ES2248297T3 - Transformador de medida. - Google Patents
Transformador de medida.Info
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Abstract
Transformador de medida con un bobinado primario, un bobinado secundario y una carcasa (1) para alojar el bobinado secundario, estando el bobinado primario bobinado en la cara exterior de la carcasa (1) y a través de un orificio de la carcasa (1), presentando el transformador de medida un conjunto de fijación (2, 5) para la fijación lateral de la posición de los arrollamientos (10) del bobinado primario con relación a la cara exterior de la carcasa (1), caracterizado porque el conjunto de fijación incluye además un pasador guía (5) para guiar los arrollamientos del bobinado primario y que se puede introducir como elemento separado en el orificio de la carcasa y que fija los arrollamientos (10) del bobinado primario en el orificio de la carcasa (1).
Description
Transformador de medida.
La invención se refiere a un transformador de
medida con un bobinado primario, un bobinado secundario y una
carcasa para alojar el bobinado secundario, estando dispuesto el
bobinado primario en la cara exterior de la carcasa.
Los transformadores de medida son transformadores
a los que se conectan dispositivos de medición. A los
transformadores de tensión se conectan tensiómetros o circuitos de
tensión de dispositivos de medición y a los transformadores de
corriente amperímetros o circuitos de corriente.
Los transformadores de tensión se suelen usar en
instalaciones de alta tensión para alejar la alta tensión del lugar
de medición. La conexión de transformadores de tensión se realiza
igual que la conexión de un transformador.
Los transformadores de corriente se usan en
instalaciones de baja tensión para poder emplear herramientas de
medición con un intervalo de medida pequeño. En las instalaciones
de alta tensión se usan los transformadores de corriente también
para corrientes bajas para alejar la tensión alta del lugar de
medición. El bobinado de entrada o primario está conectado en serie
con el receptor. Toda la corriente de carga o de red pasa así por
el bobinado primario. La corriente de red y la corriente en el
bobinado de salida o secundario que está prácticamente puesto en
cortocircuito por el amperímetro se comportan de manera contraria
al número de espiras. La densidad magnética de flujo en el núcleo de
hierro es en este caso muy baja porque las dos fuerzas
magnetomotrices provocan campos contrarios de la misma fuerza.
Los transformadores de corriente se usan por
ejemplo para medir la corriente en dispositivos electrónicos de
accionamiento que controlan un interruptor por ejemplo de un
circuito de protección. En dispositivos electrónicos de
accionamiento para niveles bajos de corriente de 25 A o menos son
necesarios varios bobinados para garantizar una fuerza
magnetomotriz suficiente. En el caso de un cortocircuito se dan en
el lado primario altas corrientes de cortocircuito o corrientes
límite siendo las fuerzas magnéticas (es decir fuerzas de Lorenz)
que en este caso actúan en el bobinado primario tan altas que los
arrollamientos se desplazan mutuamente, lo que puede conllevar
daños.
Por eso son deseables transformadores de
corriente u otros transformadores de medida con varios bobinados
primarios que puedan resistir una máxima corriente límite de paso
del lado primario sin sufrir daños.
El documento
EP-A-0 456 583 muestra un
transformador homopolar que dispone de una carcasa con muescas en la
cara exterior que alojan arrollamientos del bobinado primario.
Es objetivo de la presente invención proporcionar
un transformador de medida del tipo anteriormente mencionado con
elevada capacidad de soportar corriente.
Este objetivo se consigue mediante un
transformador de medida según la reivindicación 1.
Mediante la fijación lateral de los
arrollamientos del bobinado primario con respecto a la carcasa se
evita el desplazamiento mutuo de los arrollamientos debido a las
fuerzas de desviación provocadas por la elevada corriente primaria
por lo que los arrollamientos primarios no corren peligro de ser
dañados con elevadas corrientes límite.
