Dispositivo de medición eléctrico combinado.

Dispositivo de medición combinada (100) para medir la corriente y/o voltaje de un conductor eléctrico,

que comprende:

- un cuerpo de soporte aislante (101) con una abertura de paso (102) para permitir el paso a través del conductor eléctrico;

- un sensor de corriente (5) alojado dentro de dicho cuerpo (101);

- un sensor de voltaje localizado al menos parcialmente dentro de dicho cuerpo aislante (101) y al menos parcialmente en el sensor de corriente (5);

caracterizado por el hecho de que comprende una protección (11) situada alrededor de dicho sensor de corriente (5), donde dicho sensor de corriente (5) y dicho sensor de voltaje son dispuestos mutuamente de manera que dicha protección (11) protege contra las perturbaciones eléctricas externas tanto de dicho sensor de corriente (5) como al menos parte de dicho sensor de voltaje, y donde dicha protección (11) comprende al menos un estrato de cinta semiconductora o conductora enrollada alrededor de dicho sensor de corriente (5) .

Dispositivo de medición eléctrico combinado [0001] La presente invención se refiere a un dispositivo de medición combinada para medir la corriente y/o voltaje de un conductor eléctrico.

En el campo de aplicaciones eléctricas, se conoce bien el uso de dispositivos de medición para medir corriente y/o voltaje de un conductor eléctrico. Ejemplos típicos de tales dispositivos se representan por los denominados transformadores de instrumento, por ejemplo transformadores de corriente o de voltaje.

Como es una regla común para muchas aplicaciones en diferentes campos técnicos, también a estos dispositivos de medición se les pide que desempeñen sus tareas básicas en una manera funcional muy eficiente y según soluciones constructivas que son en lo posible económicamente competitivas, fiables y simplificadas. Algunos requisitos importantes a ser satisfechos en aplicaciones prácticas por estos dispositivos son, por ejemplo, la presencia de una buena distribución de campo eléctrico, seguridad adecuada, señales de salida con niveles adecuados de exactitud, en particular en aquellos casos donde las señales de salida del dispositivo de medición tienen un bajo nivel de potencia y son, por lo tanto, más sensibles a cualquier tipo de alteración.

Para este fin, muchas soluciones están actualmente disponibles en el mercado ofreciendo dispositivos de medición con diferentes características y estructuras. Ejemplos de dispositivos de medición de voltaje son los divisores de voltaje capacitivos o resistivos. Un ejemplo de un dispositivo de medición corriente es la denominada bobina de Rogowski que se puede fabricar según disposiciones diferentes. Un tipo comúnmente usado de bobina de Rogowski es aquel con un monoestrato de alambre enrollado alrededor de un núcleo toroidal rígido hecho de material no magnético. Otras soluciones de bobinas de Rogowski usan núcleos flexibles, por ejemplo el bobinado está enrollado en un cable coaxial. Sin embargo, otras soluciones prevén el uso de una cadena de bobinas lineales que forman un círculo cerrado o abierto. En este caso se necesita tener una estructura de soporte hecha de material sólido, que pueda sostener las bobinas y mantenerlas en su posición exacta.

El documento de patente FR2698698 divulga un dispositivo para medir la corriente y voltaje de una línea eléctrica asociada, donde dentro de un alojamiento aislante están localizados un sensor de corriente y un sensor de voltaje capacitivo que se sitúa por encima y distanciado del sensor de corriente. Una pantalla puesta a tierra se une con el sensor de voltaje capacitivo; el alojamiento también acomoda una pantalla de protección conductora tubular asociada al sensor de corriente.

El documento de patente JP62132178 divulga un detector de tipo aislante-sellado para detectar voltaje y corriente. El aislante dispone de una ranura dentro del que se coloca dispositivos de corriente y de medición; el dispositivo de corriente comprende un núcleo magnético situado alrededor de un electrodo flotante y un electrodo de masa:

Actualmente, también se ofrecen algunos transformadores de instrumento electrónico combinados que normalmente tienen una especie de bobina de Rogowski y bien un divisor resistivo o capacitivo para medición de voltaje.

