en la sección de núcleo salvada por la rama de derivación. Mediante este registro de la intensidad de campo magnético, denominada a continuación también excitación magnética, se obtienen una serie de ventajas. Por un lado se reduce el coste desde el punto de vista de la técnica de señal para determinar una componente de campo de corriente continua en un núcleo magnético suave, puesto que, como es sabido, en el caso de que comience una saturación en el núcleo de transformador la componente del flujo de dispersión aumenta. Es decir, en cada semiperiodo, en el que el material magnético del núcleo (objeto de medición) en la zona salvada por la porción de derivación (sensor) llega debido a la asimetría a la saturación, debido al límite de saturación magnético en principio esencialmente más elevado de la porción de derivación aumenta la componente de flujo guiada en la rama de derivación en relación con el flujo principal en el objeto de medición. Dicho de otro modo, según la invención se reconoció la ventaja del efecto técnico de que es favorable para la detección de un parámetro magnético en una sección del núcleo, que la propia rama de derivación, también en el caso de una fuerte saturación magnética en la zona de la sección salvada por la porción de derivación (sensor) del núcleo (objeto de medición), no muestra todavía ningún tipo de efecto de saturación magnético y su "resistencia magnética", es decir, esencialmente la permeabilidad efectiva del derivación magnético, en su mayor parte permanece constante y sin verse influida por la situación de saturación del objeto de medición. Este efecto puede conseguirse de diferentes maneras.

En una configuración preferida del El método según la invención el flujo magnético desviado se guia a través de al menos un intersticio no ferromagnético, a continuación por motivos de claridad denominado también "entrehierro" . De este modo es posible elevar el limite de saturación magnético y además desplegar un efecto linealizante sobre la permeabilidad efectiva de toda la rama de derivación y con ello sobre la precisión de medición. Como resultado se consigue que incluso en el caso de una fuerte saturación magnética del núcleo, el material magnético de la porción de derivación todavía esté todavía libre de efectos de saturación magnéticos y que esta componente de flujo magnética desviada sea directamente proporcional a la excitación magnética de la zona monitorizada del objeto de medición .

En otra forma de realización preferida puede estar previsto que la rama de derivación, a través de la que se guía la porción desviada del flujo magnético, presente una permeabilidad efectiva, que sea menor que la permeabilidad del material de núcleo magnético suave. De este modo se consigue asimismo que incluso en el caso de una fuerte saturación magnética del núcleo, la porción de derivación todavía esté libre de efectos de saturación magnéticos y que su flujo magnético sea directamente proporcional a la excitación magnética de la zona monitorizada del objeto de medición. En un perfeccionamiento adicional de esta forma de realización puede estar previsto que el flujo magnético desviado se guíe a través de un intersticio no ferromagnético . La rama de derivación se vuelve de este modo aún más insensible con respecto a los efectos de saturación.

Ventajosamente la porción de derivación magnética está dotada de una unidad de medición, por medio de la que se mide el flujo magnético desviado en la rama de derivación. Esto puede realizarse técnicamente de manera sencilla mediante una bobina de sensor, dispuesta en la porción de derivación. En esta bobina de sensor se induce, en el caso de una modificación temporal de la componente de flujo magnético desviado que atraviesa la bobina de sensor, una señal de sensor. Sin embargo también puede emplearse otro detector de campo magnético, por ejemplo un sensor de efecto Hall.

Con el fin de realizar una evaluación se suministra la señal de sensor a una unidad de evaluación. En la unidad de evaluación puede determinarse entonces a partir de la señal de sensor, por ejemplo, la componente de corriente continua de un flujo magnético en el núcleo de un transformador.

Para la evaluación es favorable que por medio de un filtro de muesca se elimine en primer lugar una componente de oscilación fundamental de baja frecuencia, se digitalice entonces la señal de sensor, muestreándose en instantes equidistantes con una frecuencia de muestreo, que corresponde a un múltiplo entero de la frecuencia de red del transformado .

Para la unidad de procesamiento de señal puede ser favorable que valores de señal digitales se sumen a valores de señal digitales anteriores en cada caso en medio periodo de la frecuencia de red.