Preferiblemente se consigue la fijación lateral a
la carcasa mediante ranuras de fijación dispuestas en el lado
exterior de la carcasa estando los arrollamientos del bobinado
primario por lo menos parcialmente guiadas dentro de las ranuras de
fijación. Mediante las ranuras de fijación se evita el
desplazamiento lateral y consecuentemente el daño de los
arrollamientos. Las ranuras de fijación pueden por ejemplo tener una
función de sujeción para fijar los arrollamientos para asegurar una
fijación adicional en dirección vertical. De esta forma se puede
simplificar por ejemplo el montaje.
Pueden estar dispuestos tres grupos de ranuras de
fijación en diferentes sitios de la cara exterior de la carcasa de
modo que los arrollamientos de diferentes grupos guiados en los
grupos de ranuras de fijación estén dispuestos entre ellos en
ángulos predeterminados. Con esta distancia de los arrollamientos
primarios en la carcasa se puede conseguir una distribución
mejorada de las fuerzas que actúan en el transformador de
medida.
El bobinado primario puede estar formado por
varios arrollamientos conectados en serie. Esto conlleva un
diámetro total pequeño del bobinado primario y una flexibilidad
suficiente del conductor del bobinado primario. Además se asegura
mediante esta configuración que los arrollamientos primarios tengan
un diámetro lo suficientemente pequeño como para ser guiados a
través del orificio central del toroide en una carcasa toroidal.
Por ejemplo se pueden conectar en serie tres bobinados estando estos
bobinados guiados encima de la carcasa bajo diferentes ángulos. Los
arrollamientos conectados en serie pueden ser conectados
eléctricamente en un borne de conexión que se usa por ejemplo para
el abastecimiento con la corriente primaria. El borne de conexión
puede disponer en este caso de ranuras de fijación para alojar los
extremos de los arrollamientos. Además, se pueden encontrar
orificios en el borne de conexión a través de los que se guían los
extremos de los arrollamientos. Al introducir los extremos del cable
en los orificios y doblar los extremos a continuación en las
ranuras de fijación se pueden soldar fácilmente los extremos del
bobinado disminuyendo de esta forma las tensiones que actúan en las
soldaduras.
Por ejemplo, la carcasa puede estar formada por
una carcasa de plástico de dos partes cuyas dos mitades están
conectadas por encajamiento. De esta manera se hace posible la
fácil introducción del bobinado secundario. Si la carcasa tiene
forma toroidal los arrollamientos del bobinado primario pueden ser
guiados por el borde anular de la forma toroidal y fijarse mediante
ranuras guía axiales en el entorno exterior del borde anular. Las
ranuras guía pueden estar dispuestas por grupos en la carcasa. Por
ejemplo se pueden disponer tres grupos de ranuras guía en la
carcasa toroidal en una determinada distancia angular. Mediante
esta configuración distanciada de los grupos de ranuras guía se
pueden equilibrar las fuerzas que ocurren con altas corrientes
límite, de manera que se evita dañar el conjunto de transformador
de medida.
En el orificio central de la carcasa toroidal se
dispone según la disposición un pasador guía para guiar los
arrollamientos, que se puede introducir por el orificio de la
carcasa como elemento separado. Este pasador guía presenta
preferentemente ranuras guía axiales para alojar bobinados sueltos.
De esta forma se asegura una fijación adicional de los
arrollamientos en el orificio central de la carcasa toroidal.
Además, el pasador guía puede disponer de un contorno de
orientación en por lo menos una superficie frontal terminal que
engrana con un orificio de orientación en un borne de conexión para
conectar el transformador de medida al circuito que hay que medir
para fijar la situación de giro del pasador guía con relación al
borne de conexión. De esta forma, se garantiza un montaje adecuado
al funcionamiento. Preferentemente se fijan también los
arrollamientos del bobinado primario directamente en el borne de
conexión (por ejemplo mediante soldadura).
