Circuito de detección de corriente continua y corriente alterna.

Circuito para detectar una corriente continua en por lo menos un conductor (L1),

incluyendo el circuito:

un transformador de corriente que presenta un núcleo ferromagnético (10), un devanado primario que comprende el conductor (L1) y por lo menos un devanado secundario (W1a),

una impedancia (C1) en serie con el devanado secundario (W1a),

un oscilador (12) para suministrar una señal oscilante a través de la impedancia (C1) y el devanado secundario (W1a), y

unos medios para detectar un desplazamiento de corriente continua en la corriente que fluye en la impedancia (C1) y el devanado secundario (W1a),

caracterizado por que:

la impedancia comprende un primer condensador (C1),

el transformador de corriente tiene dos devanados secundarios (W1a, W1b) y el primer condensador (C1) está conectado en serie entre los devanados secundarios (W1a, W1b), y

los medios de detección están dispuestos para detectar una tensión distinta de cero a través del primer condensador (C1) por encima de un cierto nivel, correspondiendo la tensión distinta de cero a un desplazamiento de corriente continua mayor que una magnitud predeterminada,

en el que los medios de detección comprenden:

un par de transistores (Tr1, Tr2), cada uno de los cuales se conecta en respuesta a una tensión detectada distinta de cero en un respectivo sentido de los dos sentidos opuestos a través del primer condensador (C1), una resistencia (R1) y un segundo condensador (C2) mutuamente conectados en paralelo, estando la combinación en paralelo de la resistencia (R1) y el segundo condensador (C2) conectada en serie con cada transistor (Tr1, Tr2), de modo que el segundo condensador (C2) se cargue cuando cualquier transistor se conecta y

unos medios (14) para monitorizar la tensión en el segundo condensador (C2).

Circuito de detección de corriente continua y corriente alterna.

La presente invención se refiere a un circuito para detectar corriente continua y en algunas formas de realización de corriente alterna.

A menudo es deseable detectar corrientes continuas en circuitos o instalaciones. La detección de corrientes continuas a menudo se consigue mediante la utilización de una resistencia en derivación. Las resistencias en derivación tienen que ser insertadas en el circuito que está siendo supervisado y esto implica un contacto directo con el suministro de corriente continua. En muchos casos el contacto directo con el circuito está siendo supervisado es indeseable o incluso impráctico. Dispositivos de efecto Hall también se utilizan comúnmente en la detección de corrientes continuas pero éstos tienden a ser voluminosos y caros.

Los transformadores de corriente (CT) normalmente no se utilizan para detectar corrientes continuas porque los transformadores de corriente únicamente son sensibles a las corrientes alternas y no son sensibles inherentemente a una corriente de estado continuo. Sin embargo, los transformadores de corriente tiene la ventaja de que son compactos y poco caros y podrían ser medios atractivos para conseguir la detección sin contacto de corrientes continuas si se pudiera resolver el problema técnico anterior.

La patente US nº 5.223.789 divulga un circuito según las partes precaracterizadoras de las reivindicaciones 1 y 2.

Un objetivo de la invención es proporcionar un circuito simple utilizando un transformador de corriente para detectar una corriente continua.

Según la presente invención se proporcionan un circuito para detectar una corriente continua en por lo menos un conductor caracterizado según cada una de las reivindicaciones 1 y 2.

El término "devanado" se utiliza en relación con el primario según la terminología convencional, incluso aunque el primario pueda estar constituido por un conductor individual que pase a través de un núcleo del transformador de corriente.

El circuito de detección puede estar configurado para detectar corrientes alternas así como corrientes continuas si la frecuencia del oscilador es suficientemente elevada comparada con la frecuencia de la corriente que se va a detectar, preferentemente por lo menos en un orden de magnitud mayor.

El devanado primario puede comprender más de un conductor, en cuyo caso el circuito detectará la suma de vectores de las corrientes que fluyen en los conductores primarios. En un caso de este tipo el circuito puede ser utilizado como un dispositivo de corriente residual.

Formas de realización de la invención se describirán ahora, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:

La figura 1 es un circuito básico que ilustra el principio de funcionamiento de las formas de realización de la invención.

La figura 2a muestra una curva de histéresis típica trazada para un material ferromagnético.

Las figuras 2b a 2d son formas de onda que muestran el efecto de las corrientes continuas que fluyen en el devanado primario de la figura 1.

La figura 3 es un diagrama del circuito de una primera forma de realización de la invención.

La figura 4 es un diagrama del circuito de una segunda forma de realización de la invención.

La figura 5 es un diagrama del circuito de una tercera forma de realización de la invención.

Las figuras 6 y 7 son diagramas esquemáticos de un vehículo eléctrico y una instalación típica para cargar el vehículo.

