Procedimiento y dispositivo para la evaluación de variaciones rápidas de corriente.

Procedimiento para la detección y evaluación de variaciones de corriente a consecuencia de arcos eléctricos,

mediante el cual se produce respecto al tiempo (t) una señal diferenciada del sensor (SA) con un ancho debanda de frecuencia ( fgo1 - fgu) dependiente del sensor,

caracterizado porque,

- la frecuencia límite superior fgo1 y la frecuencia límite inferior (fgu) de la señal del sensor (SA) sonfgo1 ≤ 40 MHz, ó respectivamente fgu ≥ 100 kHz ,

- a partir de la señal del sensor (SA), se crea una señal de evaluación (S'A) con una frecuencia límitesuperior de 1 MHz ≤ fgo2 ≤ 10 MHz,

- a partir de la señal de evaluación (S'A) se crea una señal de pulso normalizada (SD, S'D), y

- la duración del pulso Δ(t 1) de la señal de pulso normalizada (SD, S'D) se prolonga un valor deltiempo predeterminado (Δt2).

Procedimiento y dispositivo para la evaluación de variaciones rápidas de corriente.

La invención se refiere a un procedimiento para la evaluación de variaciones rápidas de corriente detectadas con sensores como consecuencia de arcos eléctricos, según el concepto general de la reivindicación 1. Un procedimiento de este tipo es ya conocido a partir de la patente US 6. 625. 550 B1.

Para la medición de una corriente eléctrica variable temporalmente, en particular con variaciones súbitas rápidas de corriente, es ya conocido, a partir de la patente WO 2005/098458 A1, el empleo de un sensor con un elemento de acoplamiento ferromagnético y con un bobinado secundario o bobinado sensor circundante así como con un bobinado primario o respectivamente bobinado de excitación, los cuales conducen aquella corriente cuyas variaciones rápidas de corriente deben ser detectadas. En los extremos terminales del bobinado del sensor puede interceptarse una señal de corriente o una señal de tensión, de manera que resulta una variación de la pendiente (d2Ip/ dt2) a consecuencia de la proporción de señal de alta frecuencia en la señal de corriente y la atenuación (reforzamiento) a consecuencia del acoplamiento del bobinado del sensor con el bobinado de excitación mediante el elemento de acoplamiento ferromagnético. Esta señal se analiza con un convertidor analógico/digital. Con el sensor conocido el cual no efectúa ninguna medición proporcional a la corriente, sino que detecta variaciones de intensidad de la corriente en un determinado margen de frecuencias, pueden detectarse con poco consumo, acontecimientos a consecuencia del arco eléctrico.

A partir de la patente US 6. 557. 484 B1 se conoce un procedimiento para la detección y evaluación de variaciones de corriente a consecuencia de arcos eléctricos, con un sensor y una electrónica de evaluación, en donde la electrónica contiene medios para prolongar la duración del pulso de la señal digital del sensor.

La invención tiene por objeto proporcionar un procedimiento particularmente apropiado para la evaluación de variaciones rápidas de corriente detectadas por sensores como consecuencia de arcos eléctricos.

Este problema se soluciona según la invención mediante las características de la reivindicación 1. Ventajosos perfeccionamientos son objeto de las reivindicaciones secundarias más arriba referidas.

Para la detección y evaluación de variaciones de corriente a consecuencia de arcos eléctricos, el procedimiento según la invención prevé la creación de una señal de evaluación procesable de sensor, diferenciada en el tiempo y filtrada en el filtro pasabanda. El ancho de banda de la señal del sensor dependiente del sensor está entre la frecuencia limite superior de 40 MHz y la frecuencia limite inferior de 100 kHz. Esta señal de evaluación o del sensor diferenciada (respecto al tiempo) se filtra a continuación respecto a las frecuencias Una correspondiente señal de evaluación con una frecuencia limite superior, de preferencia menor de 10 MHz, se digitaliza en base a una comparación del valor del umbral referido a la tensión.

Mediante la señal producida, llamada también a continuación como señal de pulso con una altura de señal normalizada (amplitud) , se prolonga la duración del pulso en un valor del tiempo predeterminado, en particular de 100 µs, . De preferencia la duración del pulso de un pulso de señal aislado se prolonga sólo entonces, y éste se evalúa solamente entonces y/o se procesa, cuando dentro de la ventana de tiempo se cuentan varios pulsos de señales (impulsos) en sucesión uno después de otro. El tiempo de prolongación del pulso se ajusta con ello convenientemente al tiempo de procesado o a la velocidad de procesado adecuados de un microprocesador o de un controlador empleado para la evaluación de la señal empleado.

Según una variante preferida del procedimiento se normaliza no solamente la altura de la señal, sino que se normaliza también la duración o la duración del pulso de la señal todavía no prolongada por un valor del tiempo predeterminado. A continuación se cuentan convenientemente las señales de pulso consecutivas normalizadas dentro de una ventana de tiempo predeterminada, en particular con un intervalo de tiempo de 10 µsegundos.