A este respecto es ventajoso que a partir de los valores de señal digitales se extraigan por filtración por medio de un filtro pasabanda componentes de señal con el doble de la frecuencia de red y se sometan los valores de señal extraídos por filtración a una transformación de Fourier.

El objetivo se soluciona también proporcionando un aparato, que comprende una porción de derivación magnético, que guía una porción desviada del núcleo del flujo magnético, no saturándose el material magnético de la porción de derivación, y que comprende una unidad de sensor y de evaluación, que está dispuesta para determinar a partir de esta porción desviada del flujo magnético o de una magnitud derivada de la misma la intensidad de campo magnético en la sección.

Una forma de realización de la invención favorable con respecto a la fiabilidad puede consistir en que una o varias secciones de la porción de derivación magnético estén envueltas con al menos una bobina de sensor, en la que se genera mediante inducción una señal de sensor y a partir de ella se determina por medio de una unidad de evaluación la componente de corriente continua. No se requieren elementos constructivos activos, la bobina de sensor no experimenta ninguna deriva.

Una forma de realización preferida puede estar construida de modo que la porción de derivación está configurada en forma de U y en cada lado está dispuesta en cada caso una bobina de sensor. Mediante la correspondiente interconexión de las dos bobinas de sensor pueden reducirse las influencias perturbadoras.

Para extraer a partir de la señal de sensor de la manera más sencilla posible los armónicos pares, que representan la componente de flujo continuo en el núcleo, es favorable que en la unidad de evaluación se lleve a cabo una digitalización de la señal de sensor, muestreándose en instantes equidistantes con una frecuencia de muestreo, que corresponde a un múltiplo entero de la frecuencia de red del transformador .

Para suprimir las componentes de señal de frecuencia de red presentes en la señal de medición de la bobina de sensor puede emplearse ventajosamente un filtro de muesca en si conocido. De este modo pueden suprimirse en su mayor parte las componentes de señal de frecuencia de red. Un filtro de muesca puede fabricarse tanto en una forma de construcción digital como en una forma de construcción analógica.

Una aplicación especialmente preferida del El método según la invención o del aparato según la invención es la supresión de ruidos de funcionamiento en transformadores de potencia. La invención hace posible que un campo magnético de corriente continua en el núcleo del transformador pueda registrarse de manera técnicamente sencilla y a la vez fiable durante un largo periodo de funcionamiento. En conexión con un bobinado de compensación colocado adicionalmente en el transformador y una unidad para generar una corriente de compensación, de un modo en si conocido, puede hacerse que el flujo continuo que origina la asimetría quede sin efecto. La presente invención posibilita un registro sencillo y fiable en funcionamiento del parámetro magnético relevante en el núcleo, que es una condición previa para una compensación eficaz .

La invención posibilita además de manera sencilla un registro del flujo magnético en el núcleo de transformador, de modo que monitorice y puedan registrarse los estados de carga que aparecen durante el funcionamiento (Monitoring) .

El principio de medición en el que se basa la invención puede verse también ventajosamente en la fabricación núcleos magnéticos suaves para máquinas eléctricas. En la fabricación de transformadores, tal como se utilizan en las redes de suministro de energía, pueden registrarse y monitorizarse durante la producción propiedades cualitativas del núcleo magnético estratificado.

Una posibilidad de aplicación adicional de la presente invención puede ser en un aparato de medición móvil o estacionario para parámetros magnéticos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para explicar adicionalmente la invención en la siguiente parte de la descripción se hace referencia a los dibujos, de los que pueden deducirse configuraciones, detalles y perfeccionamientos ventajosos adicionales de la invención.