La figura 1 muestra un transformador de corriente CT que tiene un núcleo ferromagnético toroidal 10, un devanado secundario W1 enrollado en el núcleo y un devanado primario en forma de un conductor individual L1 que pasa a través de la abertura del núcleo. El devanado secundario W1 está conectado a un oscilador 12, con un condensador C1 conectado en serie con W1. El oscilador 12 produce una corriente alterna H a una frecuencia F1 la cual causa que la corriente H fluya a través de W1 y C1. Puesto que la corriente H fluirá alternativamente en una dirección y entonces en el sentido opuesto, los sentidos opuestos del flujo de corriente pueden estar representados por las

corrientes H+ y H-. Cuando H+ aumenta desde cero, el núcleo 10 se magnetizará y esta magnetización aumentará hasta que el núcleo alcance la saturación magnética. Si H+ es inicialmente reducido y entonces se invierte como se representa por H-, el núcleo 10 saldrá de la saturación y entonces la magnetización del núcleo se invertirá hasta que el núcleo alcance la saturación otra vez en la dirección opuesta. Este comportamiento se representa en la figura 2a.

El trazado de la figura 2a es conocido como el bucle (histéresis) B -H en donde H es la corriente requerida para magnetizar el núcleo y B es el flujo magnético producido por la corriente H. Se puede ver que la corriente H+ empieza a partir de cero en el punto 0 e incrementa con una polaridad positiva hasta que ocurre la saturación magnética en el punto a (saturación positiva) , punto en el cual H+ se reduce y entonces se invierte para convertirse en H-para llevar el bucle de histéresis desde el punto a a través del punto b a través del punto c hasta el punto de saturación negativa d. La corriente se reduce otra vez y entonces se invierte para convertirse en H+ la cual lleva el bucle desde el punto d a través del punto e a través del punto f y de vuelta otra vez al punto a.

Este proceso continuará de una manera oscilante como se determina mediante la frecuencia F1 la cual, a fin de detectar la corriente alterna como se describirá, normalmente será sustancialmente más elevada que la frecuencia del suministro de la red eléctrica normal de 50 o 60 Hz, por ejemplo por lo menos un orden de magnitud mayor y preferentemente por lo menos 1500 Hz y más preferentemente alrededor de 3 kHz. Se puede ver que después de que se haya alcanzado el punto de saturación inicial, el núcleo tendrá un magnetismo residual cuando H es cero, como se representa en los puntos b y e. La magnetización será cero cuando la corriente H tenga un valor positivo o negativo como se representa en los puntos c y f.

La figura 2b muestra la onda de forma correspondiente para el flujo de corriente H en el circuito oscilador. Se puede ver que la corriente alcanza un pico en cada polaridad durante cada ciclo de la frecuencia del oscilador.

Bajo condiciones normales (sin corriente que fluya en L1) , la corriente alterna H que fluye en el circuito del oscilador tendrá un valor medio de la corriente continua de cero. Si una corriente continua +Icc es pasada en una cierta dirección a través del conducto L1 en la figura 1, la corriente que fluye en el circuito del oscilador será cambiada desde el nivel medio cero hasta un nivel medio positivo como se indica mediante la figura 2c, la magnitud del desplazamiento de la corriente continua DC siendo proporcional al flujo de corriente continua DC en L1. Por el contrario, si el flujo de corriente continua DC se invierte en L1 para que se convierta en -Icc, el desplazamiento de la corriente continua DC también se invertirá, como se representa en la figura 2d. El desplazamiento de la corriente continua DC que ocurre en el circuito del oscilador puede ser utilizada para detectar y medir el flujo de corriente continua DC en el conductor primario L1, como se representa en la forma de realización de la figura 3.

En la figura 3 el devanado W1 está separado en dos devanados secundarios W1a y W1b enrollados separadamente en el núcleo 10 y el condensador C1 está conectado en serie entre los devanados secundarios (en las figuras 3 y 4 el núcleo toroidal 10 está representado esquemáticamente) . Como en la figura 1, el conductor primario L1 pasa a través de la abertura del núcleo. El oscilador 12 es suministrado con un suministro de 15 V desde Vcc a tierra. El oscilador 12, los dos devanados W1a, W1b y el condensador C1 forman un bucle o un primer circuito para el flujo de la corriente desde Vcc a tierra. La corriente del oscilador como se representa mediante H+ y H-fluirá hacia delante y hacia atrás a través de W1a, C1 y W1b a la frecuencia del oscilador F, la cual, como se ha mencionado, típicamente será sustancialmente mayor que la frecuencia de suministro de la red eléctrica normal de 50 Hz, por ejemplo aproximadamente 3 kHz.

