ES2335884T3 - Dispositivo para medir una corriente electrica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) para medir una corriente eléctrica, que comprende: - un conductor primario (2) que tiene una forma general de U, comprendiendo dicho conductor primario un núcleo (16), con forma sensiblemente circular, centrado en un eje (C), denominado eje central, y dos brazos, denominados primer (19) y segundo (20) brazos, - un arrollamiento secundario (6) sensible a un campo magnético, estando dispuesto dicho arrollamiento secundario entre dichos primer (19) y segundo (20) brazos de dicho conductor primario (2), siendo dicho conductor primario (2) un perfil plano plegado en U, presentando dicho primer brazo (19) una torsión (13) con un ángulo de 90º según un primer sentido de torsión, y caracterizado porque dicho segundo brazo (20) presenta una torsión (12) con un ángulo de 90º según un segundo sentido contrario de torsión.
Description
Dispositivo para medir una corriente
eléctrica.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para medir una corriente eléctrica. Dicho dispositivo
está adaptado particularmente para los contadores de
electricidad.
Diversos tipos de sensores de corriente se
pueden utilizar en un contador de electricidad y están descritos en
el documento FR 2800167.
En particular, se conocen los sensores de efecto
Hall, en los que un elemento Hall está sometido a un campo
magnético generado por una corriente en un arrollamiento primario.
La tensión de Hall medida en los bornes del elemento Hall es
proporcional a la corriente que atraviesa dicho arrollamiento
primario.
Otro tipo de sensor conocido utiliza un
transformador de inductancia mutua. Este tipo de sensor comprende,
por ejemplo, un conductor primario que tiene una forma general de
bucle abierto en U, y un arrollamiento secundario sensible a un
campo magnético y arrollado sobre un bobinado dispuesto en el
interior del conductor primario. El arrollamiento secundario está
sometido a un campo magnético generado por el paso de una corriente
en el conductor primario y la señal disponible en los bornes del
secundario del transformador es la imagen de la derivada en función
del tiempo de la señal aplicada al primario. El conductor primario
es un cable conductor cilíndrico macizo que recorre la corriente a
medir y cuyos extremos se fijarán en los bornes de contacto situados
sobre el contador.
Sin embargo, esta última solución plantea
ciertas dificultades.
De esta manera, en el caso de una corriente de
medición elevada, el diámetro del cable primario debe ser
relativamente grande, lo que ocasiona un aumento de la sección del
cable. Esta sección elevada conlleva un aumento del tamaño,
particularmente de la anchura, y del coste global del sensor de
corriente.
Además, al ser los contadores de electricidad
cada vez más pequeños, es necesario igualmente hacer que los
sensores de corriente sean lo más compactos posible.
Además, existen tipos diferentes de bornes de
contacto que permiten conectar el contador con los extremos del
conductor primario. Las formas diferentes de estos bornes hacen
necesario modificar la estructura del cable primario, bastante
difícil de manipular por su forma cilíndrica maciza.
El documento EP 0 675 368 A describe un circuito
de entrada de un aparato de medida.
La presente invención tiene por objeto
proporcionar un dispositivo para medir una corriente eléctrica, de
tamaño y coste reducidos, que permite una adaptación fácil de todos
los tipos de bornes utilizados en los contadores eléctricos sin
ocasionar tensiones en el arrollamiento secundario durante el
apriete de los extremos del conductor primario en o sobre los
bornes.
A este efecto, la presente invención propone un
dispositivo para medir una corriente eléctrica, que comprende:
- un conductor primario que tiene una forma
general de U, comprendiendo dicho conductor primario un núcleo, con
forma sensiblemente circular, centrado en un eje, denominado eje
central, y dos brazos, denominados primer y segundo brazos,
- un arrollamiento secundario sensible a un
campo magnético, estando dispuesto dicho arrollamiento secundario
entre dichos primer y segundo brazos de dicho conductor
primario,
caracterizado porque dicho conductor primario es
un perfil plano plegado en U, presentando dicho primer brazo una
torsión con un ángulo de 90º según un primer sentido de torsión, y
presentando dicho segundo brazo una torsión con un ángulo de 90º
según un segundo sentido de torsión.