La Figura 1 es una representación esquemática de un transformador, en la que está esbozada una posible disposición del aparato según la invención para detectar una componente de flujo continuo en el núcleo y la unidad de procesamiento de señal como diagrama de bloques; La Figura 2Es un dibujo esquemático, que en una representación ampliada muestra la porción de derivación, que actúa como derivación magnético al formar una derivación con respecto a la dirección de flujo principal magnético.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra en una representación esquemática en perspectiva un transformador 1 que comprende un aparato, según la invención, para detectar una componente de corriente continua magnética. La detección de la componente de corriente continua es una condición previa, para contrarrestar de manera eficaz la componente de flujo continuo (componente CC) y la modulación asimétrica consiguiente del material magnético. De este modo pueden reducirse los ruidos y el calentamiento local que aparecen durante el funcionamiento.

El transformador 1 tiene un núcleo 2, que comprende tres lados 6. Cada uno de estos lados 6 porta una disposición 3 de bobinado. Los tres lados 6 están unidos de manera constructiva habitual en la parte superior con una culata 4 superior y en la parte inferior con una culata 5 inferior. De acuerdo con la invención, en una sección libre de la superficie 14 de la parte 4 de culata superior está apoyada directamente o dispuesta a una distancia una denominada parte 7 de derivación. Esta parte 7 de derivación sirve para registrar la componente de flujo continuo en el núcleo 2.

LEERSEITE La parte 7 de derivación, cuya función se explica más en detalle más adelante, proporciona una señal 9 de sensor a una unidad 10 de evaluación. La unidad 10 de evaluación genera una señal 11 de control, que se suministra a una unidad 12 de generación de corriente de compensación conectada aguas abajo. La unidad 12 de generación de corriente de compensación genera, conforme a la señal 11 de control suministrada, una corriente 13 de compensación, que se alimenta al bobinado 20 de compensación (figura 2) del transformador 1. La corriente 13 de compensación se preestablece a este respecto en magnitud y dirección de modo que contrarreste la componente 15 de corriente continua del flujo magnético en el núcleo 2 del transformador 1 o lo compense .

En la Figura 2 puede verse la parte 7 de derivación en una representación ampliada. La parte 7 de derivación está dispuesta aproximadamente en paralelo a una sección en la culata 4 superior del núcleo 2. Guia una fracción del flujo 17 magnético, que fluye en la parte 4 de culata superior del transformador 1. En el caso de una saturación se produce un aumento del flujo de dispersión y con ello también un aumento de la componente de flujo guiada en la derivación.

Como muestra la Figura 2, con ayuda de la parte 7 de derivación del flujo principal de la máquina eléctrica se desvía una parte 18 (F2) del flujo magnético y se guía a una "derivación magnética". A este respecto el recorrido de este flujo 18 magnético desviado (F2) en el punto de desviación guía en primer lugar a través de un entrehierro SI en un primer lado 21 de la parte 7 de derivación. A través de una sección central el flujo desviado llega a un segundo lado 22. Desde allí el flujo parcial desviado F2 entra a través del entrehierro S2 de nuevo en la parte 4 de culata superior. Tras unirse con el flujo magnético F1 de la sección Ll de salvamento se obtiene de nuevo el flujo principal F.

En la figura 2 para cada una de estas componentes de flujo magnéticas F1 y F2 se designa la excitación magnética en cada caso correspondiente con Hl y H2, el trayecto en el hierro con Ll y L2 y la respectiva superficie transversal con Al y A2. Con la flecha 15 se identifica la componente de corriente continua del flujo magnético, que se superpone al flujo 17 alterno principal.

Mediante la aplicación del teorema del flujo puede mostrarse que el flujo magnético F en el sensor, es decir, en la rama 23 de derivación, se comporta de manera directamente proporcional a la excitación magnética H en la zona cubierta por el sensor del objeto de medición.

F2 = [ (µ? · Ll · A2) / S' ] · Hl En donde : S' : - [S + (L2/pR2) ] En donde la longitud total de entrehierro es S = SI + S2 y siendo la permeabilidad relativa de la porción de derivación pR2.