Las mitades de carcasa de la carcasa toroidal
pueden estar configuradas preferentemente de tal forma que engranan
para evitar la torsión de las mitades de carcasa. Esto se puede
conseguir disponiendo un orificio de salida para guiar a través de
él el conductor del bobinado secundario que tenga dos partes,
estando una parte en una de las mitades de la carcasa y la otra
parte en la otra mitad de la carcasa y engranando las dos partes
entre sí con lo que se evita la torsión de las mitades de carcasa.
De esta forma se puede garantizar una determinada relación de
posición entre el orificio de salida del conductor del bobinado
secundario y los bornes de conexión.
En las reivindicaciones subordinadas se exponen
otras variantes ventajosas de la invención mencionada.
A continuación se explican detalladamente los
ejemplos de realización con referencia a las figuras. Muestran:
Figura 1 una representación parcial en despiece
ordenado de un transformador de corriente según un primer ejemplo
de realización preferente,
Figura 2 una vista diagonal anterior y posterior
del transformador de corriente según el primer ejemplo de
realización preferente sin los bornes de conexión en el lado
primario.
Figura 3 una vista diagonal de un pasador guía
usado en el transformador de corriente según el primer ejemplo de
realización preferente.
Figura 4 una representación parcial en despiece
ordenado de un transformador de corriente según un segundo ejemplo
de realización preferente.
Figura 5 una vista diagonal anterior y posterior
del transformador de corriente según el segundo ejemplo de
realización preferente sin los bornes de conexión en el lado
primario y
Figura 6 una interconexión de tres
transformadores de corriente según el primer ejemplo de realización
como conjunto de transformador de corriente tripolar.
A continuación se explica un primer ejemplo de
realización preferente de un transformador de medida usado como
transformador de corriente con referencia a las figuras 1 a 3.
La figura 1 muestra una representación
parcialmente en despiece ordenado del transformador de corriente
según el primer ejemplo de realización preferente. Tal
transformador de corriente está previsto por ejemplo para una
corriente nominal de 25 A y está formado por una carcasa 1 en forma
de concha en la que se encuentra el bobinado secundario bobinado
por ejemplo en un material anular de núcleo. Los conductores del
bobinado 14 del bobinado secundario están guiados hacia fuera
mediante un orificio de salida dispuesto en la carcasa 1. Son
necesarios varios bobinados primarios 10 para la corriente nominal
relativamente baja de 25 A y están dispuestos con una distancia
determinada en la carcasa 1. Los arrollamientos 10 del bobinado
primario están fijados lateralmente en su posición con respecto a
la carcasa 1 mediante ranuras guía o de fijación 2. Las ranuras de
fijación 2 están dispuestas en la superficie de la carcasa por
ejemplo mediante una configuración correspondiente del molde de
fundición de la carcasa de plástico, mediante un acabado adecuado
de la superficie de la carcasa o mediante la fijación (por ejemplo
con pegamento) de correspondientes estructuras en la superficie de
la carcasa.
Los bobinados primarios 10 constan de tres
conductores sueltos de bobinado y tienen en consecuencia
respectivamente tres extremos que están fijados cada uno en un
borne de conexión 3 o bien 4 para conectar el circuito de corriente
que hay que medir. La fijación se efectúa introduciendo los tres
conductores sueltos en el orificio de paso correspondiente en los
bornes de conexión 3 o bien 4 y doblándolos a continuación en
correspondientes ranuras de fijación 6 o bien 7. Con esta medida se
hace posible soldar de manera más fácil estando las soldaduras
expuestas a tensiones bajas. Para conseguir la capacidad de
corriente exigida es necesaria una determinada sección del conducto
del bobinado primario. Sin embargo, tal sección conlleva, debido a
la flexibilidad disminuida del conductor, un manejo difícil y es
imposible introducir tres bobinados primarios en el orificio
central de la carcasa toroidal mostrada en la figura 1. Por eso se
utilizan los tres conductores sueltos de bobinado con la sección
disminuida y se conectan eléctricamente en los bornes de conexión 3
y 4 como conexión en serie. Esto posibilita una mayor flexibilidad
del conductor de bobinado que a la vez ocupa menos espacio en el
orificio central de la carcasa toroidal.
