Sensores.

El sensor (10) de corriente que comprende un volumen de detección formado por:

un primer componente

(11) que comprende una pluralidad de bobinas (88), en donde:

cada bobina comprende una o más vueltas (87) impresas sobre por lo menos una superficie plana de un sustrato respectivo,

y

los planos de las bobinas son paralelos entre sí y son perpendiculares a un eje longitudinal del primer componente; y

un segundo componente (12, 13, 14; 201; 402) que comprende material magnético blando, por ejemplo una ferrita, y que tiene primeras y segundas caras planas que están en extremos opuestos del primer componente y se disponen perpendicularmente a y se intersecan por el eje longitudinal del primer componente.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2012/051508.

Solicitante: SENTEC LTD.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 5 The Westbrook Centre Milton Road, Cambridge CB4 1YG REINO UNIDO.

Inventor/es: DAMES, ANDREW, NICHOLAS, COLBY, EDWARD, STORKEY,MATTHEW EMMANUEL, MEANWELL,HILARY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Detalles de dispositivos para proceder a las medidas... > G01R15/18 (que utilizan dispositivos inductivos, p. ej. transformadores)

PDF original: ES-2545227_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Sensores.
Ilustración 2 de Sensores.
Ilustración 3 de Sensores.
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Sensores.

Fragmento de la descripción:

Sensores Esta invención se relaciona con sensores de corriente.

Se conocen bien los sensores de corriente. Se puede utilizar un sensor de corriente para medir la corriente en un conductor a través del cual el flujo de corriente es tan alto que la aplicación directa de instrumentos de medición es indeseable o imposible.

Una forma bien conocida de sensor de corriente es una bobina Rogowski. Esta comprende normalmente un toroide de alambre enrollado alrededor de un núcleo no magnético que encierra el conductor de interés. Una bobina Rogowski correctamente formada, con bobinados igualmente separados y una forma regular, es muy insensible a campos magnéticos externos mientras que es sensible a campos magnéticos generados por el conductor encerrado. Sin embargo, puede ser difícil lograr bobinas Rogowski correctamente formadas, especialmente si requieren estar configuradas de tal manera que se puedan retroadaptar alrededor de un conductor de interés.

Se ha propuesto una serie de sensores con base en el principio de Rogowski pero ausentes de bobinas toroidales. El documento US 5521572 describe un sensor que se incluye dentro de un medidor de electricidad e incluye material para definir dos espacios de aire en los que se ubican bobinas secundarias. El documento US 6313727 describe un sensor que es retroadaptable en un sistema de tres fases e incluye bobinas de detección helicoidales con barras de baja coercividad. El documento US 5617019 describe un sensor que se diseña para adaptar una barra de distribución y no es retroadaptable. La mayoría de las realizaciones incorporan protección, para mejorar el rechazo de campos externos. Todos los tres describen circuitos magnéticos con una bobina de detección en un espacio de aire entre dos componentes magnéticos blandos. El documento US2003/112000 describe un sensor con bobinas separadas alrededor de un círculo. El documento US2004183522 detecta corriente en una línea de potencia.

Sentec Limited ha producido una serie de diferentes sensores con base en el principio del sensor de Rogowski pero utilizando bobinas impresas en tarjetas de circuitos, que simplifican la fabricación y mejoran la exactitud del producto fabricado. Ejemplos incluyen los documentos US 6414475 y WO 2011/018530. Un ejemplo de un sensor fácilmente retroadaptable que incorpora bobinas impresas en tarjetas de circuitos es el documento WO 2011/018533.

El diseño del sensor incorpora muchas consideraciones, que incluyen facilidad y coste de fabricación, sensibilidad a los campos externos, uniformidad de sensibilidad dentro de una zona de detección y dimensiones físicas. Algunos de los sensores con el mejor desempeño son muy grandes para ser acomodados fácilmente en algunos ambientes, un ejemplo de los cuales es una subestación de electricidad en la que los conductores de interés se empacan muy de cerca entre sí dentro de un gabinete u otro contenedor.

La invención se hace en este contexto.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona un sensor que comprende: un primer componente que comprende una pluralidad de bobinas, en donde: cada bobina comprende uno o más vueltas impresas en por lo menos una superficie plana de un sustrato respectivo, y los planos de las bobinas son paralelos entre sí y son perpendiculares a un eje longitudinal del primer componente; y un segundo componente que comprende material magnético blando y que tiene primeras y segundas caras planas que están en extremos opuestos del primer componente y se disponen perpendicularmente a y se intersecan por el eje longitudinal del primer componente.