Gracias a la invención, el conductor primario
está realizado con la ayuda de un perfil plano de material conductor
cuya sección se elige para dejar pasar la corriente de medición. El
hecho de utilizar un perfil plano plegado en U, en lugar de un
conductor cilíndrico macizo, permite disminuir la anchura global del
dispositivo y, por lo tanto, hacer más compacto el dispositivo de
medición.
Además, esta compacidad permite limitar la
cantidad de material utilizado para realizar el blindaje que rodea
las partes primaria y secundaria del dispositivo. En efecto, dicho
blindaje, realizado en un material tal como el mumetal, es
particularmente costoso.
Además, es fácil manipular los brazos del perfil
plano plegado en U, así como los extremos de dichos brazos a
efectos de hacerlos adoptar una forma adecuada para entrar en
contacto con los diferentes tipos de bornes de
con-
tador.
tador.
Finalmente, es importante que los dos brazos de
las salidas del conductor primario sean simétricos respecto a un
plano de simetría (uno retorcido hacia la izquierda y el otro
retorcido hacia la derecha, o al contrario). En efecto, las dos
torsiones en sentido contrario permiten aproximar localmente los dos
brazos del conductor primario de manera que se rodee el
arrollamiento secundario tan estrechamente como sea posible. El
conductor primario, que sale de un útil de fabricación, presenta
defectos geométricos que deben estar dentro de una cierta
tolerancia geométrica. El apriete de los dos brazos, sobre los
bornes, o en los mismos, conlleva que, en presencia de un defecto,
la tensión resultante se mantiene en el plano de simetría y no puede
desplazar el arrollamiento secundario o deformar el blindaje. Es
muy importante poder conservar en el montaje, así como en el
tiempo, la posición respectiva de cada uno de los constituyentes del
dispositivo, sin que una tensión sobre el conductor primario llegue
a modificar esta posición.
Ventajosamente, cuando los dos brazos presentan
una torsión, y según un primer modo de realización, el extremo de
cada uno de dichos primer y segundo brazos es plano.
De esta manera, partiendo de un perfil plano
vertical, se consiguen dos brazos que tienen extremos
horizontalmente planos. Dichos extremos planos horizontales son
útiles particularmente para penetrar en los bornes, denominados
plegados, que son bornes con forma sensiblemente paralelepipédica.
Cuando el conductor primario es un cable macizo, es necesario
aplastar el extremo del conductor para insertarlo en este tipo de
borne.
Dichos extremos horizontalmente planos pueden
ser fijados asimismo por atornillado sobre la parte superior de
ciertos bornes.
Ventajosamente, cuando los dos brazos presentan
una torsión, y según un segundo modo de realización, el extremo de
cada uno de dichos primer y segundo brazos tiene una forma
semicilíndrica.
De esta manera, dichos extremos con forma
semicilíndrica son particularmente útiles a efectos de penetrar en
los bornes que presentan unas aberturas cilíndricas para efectuar el
contacto eléctrico.
Ventajosamente, dicho arrollamiento secundario
está sensiblemente centrado en dicho eje central.
Ventajosamente, el dispositivo comprende un
blindaje previsto para el aislamiento magnético del conjunto formado
por dicho conductor primario y dicho arrollamiento primario.
Ventajosamente, dicho blindaje es una banda
plegada de manera que constituye una cubierta con forma
sensiblemente paralelepipédica que rodea dicho conductor primario y
dicho arrollamiento secundario.
De manera ventajosa, el dispositivo comprende
una bobina sobre la que está arrollado dicho arrollamiento
secundario y dicha bobina de arrollamiento secundario comprende
unos medios de contacto eléctrico, estando plegados dichos medios
de contacto eléctrico de manera que establecen un contacto eléctrico
entre dicho blindaje y un único extremo de dicho arrollamiento
secundario.
Dichos medios de contacto eléctrico están
realizados, por ejemplo, con la ayuda de una única clavija
conductora que tiene un extremo plegado para llegar a contactar con
el blindaje.