Puesto que los transformadores eléctricos y otras máquinas eléctricas habitualmente se hacen funcionar con fuentes de tensión sinusoidales con baja impedancia de fuente, debido al teorema de la inducción puede suponerse que el recorrido de la primera derivación del flujo magnético F (directamente proporcional a la tensión de fuente) y como consecuencia directa de esto también su integral, es decir, el propio flujo magnético F y por tanto también la densidad de flujo magnético o inducción B, es en su mayor parte sinusoidal. En caso de que aparezcan efectos de saturación magnéticos debe aumentarse ahora esencialmente debido a la fuerte reducción de permeabilidad del material magnético la excitación magnética H, para obtener la densidad de flujo magnético B requerida. Esto aclara también, por qué los efectos de saturación magnéticos en comparación con la densidad de flujo B se reproducen de manera considerablemente más fuerte en la excitación magnética H (y por tanto también en su primera derivada respecto al tiempo) . Por tanto son ventajosos los detectores que proporcionan una señal de medición proporcional a la excitación magnética H o a su primera derivada dH/dt. Además este método de medición puede utilizarse además de para el fin de utilización descrito anteriormente también para la construcción de aparatos de medición para medir la excitación magnética H imperante en una pieza de ensayo o además actuando conjuntamente con una medición de densidad de flujo magnético para la determinación de la linea característica de magnetización del material magnético empleado en una pieza de ensayo.

La rama 23 de derivación magnético puede colocarse con poco esfuerzo en una zona cualquiera de una sección de núcleo, por ejemplo en la culata o en un lado. El diseño del núcleo de transformador, del bobinado eléctrico o de otros elementos mecánicos no se ve influido por esta rama de derivación. El nuevo principio posibilita registrar la componente de flujo continuo sin integración y con ello sin deriva. Por tanto, el principio de medición según la invención puede utilizarse también ventajosamente para un registro de larga duración (Monitoring) . Los costes de fabricación son reducidos.

Debido a la proporcionalidad descrita anteriormente entre la excitación magnética H en la pieza de ensayo y el flujo magnético F en el sensor, la tensión inducida en el sensor corresponde entonces en la pieza de ensayo a la primera derivada de la excitación magnética con respecto al tiempo (dH/dt) y puede proporcionar con métodos de evaluación adecuados durante toda la duración de funcionamiento una representación estable durante mucho tiempo de las componentes de campo de corriente continua magnéticas en un transformador o en el circuito magnético de una máquina eléctrica .

Especialmente ventajoso es el empleo de dos bobinas de sensor (representadas punteadas en la figura 2), que están dispuestas en cada caso en un lado 21, 22 y están conectadas eléctricamente en serie y están dispuestas a lo largo de la rama 23 de derivación magnético de tal manera que se compensa por un lado el efecto de campos externos y/o campos de dispersión, mientras se suma el efecto del flujo magnético F originado por la pieza de ensayo en el sensor en la señal de medición de tensión. Esto puede conseguirse por ejemplo colocando simétricamente las dos bobinas de sensor en los respectivos lados laterales de un sensor en forma de U.

Introduciendo un denominado sensor de efecto Hall en el circuito 23 de derivación magnético del sensor, por ejemplo en el o en uno de sus entrehierros, debido a la proporcionalidad mencionada anteriormente entre la excitación magnética H en la pieza de ensayo (objeto de medición) y el flujo magnético F o la inducción magnética B en el sensor, puede realizarse un sistema de medición para la medición directa de la excitación magnética H en la zona cubierta por el sensor de la pieza de ensayo. Evidentemente con este fin puede emplearse también en lugar de un sensor de efecto Hall cualquier otro método de medición equivalente al mismo, que proporcione una señal de salida proporcional a la inducción B. Es esencial que el principio de sensor transforme la excitación magnética H en la pieza de ensayo (objeto de medición) en un flujo magnético F proporcional a la misma y por tanto también en una densidad de flujo (inducción) B proporcional a la misma en el sensor.

Si se mide ahora además la densidad de flujo magnético (inducción) B en la pieza de ensayo, entonces puede realizarse junto con la medición descrita anteriormente de la excitación magnética H imperante en la pieza de ensayo un sistema de medición para determinar las propiedades magnéticas de los materiales ferromagnéticos empleados en la pieza de ensayo.