En el orificio central de la carcasa toroidal 1
se dispone un pasador guía 5 para guiar mejor los arrollamientos
primarios. A través de este pasador se guían o bien fijan los
arrollamientos también en las ranuras de fijación del lado contrario
del borde anular de la carcasa toroidal 1. Esto se puede conseguir
por ejemplo mediante las ranuras guía del pasador guía 5 que se
explican más adelante.
La carcasa 1 presenta una base de apoyo 8 que se
introduce durante el montaje en una muesca de apoyo 9 prevista en
una placa de apoyo.
La figura 2 muestra una vista diagonal frontal y
posterior del transformador de corriente según el primer ejemplo de
realización preferente sin los bornes de conexión 3 y 4. En esta
representación se puede apreciar un contorno de ajuste 11 dispuesto
en ambas superficies frontales terminales del pasador guía 5. El
contorno de ajuste puede fabricarse mediante la correspondiente
configuración de una forma de fundición o el acabado de superficie
del pasador guía 5. Los dos contornos de ajuste 11 tienen una
configuración que se adecua perfectamente a los orificios de ajuste
16 dispuestos en los bornes de conexión 3 y 4. Naturalmente se
puede prever el contorno de ajuste 11 sólo en una superficie
frontal terminal. De esta forma se puede garantizar una relación de
posición o de posición de giro predeterminada entre el pasador guía
5 y el borne de conexión 3 y 4 al montar los bornes de conexión 3 y
4. Esta relación de posición puede ser elegida por ejemplo de tal
forma que el orificio de salida para el conductor secundario 14 esté
dispuesto verticalmente con respecto a la superficie de conexión
del borne de conexión 4.
El orificio de salida para el conductor
secundario 14 está formado por dos partes estando dispuesta una
parte en forma de canal 12 en una de las mitades de la carcasa y
una parte 13 que engrana en la parte en forma de canal 12 como
cierre del canal con dos orificios de salida para los dos extremos
del conductor secundario 14. Ambas mitades de la carcasa pueden ser
introducidas o encajadas la una en la otra engranando la parte que
cierra 13 del orificio de salida en la parte en forma de canal 12
tal que se evita una torsión de las dos mitades de carcasa
encajadas la una en la otra. Así se consigue además una disminución
de la fuerza de tracción.
Cuando se da la corriente límite máxima del lado
primario (por ejemplo la corriente de accionamiento máxima de un
interruptor para el que está previsto el transformador de
corriente) las altas fuerzas que actúan en los arrollamientos del
lado primario conllevan una alta carga para la carcasa 1. Para
evitar dañar el conjunto del transformador de corriente se disponen
las ranuras de fijación 2 en grupos con una distancia angular
predeterminada. Los grupos pueden estar dispuestos por ejemplo en
distancias angulares iguales de 120º en la superficie de la carcasa
toroidal 1. En el presente caso del primer ejemplo de realización
preferente se prevé una distribución angular irregular. Se puede
averiguar mediante técnica de medición la disposición angular
óptima de los grupos de ranuras de fijación para equilibrar de
manera óptima las fuerzas de desplazamiento.
La figura 3 muestra una representación separada
del pasador guía 5 dispuesto en el orificio central de la carcasa
toroidal 1. Como ya se ha mencionado, el pasador guía 5 dispone de
ranuras guía 15 en las que se guían los arrollamientos del lado
primario. De esta forma se pueden guiar o fijar los arrollamientos
también en el lado interior del borde anular de la carcasa toroidal
1. En ambos extremos frontales del pasador guía 5 mostrado en la
figura 3 se aprecian los contornos de orientación 11.