Para la ejecución del procedimiento es apropiado, además de un sensor de corriente para la detección de variaciones rápidas de corriente, y que de preferencia ahorre el máximo espacio posible, disponer de una electrónica de evaluación unida al mismo para el procesado de la señal la cual está prevista y establecida para transformar la señal de sensor dependiente de la frecuencia detectable en el bobinado de sensor del sensor en señales digitales, contar las mismas y a continuación prolongar la duración del pulso de la señal o respectivamente el pulso de la señal hasta un valor del tiempo predeterminado.

Un miembro normalizado conectado a un convertidor analógico-digital de la electrónica de evaluación sirve para la normalización temporal de la señal. La electrónica de evaluación tiene además convenientemente un contador para registrar el número de señales de pulsos o respectivamente los pulsos de señales. Además, la electrónica de evaluación tiene una conexión con la muestra y el soporte para la prolongación de la duración del pulso de la señal del pulso.

Las ventajas que se logran con la invención consisten en particular en que es posible al mismo tiempo un pequeño volumen de construcción así como un pequeño consumo de corriente y poca potencia de computación del sistema de detección y evaluación y un directo reconocimiento del arco eléctrico con una mayor resistencia a las perturbaciones.

A continuación se describen con más exactitud ejemplos de ejecución de la invención a la vista de un dibujo:

Figura 1 Representación esquemática del comportamiento a la transferencia de un dispositivo para la detección

y evaluación de variaciones de corriente con un bloque de sensores así como con una electrónica de

evaluación para el procesado de las señales que aparecen en los diagramas, y

Figura 2 Construcción de un sensor de corriente apropiado para la detección de variaciones rápidas de corriente.

Las partes de las figuras que se corresponden entre sí, están provistas en las dos figuras con los mismos números de identificación.

La figura 1 muestra un diagrama de bloque con los bloques esenciales del dispositivo para la detección y evaluación de los cambios de corriente a consecuencia de arcos eléctricos con un bloque sensor 10 y una electrónica de evaluación 20 para el procesado de señales así como con un bloque de funcionamiento 30 para el procesado de las señales y con un microcontrolador 40 para el análisis de las señales. El subsiguiente bloque sensor designado también como sensor de corriente 10, comprende los elementos funcionales de un diferenciador temporal de corriente (función diferencial di/dt) 11 y un filtro pasabanda (función de paso de banda) 12.

La electrónica de evaluación 20 comprende por la cara de entrada un filtro pasabajo 21 y subordinado a este, un convertidor analógico-digital (convertidor AD) de preferencia en forma de un comparador o de un convertidor 22 de 1 bit, al cual está subordinado un miembro normalizador 23. Al miembro normalizador 23 está subordinado de nuevo un bloque funcional 24 para el análisis temporal, por ejemplo, un contador. El bloque funcional 30 está convenientemente integrado en un microprocesador, por ejemplo en el microcontrolador 40.

El diagrama mostrado debajo de la representación de bloques, muestra las correspondientes señales en la entrada o respectivamente en la salida así como la función de transferencia de los correspondientes bloques funcionales o conjuntos funcionales. Así, el diagrama de la izquierda de la figura 1 muestra la señal Ip de corriente a detectar y a evaluar, cuya variación en el tiempo (di/dt) 11 se detecta mediante el sensor 10. La función del filtro pasabanda subordinada 12 tiene una frecuencia limite superior fgo1, de preferencia con fgo1 = 40 kHz y una frecuencia límite inferior fgu, de preferencia con fgu = 100 kHz.

La señal del sensor SA detectable a la salida del sensor 10, diferenciable en el tiempo y filtrada por el filtro pasabanda, se filtra en la frecuencia mediante la electrónica de evaluación 20 en el filtro pasabajo 21 previsto en... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la detección y evaluación de variaciones de corriente a consecuencia de arcos eléctricos, mediante el cual se produce respecto al tiempo (t) una señal diferenciada del sensor (SA) con un ancho de banda de frecuencia (fgo1 –fgu) dependiente del sensor, caracterizado porque,

- la frecuencia límite superior fgo1 y la frecuencia límite inferior (fgu) de la señal del sensor (SA) son fgo1 : 40 MHz, ó respectivamente fgu º 100 kHz , -a partir de la señal del sensor (SA) , se crea una señal de evaluación (S'A) con una frecuencia límite

superior de 1 MHz : fgo2 : 10 MHz, -a partir de la señal de evaluación (S'A) se crea una señal de pulso normalizada (SD, S'D) , y -la duración del pulso (Lt 1) de la señal de pulso normalizada (SD, S'D) se prolonga un valor del

tiempo predeterminado (Lt2) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, la altura de la señal (U) y la duración del pulso (Lt1) de la señal del pulso sin prolongar (S'D) se normaliza a un valor del tiempo predeterminado (Lt) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, las señales de pulso normalizadas en serie una detrás de otra (S'D) se cuentan dentro de una ventana de tiempo predeterminada (Lt2) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque, la ventana de tiempo (Lt) se ajusta a un intervalo de tiempo (At) en el margen de I segundos.

5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó reivindicación 4, caracterizado porque, la duración del pulso (Lt 1) de un impulso de señal individual de la señal de pulso (S'D) se prolonga, cuando dentro de la ventana de tiempo (At) se cuentan dos o más pulsos de señal de la señal de pulso (S'D) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, la duración del pulso (Lt1) de la señal de pulso (S'D) se prolonga en Lt2» Lt1.