Transformador de corriente.

Un transformador de corriente trifásico (100), que comprende:

una carcasa (105) que tiene tres aberturas

(110a-110c), cada una para recibir un cable primario o barra colectora de una fase respectiva de una fuente de alimentación trifásica;

tres núcleos magnéticos (130a-130c) encerrados dentro de la carcasa y que están colocados próximos a las aberturas respectivas de manera que se produce un campo magnético en el núcleo magnético respectivo cuando una corriente primaria fluye a través de un cable primario o barra colectora recibido a través de la abertura respectiva;

tres devanados secundarios (140a-140c) encerrados dentro de la carcasa, enrollándose cada devanado secundario alrededor de al menos una parte de los respectivos núcleos magnéticos de manera que se induce una corriente secundaria en el devanado secundario cuando se produce un campo magnético en el núcleo magnético respectivo;

una circuitería de derivación (152) encerrada dentro de la carcasa y que está conectada a través de los devanados secundarios para generar una señal de tensión respectiva para cada devanado secundario; y

un zócalo de conector (120) montado integralmente en la carcasa y conectado eléctricamente a la circuitería de derivación para emitir como salida las señales de tensión;

en el que la circuitería de derivación (152) está configurada para proporcionar una carga a través de los devanados secundarios, independientemente de si un cable de datos está conectado al zócalo de conector; en el que la circuitería de derivación (152) genera una señal de tensión respectiva para cada una de las tres fases de la fuente de alimentación; y en el que

el zócalo de conector (120) está configurado para emitir como salida las señales de tensión para cada una de las tres fases.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2012/050073.

Solicitante: Rayleigh Instruments Limited.

Inventor/es: BROOKES,MATTHEW.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Adaptaciones de transformadores o inductancias a... > H01F38/30 (Construcción)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Adaptaciones de transformadores o inductancias a... > H01F38/38 (para corriente alterna polifásica)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Disposiciones para proceder a las medidas de corrientes... > G01R19/15 (Indicación de la existencia de una corriente)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Adaptaciones de transformadores o inductancias a... > H01F38/32 (Disposiciones de circuitos)

PDF original: ES-2542899_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Transformador de corriente Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de los transformadores de corriente.

Antecedentes de la invención Los transformadores de corriente se usan para reducir las grandes corrientes eléctricas de CA primarias a corrientes eléctricas más pequeñas que puedan medirse más fácilmente y de manera más segura. Los transformadores de corriente pueden usarse para reducir corrientes de una sola fase o de fase múltiple.

Por ejemplo, se ilustra esquemáticamente un transformador de corriente trifásico conocido 10 en las figuras 1A y 1B. En particular, la figura 1A es una vista externa de un transformador de corriente 10 de este tipo. El transformador de corriente 10 comprende una caja 15 que tiene tres aberturas 12a, 12b y 12c, cada una de las cuales es capaz de recibir un cable o barra colectora. Más específicamente, un cable o barra colectora recibido a través de cada una de las aberturas 12a, 12b, 12c está destinado a corresponderse con una fase respectiva de una fuente de alimentación trifásica. Se apreciará que cada cable es capaz de pasar completamente a través de la caja 15 del transformador de corriente, emergiendo para continuar hacia su destino. También están visibles en la figura 1A seis terminales dispuestos en tres pares, cada par correspondiente a una fase respectiva del transformador de corriente trifásico 10. Los seis terminales están protegidos por una cubierta 16.

La figura 1B es una sección transversal interna del transformador de corriente trifásico 10 de la figura 1A. Están visibles tres núcleos magnéticos 18a, 18b, 18c cada uno rodeando una respectiva de las aberturas 12a, 12b, 12c. Se apreciará que esta disposición pone cada uno de los núcleos magnéticos en la proximidad de un cable primario o barra colectora que pasa a través de una de las aberturas 12a, 12b, 12c y que transporta una fase específica de una fuente de alimentación eléctrica. Cada uno de los núcleos magnéticos 18a, 18b, 18c está provisto de un devanado secundario 20a, 20b, 20c enrollado alrededor de al menos una parte del núcleo magnético respectivo 18a, 18b, 18c. Con esta configuración, una corriente eléctrica que pasa a través del cable primario o barra colectora dentro de una de las aberturas 12a, 12b, 12c producirá un campo magnético en el núcleo magnético respectivo 18a, 18b, 18c que a su vez induce una corriente mucho más pequeña en el devanado secundario respectivo 20a, 20b, 20c. Los extremos de los devanados secundarios están conectados a uno de los pares de terminales 14a, 14b, 14c. Un dispositivo de medición separado (no mostrado) puede cablearse a los terminales 14a, 14b, 14c para medir la cantidad de corriente que pasa a través de los devanados secundarios. El dispositivo de medición es capaz de estimar la cantidad de corriente que pasa a través del cable primario o barra colectora basado en la cantidad de corriente medida en los devanados secundarios, y basado en una relación de corriente conocida primario/secundario del transformador de corriente 10. Esto funciona porque la cantidad de corriente inducida en los devanados secundarios de corriente es proporcional a la cantidad de corriente que fluye a través del cable primario o barra colectora.