A continuación se describe un segundo ejemplo de
realización preferente para una menor corriente nominal de 7 A del
lado primario con referencia a las figuras 4 y 5. El transformador
de corriente según el segundo ejemplo de realización preferente
tiene básicamente la misma configuración que la del primer ejemplo
de realización preferente. A diferencia del primer ejemplo de
realización preferido, en el transformador de corriente según el
segundo ejemplo de realización preferente sólo es necesario un
conductor de bobinado primario debido a la corriente nominal más
baja, estando previstos sin embargo cuatro bobinados 10 con
distancias angulares predeterminadas. En el presente caso dos de
los bobinados 10 están incluidos en un grupo y los otros dos están
dispuestos en el grupo a la distancia angular asignada. Cada
conductor de bobinado primario se guía a través de uno de los
orificios dispuestos en los bornes de conexión 3 y 4 y se dobla en
una ranura de fijación 7 y se suelda.
La figura 5 muestra una vista diagonal frontal y
posterior del transformador de corriente según el segundo ejemplo
de realización preferente pudiéndose apreciar las ranuras guía o de
fijación 15 del pasador guía 5. Además, se aprecia que en el segundo
ejemplo de realización preferente no todas la ranuras guía 15 del
pasador guía 5 o bien ranuras de fijación 2 están ocupadas. De esta
manera, la carcasa de transformador de corriente 1 puede usarse con
el pasador guía 5 para diferentes ejemplos de realización lo que
hace posible la utilización flexible con costes reducidos.
La figura 6 muestra un conjunto de tres
transformadores de corriente según el primer ejemplo de realización
como transformador de corriente tripolar en una instalación de
interruptor instalada en una carcasa de fundición. La carcasa de
fundición dispone de orificios a través de los que se guían los
orificios de salida del lado secundario con los conductores
secundarios 14 y los bornes de conexión 4 del lado primario. Los
demás bornes de conexión 3 del lado primario del transformador de
corriente están conectados eléctricamente tal que se da por ejemplo
una configuración de estrella para una aplicación de corriente
trifásica.
Naturalmente también son posibles instalaciones
de interruptor con cuatro o más polos.
Tal y como se aprecia en las figuras 2 y 5, las
ranuras de fijación 2 pueden tener una función de borne estando los
arrollamientos primarios fijados en las ranuras de fijación 2 con
lo que se consigue un montaje fácil y una fijación adicional en
dirección radial.
Hay que mencionar que la presente invención no se
limita a las configuraciones concretas de los ejemplos de
realización preferente. La idea principal de la invención consiste
en la fijación lateral de los arrollamientos del lado primario en
relación a la superficie de la carcasa. Esto se puede realizar
también mediante otras medidas adecuadas como adherencia, orificios
guía o anillas guía, o modificaciones de la superficie de la
carcasa que conllevan la fijación lateral de los arrollamientos del
lado primario con respecto a la carcasa 1. Tampoco se limita la
forma de la carcasa 1 a la forma toroidal sino se puede pensar en
otras formas de carcasa en la que se aloja el bobinado secundario y
encima de la que está bobinado el bobinado primario.
Claims (21)
1. Transformador de medida con un bobinado
primario, un bobinado secundario y una carcasa (1) para alojar el
bobinado secundario, estando el bobinado primario bobinado en la
cara exterior de la carcasa (1) y a través de un orificio de la
carcasa (1),
presentando el transformador de medida un
conjunto de fijación (2, 5) para la fijación lateral de la posición
de los arrollamientos (10) del bobinado primario con relación a la
cara exterior de la carcasa (1), caracterizado porque el
conjunto de fijación incluye además un pasador guía (5) para guiar
los arrollamientos del bobinado primario y que se puede introducir
como elemento separado en el orificio de la carcasa y que fija los
arrollamientos (10) del bobinado primario en el orificio de la
carcasa (1).
2. Transformador de medida según la
reivindicación 1, estando formado el conjunto de fijación por
ranuras de fijación (2) que están dispuestas en la cara exterior de
la carcasa (1) y los arrollamientos (10) del bobinado primario están
guiados por lo menos parcialmente en las ranuras de fijación
(2).
