Disposición sensora de corriente para medir corrientes en un conductor primario.

Disposición sensora de corriente para medir una corriente primaria (I1) en un conductor primario,

que presenta:

un núcleo ferromagnético para acoplar magnéticamente el conductor primario a un conductor secundario;

una fuente de tensión controlada (G) que está unida con el conductor secundario;

un dispositivo de activación unido con el conductor secundario para remagnetizar regularmente el núcleo ferromagnético, en donde

el dispositivo de activación presenta una fuente de tensión controlada (G) que está unida con el conductor secundario y concebida para proporcionar una tensión periódica bipolar (±U) de una amplitud determinada, de modo que una corriente secundaria periódica resultante (I2) provoque la remagnetización periódica del núcleo ferromagnético en correspondencia con una frecuencia del sensor, y

un dispositivo de control para controlar la fuente de tensión,

caracterizada porque el dispositivo de control está concebido para variar la frecuencia del sensor durante el funcionamiento de la disposición sensora de corriente.

Disposición sensora de corriente para medir corrientes en un conductor primario.

La invención concierne a una disposición sensora de corriente para medir corrientes en un conductor primario a lo largo de un amplio intervalo de medición, especialmente una disposición sensora según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento de medición de corriente correspondiente según el preámbulo de la reivindicación 7.

Disposiciones sensoras de corriente de este tipo genérico son conocidas, por ejemplo, por el documento DE 42 29

948. Una disposición semejante se encuentra revelada en el documento DE 36 11 683.

Para medir sin contacto y, por tanto, sin potencial la intensidad de una corriente eléctrica en un conductor son conocidos, por un lado, los llamados sensores de corriente de formación de imagen directa que detectan el flujo magnético originado por la corriente, por ejemplo por medio de un sensor de Hall en un circuito magnético hendido y generan una señal proporcional a la intensidad de la corriente. Estos sensores son muy baratos, pero presentan una exactitud relativamente pequeña. Sensores de corriente de formación de imagen directa son los llamados sensores de corriente de bucle abierto que no contienen un circuito de regulación cerrado.

Además, se conocen los llamados sensores de corriente de bucle cerrado en los que se genera continuamente con ayuda de un circuito de regulación cerrado un campo magnético contrario de la misma magnitud que el campo magnético de la corriente a medir, con lo que se presenta constantemente una compensación completa del campo magnético y se puede deducir de los parámetros para generar el campo contrario la magnitud de la corriente que se desea medir. Por tanto, los sensores de corriente de bucle cerrado pertenecen a la clase de sensores de corriente de compensación.

Una clase especial de sensores de corriente de compensación, pero que no contienen un circuito de regulación cerrado, son los sensores de puerta de flujo que se encuentran descritos, por ejemplo, en el documento DE 42 29

948. Dado que en tales sensores de corriente se evita un defecto de histéresis, estos son adecuados para la medición precisa de la corriente en un amplio intervalo dinámico de pocos miliamperios a cerca de un kiloamperio.

Los sensores de puerta de flujo no hacen posible una medición continua de la corriente, sino que la señal de salida del sensor es una señal periódica que se explora en momentos de exploración determinados. Los valores de exploración representan la corriente en el conductor primario (corriente primaria) en los instantes de exploración discretos.

Cuando la frecuencia de la corriente primaria es semejante o igual a la frecuencia de exploración, resultan visibles en la señal de salida explorada del sensor, debido a efectos espurios, unos batidos que se encuentran en un dominio de frecuencia que es importante para la medición de la corriente. Estos batidos perturban claramente la medición. Esto puede llegar hasta el punto de que en algunos casos resulta imposible una medición razonable de la corriente, con lo que el campo de aplicación práctica del sensor de corriente está fuertemente restringido. Además, tales sensores de corriente presentan intervalos de tiempo regularmente recurrentes en los que no es en absoluto posible una medición de la corriente.