La componente 18 de flujo desviada (F2) atraviesa la bobina 19 de sensor, que está enrollada alrededor de una parte central que une los dos lados 21, 22 de la parte 7 de derivación en forma de C o está realizada en forma de dos bobinas parciales conectadas en serie, que están dispuestas en cada caso en los dos lados de sensor. En esta bobina 19 de sensor se induce durante el funcionamiento del transformador 1 una tensión 8 de sensor (designada en la figura 2 también con U) . Esta tensión 8 de sensor se suministra a través de una conducción eléctrica como señal 9 de sensor a una unidad 10 de evaluación.

En la unidad 10 de evaluación se trata en primer lugar esta señal de sensor, reforzándola y filtrándola en un filtro paso bajo y un filtro de ancho de banda. En la evaluación de la señal 9 de sensor con respecto a una componente de corriente continua (componente CC) se conoce a este respecto el primer componente armónico, es decir, la segunda armónica. Debido a la "asimetría de semionda" la corriente de magnetización debe presentar armónicos pares. Estos componentes pares se encuentran también en la tensión de sensor de la bobina 19 de medición. La presente invención utiliza este efecto mediante un correspondiente procesamiento de señal de la tensión inducida en la bobina 19 de medición.

A continuación se explica más en detalle el procesamiento de señal de la unidad 10 de evaluación: Para suprimir las componentes de señal de frecuencia de red presentes de manera dominante en la señal de sensor se emplea un denominado filtro de muesca, que suprime en su mayor parte estas componentes de señal de frecuencia de red. El filtro de muesca puede estar realizado tanto con tecnología analógica como digital.

A continuación tiene lugar una digitalización de la señal de sensor por medio de un convertidor analógico-digital convencional. El muestreo de la señal tiene lugar con una frecuencia de muestreo, que corresponde exactamente a un múltiplo par de la frecuencia de red. La frecuencia de muestreo se genera por medio de un PLL analógico o digital que actúa conjuntamente con un oscilador controlado.

A continuación, adicional o alternativamente al filtro de muesca anterior, tiene lugar en la unidad de evaluación una suma del valor de señal digital actual con un valor de señal digital anterior exactamente en medio periodo de la frecuencia de red.

Como resultado, la unidad 10 de evaluación proporciona una señal 11 de control, que está en una conexión funcional con el campo magnético 15 de corriente continua que va a determinarse del transformador 1.

Entre las superficies frontales de los dos lados 21, 22 y una superficie 14 del núcleo 2 está configurado en cada caso un intersticio SI y S2. Cada intersticio SI, S2 está configurado de modo cada uno opone al flujo 18 magnético una resistencia comparativamente elevada. Mediante esta configuración no ferromagnética del intersticio SI, S2 se consigue que en aquellas semiondas de la modulación, en las que el material magnético del núcleo 2 ya llega a la saturación, la aleación ferromagnética de la parte 7 de derivación todavía no está saturada. Dicho de otro modo, la invención aprovecha la propiedad de que en el objeto de medición al aparecer un efecto de saturación magnético disminuya la permeabilidad relativa y se eleve de este modo la resistencia magnética. Esto tiene entonces como consecuencia un aumento del campo de dispersión magnético, ya que la resistencia magnética del campo de dispersión permanece inalterada. Es decir, que en el caso de que comience una saturación magnética el núcleo de hierro del transformador soporta en menor proporción un aumento adicional del flujo magnético, por tanto debe aparecer un elevado flujo de dispersión. Si en el núcleo del transformador existe una componente de campo de corriente continua, entonces aparece este "efecto de desplazamiento" del aumento proporcional del campo de dispersión sólo en aquellos semiperiodos, en los que el flujo continuo magnético y el flujo alterno se superponen de manera aditiva.