3. Transformador de medida según la
reivindicación 2, teniendo las ranuras de fijación (2) una función
de sujeción para fijar los arrollamientos (10) del bobinado
primario.
4. Transformador de medida según la
reivindicación 2 ó 3, estando dispuestos tres grupos de ranuras de
fijación (2) en diferentes sitios en la cara exterior de la carcasa
(1) de modo que los arrollamientos (10) de diferentes grupos guiados
en los grupos de ranuras de fijación tienen un ángulo
predeterminado entre ellos.
5. Transformador de medida según una de las
reivindicaciones anteriores estando formado el bobinado primario
por varios bobinados (10) conectados en serie.
6. Transformador de medida según la
reivindicación 1, estando tres bobinados (10) conectados en serie y
guiados en la carcasa (1) en diferentes ángulos.
7. Transformador de medida según la
reivindicación 5 ó 6, estando los arrollamientos en serie (10)
conectados eléctricamente con un borne de conexión (3, 4).
8. Transformador de medida según la
reivindicación 7, disponiendo el borne de conexión (3, 4) de
ranuras de fijación (6, 7) para alojar los extremos de los
arrollamientos (10).
9. Transformador de medida según la
reivindicación 8, estando los extremos de los arrollamientos
conectados en serie guiados a través de orificios formados en el
borne de conexión (3, 4).
10. Transformador de medida según una de las
reivindicaciones anteriores, siendo la carcasa (1) una carcasa de
plástico de dos partes cuyas dos mitades son encajables.
11. Transformador de medida según la
reivindicación 10, teniendo la carcasa (1) forma toroidal y estando
los arrollamientos (10) del bobinado primario guiados alrededor del
borde anular de la forma toroidal y fijados lateralmente en su
posición a través de ranuras guía axiales (2) en el contorno
exterior del borde anular.
12. Transformador de medida según la
reivindicación 11, estando las ranuras guía (2) dispuestas en
grupos en la carcasa (1).
13. Transformador de medida según la
reivindicación 12, estando dispuestos tres grupos de las ranuras
guía (2) en un ángulo predeterminado encima de la carcasa toroidal
(1) y distanciados entre ellos.
14. Transformador de medida según la
reivindicación 1, disponiendo el pasador guía (5) de ranuras guía
axiales (15) para alojar los arrollamientos (10).
15. Transformador de medida según la
reivindicación 1 ó 14, disponiendo el pasador guía (5) en por lo
menos una superficie frontal terminal de un contorno de orientación
(11) que engrana en un orificio de orientación (16) previsto en un
borne de conexión (3, 4) para fijar la posición de giro del pasador
guía (5) con respecto al borne de conexión (3, 4).
16. Transformador de medida según la
reivindicación 15, estando los arrollamientos (10) del bobinado
primario fijados en un borne de conexión (3, 4).
17. Transformador de medida según una de las
reivindicaciones 11 a 16, engranando las mitades de carcasa de la
carcasa toroidal (1) la una en la otra de modo que se evita la
torsión de las mitades de carcasa.
18. Transformador de medida según la
reivindicación 17, estando configurado un orificio de salida en dos
partes para pasar a través de éste el conductor del bobinado
secundario (14), estando una parte (12) dispuesta en una de las
mitades de carcasa y la otra parte (13) en la otra mitad de la
carcasa y engranando las partes entre sí de modo que se evita la
torsión de las dos mitades de carcasa.
19. Uso de un transformador de medida según una
de las anteriores reivindicaciones como transformador de corriente
al que se transmite una señal de corriente y que transforma la
señal de corriente.
20. Uso según la reivindicación 19, estando
conectados tres transformadores de medida para formar un
transformador de corriente tripolar.
21. Uso de un transformador de corriente según
una de las reivindicaciones 19 ó 20 en un dispositivo de
accionamiento electrónico.
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