Aunque soluciones previas proporcionan resultados satisfactorios, hay todavía necesidad y espacio para mejoras adicionales.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de medición, y en particular un dispositivo de medición combinada para medir la corriente y/o voltaje de un conductor eléctrico, que proporciona algunas mejoras sobre dispositivos conocidos de la técnica anterior.

Este objetivo se consigue por un dispositivo de medición combinada para medir la corriente y/o voltaje de un conductor eléctrico, que comprende un cuerpo de soporte aislante, un sensor de corriente alojado dentro de dicho cuerpo, y un sensor de voltaje localizado al menos parcialmente dentro de dicho cuerpo aislante y al menos parcialmente en el sensor de corriente. El dispositivo de medición combinada se caracteriza por el hecho de que éste comprende una protección situada alrededor de dicho sensor de corriente, donde dicho sensor de corriente y dicho sensor de voltaje son mutuamente dispuestos de manera que dicho protector protege contra los perturbaciones eléctricas externas tanto dicho sensor de corriente como al menos parte de dicho sensor de voltaje, y donde dicha protección comprende al menos un estrato de cinta conductora o semiconductora enrollado alrededor de dicho sensor de corriente.

Este objetivo también se consigue mediante un conmutador eléctrico y un circuito eléctrico que comprende un 2

dispositivo de medición combinada tal y como se define en las reivindicaciones anexas.

Adicionales características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto de la descripción de formas de realización preferidas pero no exclusivas de un dispositivo de medición combinada según la invención, ilustrado sólo a 5 modo de ejemplos no limitativos en los dibujos anexos, donde:

Figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra el dispositivo de medición combinada según la invención;

Figura 2 muestra una posible forma de realización constructiva de una bobina de Rogowski;

Figura 3 es una vista en perspectiva que ilustra una posible estructura de una bobina protegida Rogowski combinada con un divisor de voltaje capacitivo usado en el dispositivo de la figura 1;

Figura 4 es una vista despiezada de la figura 3;

Figura 5 es una vista esquemática que ilustra una sección transversal parcial de la bobina protegida Rogowski usada en el dispositivo de medición según la invención;

Figura 6 es una sección transversal parcial que ilustra esquemáticamente la estructura de la bobina protegida Rogowski 20 combinada con un divisor de voltaje capacitivo de la figura 3;

Figura 7 muestra esquemáticamente la bobina protegida Rogowski de la figura 5 provista de una adicional protección magnética;

Figura 8 describe generalmente un circuito básico que representa la estructura de un divisor de voltaje de impendancia utilizable en el dispositivo de medición de voltaje según la invención;

Figura 9 muestra esquemáticamente una forma de realización alternativa de una posible estructura de un divisor de voltaje resistivo protegido por la protección del sensor de corriente;

Figura 10 es una vista en perspectiva que ilustra una forma de realización alternativa del dispositivo de medición combinada según la invención;

Figura 11 muestra el dispositivo de medición combinada de la figura 1 visto de una perspectiva diferente. 35

La Figura 1 muestra una posible forma de realización del dispositivo de medición combinada según la presente invención, indicado globalmente por la referencia numérica 100. En la forma de realización ilustrada, el dispositivo 100 comprende un cuerpo de soporte 101 con una abertura de paso 102 para permitir el paso allí a través de un conductor (no ilustrado) cuya corriente y voltaje deben ser medidos. Por ejemplo, el cuerpo de soporte 101 puede ser completamente hecho de un único material aislante o tener un alojamiento o cubierta hecho de algunos materiales aislantes con el alojamiento preferiblemente llenado de un material aislante diferente. Por ejemplo, materiales de termoinducción o termoplásticos comúnmente disponibles pueden ser usados.

45 [0014] El dispositivo de medición 100 comprende además un sensor de corriente 5 alojado dentro del cuerpo de soporte 101, un sensor de voltaje localizado al menos parcialmente dentro del cuerpo 101 en sí, y una protección 11 que está situada alrededor del sensor de corriente 5 y se conecta a potencial de tierra.

50 [0015] Ventajosamente, el sensor de corriente 5 y el sensor de voltaje son mutuamente dispuestos de manera que la protección 11 protege al menos parcialmente el sensor de corriente 5 y al menos parte del sensor de voltaje contra perturbaciones de campo eléctrico externos.