La parte 7 de derivación puede fabricarse de chapas apiladas de una aleación ferromagnética o a base de ferrita y estar configurada constructivamente de tal manera que la parte 7 de derivación incluso en el caso de una fuerte saturación magnética de la pieza 2 de ensayo (objeto de medición) todavía esté libre de efectos de saturación magnéticos. Los dos lados 21, 22 también pueden estar configurados de manera escalonada para alojar dos bobinas de medición de sensor con respecto a la sección transversal. Para proteger los conductores individuales de la bobina de medición frente a daños mecánicos, puede estar previsto entre la o las bobinas de medición y el paquete de chapas un soporte de un aislante. La(s) propia (s) bobina (s) de medición puede (n) estar compuesta (s) por alambre plano o redondo aislado con esmalte convencional.

En el ejemplo de realización representado anteriormente la parte 7 de derivación está realizada en forma de U. Se entiende que la parte 7 de derivación también puede presentar otras formas geométricas, por ejemplo redondeada, en forma de C, o circular.

La disposición de la parte 7 de derivación en la culata superior 4 se elige a modo de ejemplo. En principio se considera para esto cualquier zona libre en la superficie 14 del núcleo 2, que guíe el flujo principal. Por tanto, la parte 7 de derivación también puede disponerse en el lado 6 o en la parte 5 de culata inferior.

El principio de medición explicado anteriormente en el ejemplo de un núcleo de transformador también puede aplicarse a un aparato de medición, que puede utilizarse por ejemplo en el control de calidad en la fabricación de núcleos estratificados para máquinas eléctricas.

Lista de los números de referencia empleados I transformador 2 núcleo 3 bobinado eléctrico 4 culata superior 5 culata inferior 6 lado 7 porción de derivación 8 unidad de sensor (detector) 9 señal de sensor 10 unidad de evaluación II señal de control 12 unidad de generación de corriente de compensación 13 corriente de compensación 14 superficie del núcleo 15 componente continua 16 flujo de compensación 17 flujo principal 18 porción desviada del flujo magnético 19 bobina de sensor 20 bobinado de compensación 21 lado 22 lado 23 rama de derivación 51 primer entrehierro 52 segundo entrehierro Al superficie transversal en la parte 7 de derivación A2 superficie transversal en la culata 4 Ll longitud de trayecto magnético en la culata 4 L2 longitud de trayecto magnético en la parte 7 d-derivación

Claims (18)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un método para detectar un parámetro magnético, en particular la intensidad de campo magnético (Hl), en una sección (Ll) de un núcleo (2) atravesado por un flujo magnético, en donde: a. se desvia una porción (18) del flujo magnético del núcleo (2) y se guia a través de una rama (23) de derivación magnética, en la que está configurado al menos un intersticio (SI, S2) no ferromagnético, b. se dispone una porción (7) de derivación en la rama (23) de derivación, de tal forma no se satura el material magnético de la porción (7) de derivación, c. se envuelve al menos una sección de la porción (7) de derivación con al menos una bobina (19) de sensor, en la que la porción (18) desviada del flujo magnético genera mediante inducción una señal (9) de sensor, y d. se determina el parámetro magnético (Hl) por medio de una unidad (8, 10) de sensor y de evaluación, a la que se suministra la señal (9) de sensor, a partir de esta porción (18) desviada del flujo magnético o de una magnitud derivada de la misma.

2. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque la rama (23) de derivación, a través de la que se guía la porción (18) desviada del flujo magnético, presenta una permeabilidad efectiva, que es menor que la permeabilidad del núcleo (2) .

3. El método según la reivindicación 1 6 2, caracterizado porque por medio de la unidad (10) de evaluación se determina a partir de la señal (9) de sensor una componente de corriente continua del flujo magnético.

4. El método según la reivindicación 3, caracterizado porque en la unidad (10) de evaluación se elimina por medio de un filtro de muesca una componente de oscilación fundamental de frecuencia de red, y se lleva a cabo una digitalización de la señal (9) de sensor, muestreándose en instantes equidistantes con una frecuencia de muestreo, que corresponde a un múltiplo entero de la frecuencia de red del transformador.

5. El método según la reivindicación 4, caracterizado porque valores de señal digitales se suman a un valor de señal digital anterior en cada caso en medio periodo de la frecuencia de red.