El segundo componente puede comprender solo material magnético blando o puede incluir otros componentes. En algunas realizaciones, el segundo componente comprende uno o más de otros componentes que incluyen bobinas. En las realizaciones, los componentes que incluyen bobinas no tienen material magnético.

Una separación entre bobinas adyacentes puede ser aproximadamente igual para todas las bobinas del primer componente. La separación puede ser exactamente igual. Las separaciones en su lugar pueden variar, a un costo de desempeño reducido.

Las bobinas del primer componente cada una pueden incluir el mismo número de vueltas y tener la misma área sobre el sustrato. En su lugar pueden ser diferentes y de hecho esto se puede preferir si no se puede lograr la separación de bobina regular.

El segundo componente puede comprender un componente magnético blando con forma de U y la primera y segunda caras pueden ser caras paralelas dentro de la boca de la U. Aquí, el segundo componente se puede separar del primer

componente con el propósito de permitir que un conductor se introduzca en la U antes que el segundo componente se ponga dentro de la boca de la U del segundo componente. Alternativamente o adicionalmente, una separación entre bobinas adyacentes puede ser aproximadamente igual para todas las bobinas del primer componente y una separación entre una bobina más cerca al primer extremo y la primera cara de contacto puede ser sustancialmente igual a una separación entre una bobina más cerca al segundo extremo y la segunda cara de contacto y puede ser igual o aproximadamente igual a la mitad de la separación entre bobinas adyacentes.

Aunque se proporciona una disposición óptima, se puede proporcionar en su lugar separación irregular, en cuyo caso se pueden mitigar los efectos de la separación irregular al variar el producto de área de vuelta sobre los productos apropiados de los sustratos.

El sensor puede comprender medios para provocar que el segundo componente se mantenga dentro de la boca de la U del segundo componente.

El segundo componente también puede incluir un tercer componente que comprende una pluralidad de bobinas, en donde: cada bobina del tercer componente comprende una o más vueltas impresas sobre por lo menos una superficie plana de un sustrato respectivo, y las bobinas del tercer componente son paralelas entre sí y se posicionan sobre un eje longitudinal del tercer componente; y en donde el segundo componente comprende terceras y cuartas caras planas que se disponen perpendicularmente a y se intersecan por el eje longitudinal del tercer componente.

Aquí, el segundo componente puede comprender primeros y segundos componentes con forma de I, el primer componente con forma de I incluye la primera y tercera caras y el segundo componente con forma de I incluye la segunda y cuarta caras.

Una separación entre las bobinas adyacentes puede ser aproximadamente igual para todas las bobinas del primero y tercer componentes y en donde una separación entre una bobina más cerca al primer extremo del primer componente y la primera cara es igual que una separación entre una bobina más cerca al segundo extremo del primer componente y la segunda cara, que es igual que una separación entre una bobina más cerca al primer extremo del tercer componente y la tercera cara y es igual que una separación entre una bobina más cerca al segundo extremo del tercer componente y la cuarta cara, y es aproximadamente la mitad de la separación entre bobinas adyacentes.

Aunque se proporciona una disposición óptima, se puede proporcionar en su lugar separación irregular, en cuyo caso los efectos de separación irregular se pueden mitigar al variar el producto de área de vuelta sobre los productos apropiados de los sustratos.

El segundo componente puede comprender uno o más componentes adicionales cada uno incluye una pluralidad de bobinas, en donde: cada bobina de cada componente adicional comprende una o más vueltas impresas sobre por lo menos una superficie plana de un sustrato respectivo, y las bobinas de cada componente adicional son paralelas entre sí y se posicionan sobre un eje longitudinal... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. El sensor (10) de corriente que comprende un volumen de detección formado por:

un primer componente (11) que comprende una pluralidad de bobinas (88) , en donde:

cada bobina comprende una o más vueltas (87) impresas sobre por lo menos una superficie plana de un sustrato respectivo, y los planos de las bobinas son paralelos entre sí y son perpendiculares a un eje longitudinal del primer componente; y un segundo componente (12, 13, 14; 201; 402) que comprende material magnético blando, por ejemplo una ferrita, y que tiene primeras y segundas caras planas que están en extremos opuestos del primer componente y se disponen perpendicularmente a y se intersecan por el eje longitudinal del primer componente.

2. El sensor de corriente como se reivindica en la reivindicación 1, en donde una separación entre bobinas adyacentes es aproximadamente igual para todas las bobinas del primer componente.

3. El sensor de corriente como se reivindica en la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde las bobinas del primer 20 componente (11) cada una incluye el mismo número de vueltas y tiene la misma área sobre el sustrato.