Una desventaja importante con el diseño del transformador de corriente 10 de las figuras 1A y 1B es la cantidad de trabajo implicado en la conexión del circuito secundario (los devanados y terminales secundarios) para un medidor multifunción o similares. Para lograr esto, por lo general, se necesitan quitar 12 terminales (6 en el transformador, 6 en el medidor multifunción) , se necesitan enrutar 6 cables, se tienen que quitar 12 extremos de cables, se necesitan ajustar 12 terminales a presión en los conductores expuestos, pueden necesitar ajuste y contracción 12 marcadores retráctiles por calor, se necesitan apretar 12 terminales y las cubiertas de terminales deben asegurarse para proteger el contacto con los terminales expuestos.

Un problema común asociado con el dispositivo existente es la probabilidad relativamente alta de errores de cableado, por ejemplo, cables cruzados, durante la conexión de los dispositivos. Esto puede provocar daños en el dispositivo o lesiones a un usuario.

Otro problema importante con los transformadores de corriente, en general, es la seguridad. En particular, si el circuito secundario se deja en circuito abierto sin carga a través de los terminales, puede inducirse una alta tensión potencialmente letal debido a la saturación de flujo si se hace fluir una corriente a través del cable primario o barra colectora. Esto puede provocar la formación de arcos, y si los terminales se tocan en esta condición tiene el potencial de provocar lesiones graves o incluso la muerte.

Se ha propuesto anteriormente un transformador de corriente trifásico que tiene un cable temporal incorporado (embebido) en la caja, y que tiene un conector tipo RJ11 en el extremo del cable temporal.

El documento GB 658 297 A describe una unidad de transformador en la que el devanado primario consiste en un solo conductor que se extiende a través de un núcleo magnético cerrado, sobre el que se enrolla un devanado secundario, un escudo metálico dividido conectado a tierra que está interpuesto entre el devanado secundario y el

dicho conductor, en el que el devanado secundario está en la forma de una bobina que está enrollada sobre un solo lado del núcleo. Los extremos del devanado secundario conectados a un enchufe conector montado en la carcasa del transformador.

El documento CN 201319314 Y describe un transformador de corriente con una resistencia conectada con dos extremos del devanado secundario.

El documento GB 2183049 A describe un diac y un triac conectados en paralelo con el secundario de un transformador de corriente de medición para hacer que el transformador no sea peligroso bajo condiciones de circuito abierto.

El documento CN 2771996 Y describe un dispositivo de prevención de circuito abierto de bucle secundario de un transformador de corriente, que es un circuito de carga falsa conectado en paralelo a un bucle secundario junto con una carga.

El documento GB 1321806 A describe un transformador trifásico.

El documento JP 2006 344620 A describe un transformador de corriente.

Sumario de la invención De acuerdo con un aspecto, la presente invención proporciona un transformador de corriente trifásico de acuerdo con la presente reivindicación 1.

De esta manera, los costes de mano de obra incurridos durante la instalación del transformador de corriente pueden reducirse sustancialmente debido a la naturaleza 'plug and play' (enchufar y usar) del zócalo de conector. En lugar de los cables que se conectan de manera individual a los terminales expuestos correctos, se inserta simplemente una clavija de conector en el zócalo de conector para proporcionar una conexión a un dispositivo de medición. Adicionalmente, se elimina el riesgo de errores de cableado, porque la única conexión que debe hacerse es conectar un único cable.

Además, se elimina el riesgo de electrocución a partir de los terminales secundarios al dejarse en circuito abierto debido a (a) la falta de terminales expuestos, y a (b) los devanados secundarios que tienen derivaciones a través de ellos en todo momento. Esto significa que el circuito secundario (los devanados) permanecerá cargado independientemente de si el cable de datos está conectado al transformador de corriente. Por otra parte, el propio cable de datos por lo general solo transportará señales de muy baja potencia. Por último, la naturaleza 'plug and play' de esta disposición hace posible proporcionar una gran flexibilidad en términos de longitud de cable. En particular, pueden proporcionarse... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un transformador de corriente trifásico (100) , que comprende:

una carcasa (105) que tiene tres aberturas (110a-110c) , cada una para recibir un cable primario o barra colectora de una fase respectiva de una fuente de alimentación trifásica; tres núcleos magnéticos (130a-130c) encerrados dentro de la carcasa y que están colocados próximos a las aberturas respectivas de manera que se produce un campo magnético en el núcleo magnético respectivo cuando una corriente primaria fluye a través de un cable primario o barra colectora recibido a través de la abertura respectiva; tres devanados secundarios (140a-140c) encerrados dentro de la carcasa, enrollándose cada devanado secundario alrededor de al menos una parte de los respectivos núcleos magnéticos de manera que se induce una corriente secundaria en el devanado secundario cuando se produce un campo magnético en el núcleo magnético respectivo;

una circuitería de derivación (152) encerrada dentro de la carcasa y que está conectada a través de los devanados secundarios para generar una señal de tensión respectiva para cada devanado secundario; y un zócalo de conector (120) montado integralmente en la carcasa y conectado eléctricamente a la circuitería de derivación para emitir como salida las señales de tensión; en el que la circuitería de derivación (152) está configurada para proporcionar una carga a través de los devanados secundarios, independientemente de si un cable de datos está conectado al zócalo de conector; en el que la circuitería de derivación (152) genera una señal de tensión respectiva para cada una de las tres fases de la fuente de alimentación; y en el que el zócalo de conector (120) está configurado para emitir como salida las señales de tensión para cada una de las tres fases.