Durante los medios ciclos positivos Vcc será distribuida aproximadamente como 15 V, 7, 5 V, 7, 5 V y 0 V en los puntos 1, 2, 3 y 4 respectivamente y durante los medios ciclos negativos Vcc será distribuida aproximadamente como 0 V, 7, 5 V, 7, 5 V y 15 V en los puntos 1, 2, 3 y 4 respectivamente. Por lo tanto, mientras los puntos 1 y 4 oscilarán completamente... [Seguir leyendo]

1. Circuito para detectar una corriente continua en por lo menos un conductor (L1) , incluyendo el circuito:

un transformador de corriente que presenta un núcleo ferromagnético (10) , un devanado primario que comprende

el conductor (L1) y por lo menos un devanado secundario (W1a) ,

una impedancia (C1) en serie con el devanado secundario (W1a) ,

un oscilador (12) para suministrar una señal oscilante a través de la impedancia (C1) y el devanado secundario

(W1a) , y

unos medios para detectar un desplazamiento de corriente continua en la corriente que fluye en la impedancia

(C1) y el devanado secundario (W1a) ,

caracterizado por que:

la impedancia comprende un primer condensador (C1) ,

el transformador de corriente tiene dos devanados secundarios (W1a, W1b) y el primer condensador (C1)

está conectado en serie entre los devanados secundarios (W1a, W1b) , y

los medios de detección están dispuestos para detectar una tensión distinta de cero a través del primer

condensador (C1) por encima de un cierto nivel, correspondiendo la tensión distinta de cero a un

desplazamiento de corriente continua mayor que una magnitud predeterminada,

en el que los medios de detección comprenden:

un par de transistores (Tr1, Tr2) , cada uno de los cuales se conecta en respuesta a una tensión detectada

distinta de cero en un respectivo sentido de los dos sentidos opuestos a través del primer condensador (C1) ,

una resistencia (R1) y un segundo condensador (C2) mutuamente conectados en paralelo, estando la

combinación en paralelo de la resistencia (R1) y el segundo condensador (C2) conectada en serie con cada

transistor (Tr1, Tr2) , de modo que el segundo condensador (C2) se cargue cuando cualquier transistor se

conecta y

unos medios (14) para monitorizar la tensión en el segundo condensador (C2) .

2. Circuito para detectar una corriente continua en por lo menos un conductor (L1) , incluyendo el circuito:

un transformador de corriente que tiene un núcleo ferromagnético (10) , comprendiendo un devanado primario el

conductor (L1) y un devanado secundario (W1) ,

por lo menos una impedancia (C1a) en serie con el devanado secundario (W1) ,

un oscilador (12) para suministrar una señal oscilante a través de la impedancia (C1a) y el devanado secundario

(W1) , y

unos medios para detectar un desplazamiento de corriente continua en la corriente que fluye en la impedancia

(C1a) y el devanado secundario (W1) ,

caracterizado por que:

dicha por lo menos una impedancia comprende un primer y segundo condensadores (C1a, C1b) ,

el devanado secundario (W1) está conectado en serie entre el primer y segundo condensadores (C1a, C1b) ,

y

los medios de detección están dispuestos para detectar una tensión distinta de cero a través de cada uno de

entre el primer y segundo condensadores (C1a, C1b) por encima de un cierto nivel, correspondiendo la

tensión distinta de cero a un desplazamiento de corriente continua mayor que una magnitud predeterminada,

en el que los medios de detección comprenden:

un par de transistores (Tr1, Tr2) , cada uno de los cuales se conecta en respuesta a una tensión detectada distinta de cero en un respectivo sentido de los dos sentidos opuestos a través del devanado secundario (W1) , una resistencia (R1) y un tercer condensador (C2) mutuamente conectados en paralelo, estando la combinación en paralelo de la resistencia (R1) y el tercer condensador (C2) conectada en serie con cada transistor (Tr1, Tr2) , de modo que el tercer condensador (C2) se cargue cuando cualquier transistor se conecta, y unos medios (14) para monitorizar la tensión en el tercer condensador (C2) .

3. Circuito según la reivindicación 1 o 2, en el que la frecuencia del oscilador es por lo menos de un orden de magnitud más alto que la frecuencia del suministro de la red eléctrica para permitir la detección de corrientes alternas de la frecuencia de la red eléctrica en el conductor (L1) .

4. Circuito según la reivindicación 3, en el que el valor de por lo menos un componente del circuito se selecciona de modo que se obtenga el mismo desplazamiento de corriente continua con respecto a las corrientes alternas y continuas que tengan diferentes valores RMS.

5. Circuito según la reivindicación 3, en el que el valor de por lo menos un componente del circuito se selecciona de modo que el desplazamiento de corriente continua obtenido con respecto a las corrientes continuas sea sustancialmente mayor que el de las corrientes alternas de valor RMS equivalente.

6. Circuito según la reivindicación 3, en el que el valor de por lo menos un componente del circuito se selecciona de modo que el desplazamiento de corriente continua obtenido con respecto a las corrientes continuas sea sustancialmente menor que aquella para las corrientes alternas de valor RMS equivalente.

7. Circuito según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el transformador de corriente comprende un núcleo perforado (10) , pasando el conductor (L1) a través de la abertura y siendo el, o cada devanado un 30 devanado (W1a, W1b) en el núcleo.