Por tanto, la invención se basa en el problema de proporcionar una disposición sensora de corriente flexible para medir corrientes en un conductor primario, en la que no se presente el problema anteriormente descrito.

El problema se resuelve con una disposición sensora de corriente según la reivindicación 1 y con un procedimiento según la reivindicación 5. Otros ejemplos de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

La invención se refiere a una disposición sensora de corriente para medir una corriente primaria en un conductorprimario. Ésta comprende un núcleo ferromagnético para acoplar magnéticamente el conductor primario a un conductor secundario; una fuente de tensión controlada que está unida con el conductor secundario; un dispositivo de activación unido con el conductor secundario para remagnetizar regularmente el núcleo ferromagnético, presentando el dispositivo de activación una fuente de tensión controlada que está unida con el conductor secundario y concebida para proporcionar una tensión periódica bipolar de una amplitud determinada, de modo que una corriente secundaria periódica resultante provoque la remagnetización periódica del núcleo ferromagnético de conformidad con una frecuencia del sensor; y un dispositivo de control para controlar la fuente de tensión, estando concebido el dispositivo de control para variar la frecuencia del sensor durante el funcionamiento de la disposición sensora de corriente.

La invención se refiere también a un procedimiento para medir una corriente primaria en un conductor primario que está acoplado magnéticamente con un conductor secundario a través de un núcleo ferromagnético. El procedimiento comprende los pasos siguientes: aplicación de una tensión de una amplitud determinada al conductor secundario, de modo que circule una corriente secundaria para remagnetizar el núcleo ferromagnético; medición de la corriente secundaria durante la remagnetización del núcleo para obtener un primer valor de medida; cambio de polaridad de la tensión de modo que circule una corriente secundaria para realizar una nueva remagnetización del núcleo ferromagnético; medición de la corriente secundaria durante la remagnetización del núcleo para obtener un segundo valor de medida; y cálculo de la corriente primaria en función de los valores de medida primero y segundo, efectuándose regularmente el cambio de polaridad de la tensión con una frecuencia de sensor determinada y variándose continuamente la frecuencia del sensor.

Puede variarse aquí la amplitud de la tensión de modo que se varíe correspondientemente la frecuencia de la corriente secundaria. En el llamado procedimiento de histéresis parcial se tiene que, en el momento del cambio de polaridad de la tensión, se puede variar la excursión de magnetización durante el cambio de polaridad, con lo que se varía también la frecuencia de la corriente secundaria. En este caso, no se remagnetiza completamente el núcleo.

Se explica seguidamente la invención con más detalle ayudándose de figuras, en las que números de referencia iguales designan componentes iguales o señales iguales. Muestran:

La figura 1, un esquema de bloques de un ejemplo de la disposición sensora de corriente de la invención;

La figura 2, la evolución de las señales de la corriente secundaria, de la magnetización y de la intensidad del campo magnético en una disposición sensora de corriente libremente oscilante con una corriente primaria de cero;

La figura 3, la evolución de las señales de la corriente secundaria, de la magnetización y de la intensidad del campo magnético en una disposición sensora de corriente libremente oscilante con una corriente primaria mayor que cero;

La figura 4, el efecto espurio (a) posible en el sensor de corriente e intervalos de tiempo "ciegos" del sensor (b) con ayuda de las evoluciones de las señales de la corriente primaria y la corriente secundaria;

La figura 5, la evolución de las señales de la corriente secundaria, de la magnetización y de la intensidad del campo magnético en una disposición sensora de corriente en funcionamiento de histéresis parcial con una corriente primaria de cero y La figura 6, el ejemplo de realización según la figura 1 en detalle.