Preferiblemente, la protección 11 comprende al menos un estrato de cinta conductora o semiconductora, por 55 ejemplo NTS117, 04ESR22AA o SEM131800, que es enrollada alrededor del sensor de corriente 5.

Ventajosamente, en el dispositivo de medición según la invención, el sensor de voltaje se localiza al menos parcialmente... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de medición combinada (100) para medir la corriente y/o voltaje de un conductor eléctrico, que comprende: 5

- un cuerpo de soporte aislante (101) con una abertura de paso (102) para permitir el paso a través del conductor eléctrico;

- un sensor de corriente (5) alojado dentro de dicho cuerpo (101) ; 10

- un sensor de voltaje localizado al menos parcialmente dentro de dicho cuerpo aislante (101) y al menos parcialmente en el sensor de corriente (5) ;

caracterizado por el hecho de que comprende una protección (11) situada alrededor de dicho sensor de 15 corriente (5) , donde dicho sensor de corriente (5) y dicho sensor de voltaje son dispuestos mutuamente de manera que dicha protección (11) protege contra las perturbaciones eléctricas externas tanto de dicho sensor de corriente (5) como al menos parte de dicho sensor de voltaje, y donde dicha protección (11) comprende al menos un estrato de cinta semiconductora o conductora enrollada alrededor de dicho sensor de corriente (5) .

2. Dispositivo de medición combinada (100) según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que dicho sensor de corriente (5) comprende una bobina de Rogowski (5) con dicho al menos un estrato de cinta semiconductora o conductora enrollada alrededor de ésta.

3. Dispositivo de medición combinada (100) según una o más de las reivindicaciones precedentes caracterizado por 25 el hecho de que dicho sensor de voltaje comprende un divisor de voltaje capacitivo.

4. Dispositivo de medición combinada (100) según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que dicho divisor de voltaje capacitivo tiene una capacitancia primaria (C1) que comprende un electrodo primario (6) que se sitúa en la bobina de Rogowski y se adapta para ser eléctricamente conectado a dicho conductor eléctrico.

5. Dispositivo de medición combinada (100) según la reivindicación 4 caracterizado por el hecho de que dicha capacitancia primaria (C1) comprende un electrodo capacitivo (7) que se localiza dentro de dicha bobina de Rogowski alrededor de dicho electrodo primario (6) .

35 6. Dispositivo de medición combinada (100) según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que dicho divisor de voltaje capacitivo tiene una capacitancia primaria (C1) formada por un conductor eléctrico primario que se sitúa en la bobina de Rogowski y se moldea directamente en dicho cuerpo de soporte (101) , y por un electrodo capacitivo (7) que se localiza dentro de dicha bobina de Rogowski alrededor de dicho conductor eléctrico primario.

40 7. Dispositivo de medición combinada (100) según una o más de las reivindicaciones 3-6 caracterizado por el hecho de que dicho electrodo capacitivo (7) tiene una anchura que es más pequeña que la anchura de la protección (11) .

8. Dispositivo de medición combinada según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicho divisor de 45 voltaje capacitivo tiene una capacitancia secundaria (C2) que comprende dicho electrodo capacitivo (7) y dicha protección (11) .

9. Dispositivo de medición combinada según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que dicho divisor de voltaje secundario comprende uno o más condensadores fijos (Cc) conectados en paralelo a dicha capacitancia 50 secundaria (C2) .

10. Dispositivo de medición combinada según una o más de las reivindicaciones 1-2 caracterizado por el hecho de que dicho sensor de voltaje comprende un divisor de voltaje resistivo que comprende una pluralidad de resistores de los cuales al menos algunos están situados dentro de dicha bobina de Rogowski bajo dicha protección (11) .

11. Dispositivo de medición combinada (100) según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que comprende una protección adicional (12) para proteger contra perturbaciones magnéticas, dicha protección adicional (12) estando situada alrededor de dicha protección (11) al perímetro externo de dicha bobina de Rogowski.

12. Conmutador eléctrico caracterizado por el hecho de que comprende un dispositivo de medición combinada (100) según una o más de las reivindicaciones precedentes.

13. Circuito eléctrico que comprende un conductor cuya corriente y/o voltaje deben ser medidos, caracterizado por el 65 hecho de que comprende un dispositivo de medición combinada (100) según una o más de las reivindicaciones 1

11. 6