Ventajosamente, el dispositivo comprende unos
medios de aislamiento eléctrico de dicho conductor primario y de
dicho arrollamiento secundario, comprendiendo dichos medios de
aislamiento un receptáculo, situado en el interior de dicho
conductor primario y centrado en dicho eje central, para recibir
dicho arrollamiento secundario.
De esta manera, se tiene un buen aislamiento
eléctrico entre el conductor primario y el arrollamiento secundario,
asegurando al mismo tiempo el centrado del arrollamiento
secundario.
De manera ventajosa, el dispositivo comprende un
blindaje previsto para el aislamiento magnético del conjunto
formado por dicho conductor primario y dicho arrollamiento
secundario, y dichos medios de aislamiento están cubiertos por
dicho blindaje y comprenden unos medios para mantener fijamente
dicho blindaje.
De esta manera, no es necesario aislar
individualmente el conductor principal, estando separado el blindaje
de dicho conductor principal mediante dichos medios de aislamiento.
En efecto, este tipo de aislamiento individual del conductor
principal plantea ciertos problemas en la medición en la que se
necesita retirar el aislamiento al nivel de los extremos del
conductor que hacen contacto con los bornes del contador; gracias a
la invención, se suprime esta operación.
Otras características y ventajas de la presente
invención serán evidentes en la descripción siguiente de los modos
de realización de la invención, dados a título ilustrativo y, de
ningún modo, limitativo.
En las figuras siguientes:
- la figura 1 representa una vista global de un
dispositivo según la invención,
- la figura 2 representa una vista en despiece
ordenado de un dispositivo según la invención,
- la figura 3 representa un primer modo de
realización de un conductor primario utilizado en un dispositivo
según la invención,
- la figura 4 representa un segundo modo de
realización de un conductor primario utilizado en un dispositivo
según la invención.
En todas las figuras, los elementos comunes
llevan los mismos números de referencia.
La figura 1 representa una vista global de un
dispositivo 1 para medir una corriente eléctrica según la
invención.
El dispositivo 1 se describirá con más detalle
haciendo referencia a la figura 2, que representa una vista en
despiece ordenado de este mismo dispositivo 1.
El dispositivo 1 comprende:
- un conductor primario 2,
- un arrollamiento secundario 6,
- un blindaje 5,
- unos medios de aislamiento eléctrico 4.
El conductor primario 2 es un perfil plano
plegado en U, tal como el representado en la figura 3. El perfil
plano tiene, por ejemplo, un espesor e aproximadamente igual a 2 mm
y una altura h aproximadamente igual a 10 mm para una corriente de
medición máxima de 120 A. Dicho perfil está realizado, por ejemplo,
en cobre electrolítico.
El conductor primario 2 comprende:
- un primer brazo 19 que tiene un extremo
19A,
- un segundo brazo 20 que tiene un extremo
20A,
- un núcleo 16, sensiblemente circular, centrado
en un eje C, denominado eje central.
El primer brazo 19 presenta una torsión 13 de
90º en sentido contrario al sentido trigonométrico, de modo que su
extremo 19A es horizontalmente plano.
El segundo brazo 20 presenta una torsión 12 de
90º en el sentido trigonométrico, de modo que su extremo 20A es
horizontalmente plano y los dos brazos 19 y 20 están próximos
localmente al nivel de las torsiones 13 y 12.
Los extremos planos horizontales 20A y 19A,
tales como los representados en la figura 3, penetran realizando un
contacto eléctrico a lo largo en los bornes 3, denominados plegados,
que son bornes con forma sensiblemente paralelepipédica, tales como
los representados en las figuras 1 y 2. Dichos bornes 3 pertenecen a
un contador de electricidad, no representado. Obsérvese que cada
uno de los extremos planos 20A y 19A comprende igualmente un
agujero 15 que permite fijar dichos extremos por atornillado sobre
los bornes adaptados.