En la figura 1 se representa con ayuda de un esquema de bloques el principio de construcción de un sensor de corriente de compensación sin error de histéresis. La corriente a medir (corriente primaria iP) circula por un devanado primario 1 que está acoplado magnéticamente a un devanado secundario 2 (número de espiras N) a través de un núcleo 10 magnético blando y, por ejemplo, no hendido. El devanado primario 1 puede estar constituido, por ejemplo, por una sola espira, es decir que el devanado primario 1 está formado por un conductor que se extiende a través del núcleo 1 (número de espiras 1) . El devanado secundario 2 está conectado en serie con una fuente de tensión controlada Q que genera la corriente secundaria iS a través del devanado secundario. Para medir la corriente secundaria iS está conectada una resistencia... [Seguir leyendo]

1. Disposición sensora de corriente para medir una corriente primaria (I1) en un conductor primario, que presenta: un núcleo ferromagnético para acoplar magnéticamente el conductor primario a un conductor secundario; una fuente de tensión controlada (G) que está unida con el conductor secundario; un dispositivo de activación unido con el conductor secundario para remagnetizar regularmente el núcleo ferromagnético, en donde el dispositivo de activación presenta una fuente de tensión controlada (G) que está unida con el conductor secundario y concebida para proporcionar una tensión periódica bipolar (±U) de una amplitud determinada, de modo que una corriente secundaria periódica resultante (I2) provoque la remagnetización periódica del núcleo ferromagnético en correspondencia con una frecuencia del sensor, y un dispositivo de control para controlar la fuente de tensión, caracterizada porque el dispositivo de control está concebido para variar la frecuencia del sensor durante el funcionamiento de la disposición sensora de corriente.

2. Disposición sensora de corriente según la reivindicación 1, en la que el dispositivo de control está concebido para variar estocásticamente la frecuencia del sensor.

3. Disposición sensora de corriente según la reivindicación 1, en la que el dispositivo de control está concebido para variar la frecuencia del sensor según un patrón de frecuencia determinado.

4. Disposición sensora de corriente según la reivindicación 1, en la que la corriente primaria presenta porciones de señal de una frecuencia de señal determinada y en la que el dispositivo de control está concebido para variar la frecuencia del sensor en función de la frecuencia de la señal de modo que la frecuencia del sensor o un múltiplo entero de ésta se diferencie de la frecuencia de la señal.

5. Disposición sensora de corriente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el dispositivo de control está concebido para variar la amplitud de la tensión de la fuente de tensión, con lo que se varía la frecuencia del sensor.

6. Disposición sensora de corriente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el dispositivo de control está concebido para variar el instante del cambio de polaridad de la fuente de tensión, con lo que se varía la frecuencia del sensor.

7. Procedimiento para medir una corriente primaria en un conductor primario que está acoplado con un conductor

secundario a través de un núcleo ferromagnético, con los pasos siguientes: aplicación de una tensión de una amplitud determinada al conductor secundario, de modo que circule una corriente secundaria para remagnetizar el núcleo ferromagnético;

medición de la corriente secundaria durante la remagnetización del núcleo para obtener un primer valor de medida;

cambio de polaridad de la tensión de modo que circule una corriente secundaria para realizar una remagnetización renovada del núcleo ferromagnético; medición de la corriente secundaria durante la remagnetización el núcleo para obtener un segundo valor de medida; cálculo de la corriente primaria en función de los valores de medida primero y segundo, caracterizado porque el cambio de polaridad de la tensión se efectúa regularmente con una frecuencia de sensor determinada y se varía continuamente la frecuencia del sensor.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que se varía estocásticamente la frecuencia del sensor.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que se varía la frecuencia del sensor según un patrón de frecuencia determinado.

10. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la corriente primaria presenta porciones de señal de una frecuencia de señal determinada y en el que la frecuencia del sensor se varía en función de la frecuencia de la señal de modo que la frecuencia del sensor o un múltiplo entero de ésta se diferencia de la frecuencia de la señal.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que se varía la amplitud de la tensión, con

lo que se varía la frecuencia del sensor.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que se modula en amplitud la amplitud de la tensión, con lo que la frecuencia del sensor queda modulada en frecuencia.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que se varía el instante del cambio de polaridad de la tensión, con lo que se varía la frecuencia del sensor.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que se modula periódicamente el instante del cambio de polaridad de la tensión en torno a un valor medio.