6. El método según la reivindicación 4, caracterizado porque a partir de los valores de señal digitales se extraen por filtración por medio de un filtro pasabanda componentes de señal con el doble de la frecuencia de red y se someten los valores de señal extraídos por filtración a una transformación de Fourier.

7. Un aparato para detectar un parámetro magnético, en particular la intensidad de campo magnético (Hl), en una sección (Ll) de un núcleo (2) atravesado por un flujo magnético, estando desviada una porción (18) del flujo magnético del núcleo (2) y guiada a través de una rama (23) de derivación magnética, que comprende: una porción (7) de derivación magnética, que está dispuesta en la rama (23) de derivación y guía la porción (18) desviada del núcleo (2) del flujo magnético, estando configurada en la rama (23) de derivación al menos un intersticio (SI, S2) no ferromagnético, de modo que el material magnético de la porción (7) de derivación no se satura; y estando envuelta al menos una parte de la porción (7) de derivación con al menos una bobina (19) de sensor, en la que la porción (18) desviada del flujo magnético genera mediante inducción una señal (9) de sensor; y una unidad (8, 10) de sensor y de evaluación, a la que se suministra a la señal (9) de sensor, y que está dispuesta para determinar el parámetro magnético (Hl) a partir de la porción (18) desviada del flujo magnético o de una magnitud derivada de la misma.

8. El aparato según la reivindicación 7, caracterizado porque en la rama (23) de derivación, en la que se guia la porción (18) desviada del flujo magnético, la permeabilidad efectiva es menor que la permeabilidad en el núcleo (2) .

9. El aparato según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la unidad (10) de evaluación está dispuesta para determinar a partir de la señal (9) de sensor enviada una componente de corriente continua del flujo magnético .

10. El aparato según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la porción (7) de derivación magnética está configurada en forma de U y presenta dos lados (21, 22), sobre los que está dispuesta en cada caso una bobina (19) de sensor, que están conectadas eléctricamente en serie y están dispuestas espacialmente en la rama (23) de derivación de tal manera que se compensa el efecto de campos externos, a la vez que se suma la tensión eléctrica inducida provocada por la porción (18) desviada del flujo magnético.

11. El aparato según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la unidad (10) de evaluación presenta un filtro de muesca, que elimina a partir de la señal (9) de sensor una componente de oscilación fundamental de frecuencia de red.

12. El aparato según la reivindicación 11, caracterizado porque la unidad (10) de evaluación está dispuesta para llevar a cabo una digitalización de la señal (9) de sensor, muestreándose en instantes equidistantes con una frecuencia de muestreo, que es un múltiplo entero de la frecuencia de red.

13. El aparato según la reivindicación 11, caracterizado porque la unidad (10) de evaluación está configurada de modo que valores de señal digitales se suman en cada caso a un valor de señal digital anterior en medio periodo de la frecuencia de red.

14. El aparato según la reivindicación 11, caracterizado porque la unidad (10) de evaluación está dotada de un filtro pasabanda para extraer por filtración a partir de los valores de señal digitales componentes de señal con el doble de la frecuencia de red.

15. El aparato según la reivindicación 11, caracterizado porque la unidad (10) de evaluación está dotada además de una unidad de cálculo, por medio de la que puede calcularse a partir de valores de señal extraídos por filtración una transformación de Fourier.

16. El aparato según una de las reivindicaciones 7 a 15, caracterizado porque la porción (7) de derivación está formada por un paquete de chapas ferromagnéticas en forma de C apiladas.

17. El aparato según la reivindicación 16, caracterizado porque las chapas en forma de C presentan primeros lados (21) y segundos lados (22) y la disposición con respecto al núcleo (2) se elige de tal manera que cada uno de estos lados (21, 22) configura entre una superficie frontal orientada hacia el núcleo y la superficie (14) del núcleo (2) en cada caso un intersticio (SI, S2) .

18. El uso del método según una de las reivindicaciones 1 a 6, o del aparato según una de las reivindicaciones 7 a 17, en un transformador integrado en una red de suministro de energía para contrarrestar, en el núcleo (2) de un transformador, una componente de flujo continuo y/o registrar el estado de funcionamiento del transformador.