2. Un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la circuitería de derivación y el zócalo de conector están montados en una placa de circuito localizada dentro de la carcasa.

3. Un transformador de corriente de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que cada núcleo magnético 30 rodea sustancialmente la abertura respectiva.

4. Un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una o más barras colectoras fijas dentro de las aberturas respectivas.

5. Un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la circuitería de derivación comprende una primera resistencia de derivación conectada a través del primero de los tres devanados secundarios, una segunda resistencia de derivación conectada a través del segundo de los tres devanados secundarios, y una resistencia de derivación conectada a través del tercero de los tres devanados secundarios.

6. Un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 5, en el que las resistencias de derivación primera, segunda y tercera están conectadas entre sí en un extremo a una tierra común, proporcionando la caída de tensión entre la tierra común y el otro extremo de cada una de las resistencias de derivación primera, segunda y tercera unas señales de tensión para las fases respectivas.

7. Un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la circuitería de derivación comprende un primer grupo de resistencias de derivación conectado en paralelo a través del primero de los tres devanados secundarios, un segundo grupo de resistencias de derivación conectado en paralelo a través del segundo de los tres devanados secundarios, y un tercer grupo de resistencias de derivación conectado en paralelo a través del tercero de los tres devanados secundarios.

8. Un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 7, en el que los grupos de resistencias de derivación primero, segundo y tercero están conectados entre sí en un extremo a una tierra común, proporcionando la caída de tensión entre la tierra común y el otro extremo de cada uno de los grupos de resistencias de derivación primero, segundo y tercero unas señales de tensión para las fases respectivas.

9. Un transformador de corriente de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el zócalo es un conector RJ45.

10. Un sistema para medir una corriente eléctrica en un cable primario o barra colectora, que comprende:

un transformador de corriente (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9; y un dispositivo de medición (200) para recibir las señales de tensión emitidas como salida desde el transformador de corriente y estimar la cantidad de corriente transportada por el cable primario o barra colectora en función de las señales de tensión recibidas.

11. Un transformador de corriente de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además una circuitería de protección encerrada dentro de la carcasa y que está conectada a través de los devanados secundarios para limitar la tensión accesible en el zócalo de conector impuesta por los devanados secundarios.

12. Un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la circuitería de protección comprende un primer diodo conectado a través del devanado secundario y un segundo diodo conectado en paralelo con el primer diodo través del devanado secundario, estando los diodos primero y segundo conectados a través del devanado secundario en direcciones opuestas.

13. Un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 11 o la reivindicación 12, en el que la circuitería de protección comprende un diodo Transil conectado a través del devanado secundario.

14. Un transformador de corriente trifásico, que comprende:

una carcasa que tiene tres aberturas, cada una para recibir un cable primario o barra colectora de una fase respectiva de una fuente de alimentación trifásica; tres núcleos magnéticos encerrados dentro de la carcasa y que están colocados próximos a las aberturas respectivas de manera que se produce un campo magnético en el núcleo magnético respectivo cuando una corriente primaria fluye a través de un cable primario o barra colectora a través de la abertura respectiva; tres devanados secundarios encerrados dentro de la carcasa, enrollándose cada devanado secundario alrededor de al menos una parte de uno de los respectivos núcleos magnéticos de manera que se induce una corriente secundaria en el devanado secundario cuando se produce un campo magnético en el núcleo magnético respectivo; un zócalo de conector (220) montado integralmente en la carcasa para emitir como salida la corriente generada por los devanados secundarios; y una circuitería de protección encerrada dentro de la carcasa y que está conectada a través de los devanados secundarios para limitar la tensión accesible en el zócalo de conector impuesta por los devanados secundarios; en el que el zócalo de conector está conectado eléctricamente a la circuitería de protección y configurado para emitir como salida las señales de corriente generadas por cada uno de los tres devanados secundarios.

15. Un sistema para medir la corriente eléctrica en un cable primario o barra colectora, que comprende:

un transformador de corriente de acuerdo con la reivindicación 14; y un dispositivo de medición que tiene una circuitería de derivación que cuando se conecta a través de los devanados secundarios del transformador de corriente a través del zócalo de conector puede funcionar para generar una señal de tensión respectiva para cada devanado secundario, y puede funcionar para estimar la cantidad de corriente transportada por el cable primario o barra colectora en función de las señales de tensión recibidas.