4. El sensor de corriente como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde el segundo componente comprende un componente magnético blando con forma de U (201; 402) y en donde la primera y segunda caras son caras paralelas dentro de la boca de la U, y opcionalmente en donde el segundo componente se puede separar del primer componente con el propósito de permitir que un conductor se introduzca en la U antes que el segundo componente se ponga dentro de la boca de la U del segundo componente.

5. El sensor de corriente como se reivindica en la reivindicación 4, en donde una separación entre bobinas adyacentes es aproximadamente igual para todas las bobinas del primer componente y en donde una separación entre una bobina más cerca al primer extremo y la primera cara de contacto es sustancialmente igual a una separación entre una bobina más cerca al segundo extremo y la segunda cara de contacto y es igual o aproximadamente igual a la mitad de la separación entre bobinas adyacentes, y opcionalmente comprende medios para provocar que el segundo componente se mantenga dentro de la boca de la U del segundo componente.

6. El sensor de corriente como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el segundo componente también incluye un tercer componente (12) que comprende una pluralidad de bobinas, en donde: cada bobina del tercer componente comprende una o más vueltas impresas sobre por lo menos una superficie plana de un sustrato respectivo, y las bobinas del tercer componente son paralelas entre sí y se posicionan sobre un eje longitudinal del tercer componente; y en donde el segundo componente comprende terceras y cuartas caras planas que se disponen perpendicularmente a y se intersecan por el eje longitudinal del tercer componente.

7. El sensor de corriente como se reivindica en la reivindicación 6, en donde el segundo componente comprende primeros, y segundos componentes (13, 14) con forma de I, el primer componente con forma de I incluye la primera y tercera caras y el segundo componente con forma de I incluye la segunda y cuarta caras, y opcionalmente en donde una separación entre 45 bobinas adyacentes es aproximadamente igual para todas las bobinas del primer y tercer componentes y en donde una separación entre una bobina más cerca al primer extremo del primer componente y la primera cara es igual que una separación entre una bobina más cerca al segundo extremo del primer componente y la segunda cara, que es igual a una separación entre una bobina más cerca al primer extremo del tercer componente y la tercera cara y es igual a una separación entre una bobina más cerca al segundo extremo del tercer componente y la cuarta cara, y es aproximadamente 50 la mitad de la separación entre bobinas adyacentes.

8. El sensor de corriente como se reivindica en la reivindicación 6, en donde el segundo componente comprende uno o más componentes adicionales cada uno incluye una pluralidad de bobinas, en donde: cada bobina de cada componente adicional comprende una o más vueltas impresas sobre por lo menos una superficie plana de un sustrato respectivo, y las bobinas de 55 cada componente adicional son paralelas entre sí y se posicionan en un eje longitudinal del componente adicional.

9. El sensor de corriente como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en donde el primero y tercer componentes se forman de una única tarjeta de circuitos impresa de múltiples capas que han formado allí una ranura o corte configurado para recibir un conductor.

10. El sensor de corriente como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en donde sustratos adyacentes se separan mecánicamente mediante separadores (21-25) y/o en donde un sustrato de extremo en el primer componente se separa del primer componente mediante un separador (20, 26) .

11. El sensor de corriente como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, que comprende una tarjeta de circuitos (90) configurada para conectar las bobinas en un circuito y/o que comprende uno o más componentes de protección (91-94) configurados para rodear por lo menos parcialmente el primer componente y, si están presentes, el tercer componente y/o que comprende un conductor que lleva corriente que se extiende a través de una parte central del sensor.

12. El sensor de corriente como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, cada bobina comprende una o más vueltas impresas sobre por lo menos dos superficies paralelas de un sustrato respectivo.

13. El sensor de corriente como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el primer componente comprende primeras y segundas bobinas impresas respectivamente sobre la primera y segunda superficies paralelas de un primer sustrato.

14. El sensor de corriente como se reivindica en la reivindicación 13, en donde el segundo componente también incluye un tercer componente que comprende tercera y cuarta bobinas impresas sobre la primera y segunda superficies paralelas de un segundo sustrato respectivamente, en donde las bobinas del tercer componente son paralelas entre sí y se posicionan sobre un eje longitudinal del tercer componente; y en donde el segundo componente comprende terceras y cuartas caras

planas que se disponen perpendicularmente a y se intersecan por el eje longitudinal del tercer componente, y opcionalmente en donde el primer y segundo sustratos tienen el mismo espesor y en donde una separación de la tercera bobina y el cuarto componente es igual que una separación entre la primera bobina y el segundo componente.

15. El sensor de corriente como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, que contiene una carcasa de 25 aislamiento y/o resistente a la intemperie.