Con referencia a la figura 2, el arrollamiento
secundario 6 es un bobinado de hilo, por ejemplo de un espesor de
63 \mum, arrollado sobre una carcasa o bobina 7 cuyo diámetro es,
en su exterior, aproximadamente 8,4 mm y cuya altura es 9 mm. La
carcasa 7 está atravesada por dos clavijas de contacto eléctrico 8 y
9. El extremo 10 de la clavija 8 está curvado hacia arriba de
manera que realiza un contacto con el blindaje 5.
Los medios de aislamiento eléctrico 4 comprenden
dos armazones 4A y 4B, respectivamente superior e inferior, de
polipropileno. El armazón superior 4A comprende un receptáculo 11,
situado en el interior del conductor primario 2 y centrado en el
eje central C, para recibir el arrollamiento secundario 6. El
armazón inferior 4B comprende unas ranuras 22 en las que se
alojarán los brazos 19 y 20 del conductor primario 2.
Los dos armazones 4A y 4B se adaptarán al
conductor primario 2 para aislarlo eléctricamente del resto del
dispositivo 1; dichos armazones centran e inmovilizan el
arrollamiento secundario 6 arrollado sobre la carcasa 7 en el
centro del núcleo circular 16 del conductor primario 2.
El blindaje 5 es una cubierta con forma
sensiblemente paralelepipédica. Dicho blindaje se hace deslizar
sobre los armazones 4A y 4B e inmoviliza el arrollamiento
secundario 6. El blindaje 5 está realizado con la ayuda de una
banda de mumetal plegada y enganchada mediante una cola de milano
21.
El armazón inferior 4B comprende unos elementos
de anclaje 17, que permiten inmovilizar el blindaje 5, y una tapa
18.
Al introducir del blindaje 5, este último pasa
por encima de los dos elementos de anclaje 17 deformando el armazón
4B; una vez que el blindaje 5 está en su sitio, los dos elementos de
anclaje 17 vuelven a adoptar su posición inicial e impiden que el
blindaje 5 vuelva a subir. A efectos de inmovilizar los dos
elementos de anclaje 17 y de tener la seguridad de que, a pesar de
un choque, el blindaje 5 permanecerá en su sitio, se vuelve a
cerrar la tapa 18 y se impide de esta manera que retrocedan los
elementos de anclaje 17.
La figura 3 representa un primer modo de
realización de un conductor primario utilizado en un dispositivo
según la invención y se ha descrito ya en relación con las figuras 1
y 2.
La figura 4 representa un segundo modo de
realización de un conductor primario 100 utilizado en un dispositivo
según la invención.
El conductor primario 100 es idéntico al
conductor primario, tal como el representado en la figura 3, a
diferencia de que sus dos brazos 101 y 102 presentan, cada uno, un
extremo 101A y 102B que tiene una forma semicilíndrica.
Dichos extremos 101A y 102B con forma
semicilíndrica son particularmente útiles a efectos de penetrar en
los bornes que presentan unas aberturas cilíndricas para realizar
el contacto eléctrico con un contador.
Por supuesto, la invención no está limitada a
los modos de realización que se acaban de describir.
Particularmente, se ha descrito la forma de los
extremos de los brazos del conductor primario como que es plana o
semicilíndrica, pero se pueden considerar igualmente otras formas
que permitan la adaptación a otros tipos de bornes.
Claims (9)
1. Dispositivo (1) para medir una corriente
eléctrica, que comprende:
- -
- un conductor primario (2) que tiene una forma general de U, comprendiendo dicho conductor primario un núcleo (16), con forma sensiblemente circular, centrado en un eje (C), denominado eje central, y dos brazos, denominados primer (19) y segundo (20) brazos,
- -
- un arrollamiento secundario (6) sensible a un campo magnético, estando dispuesto dicho arrollamiento secundario entre dichos primer (19) y segundo (20) brazos de dicho conductor primario (2),
siendo dicho conductor primario (2) un perfil
plano plegado en U, presentando dicho primer brazo (19) una torsión
(13) con un ángulo de 90º según un primer sentido de torsión, y
caracterizado porque dicho segundo brazo (20) presenta una
torsión (12) con un ángulo de 90º según un segundo sentido contrario
de torsión.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Dispositivo (1) según la reivindicación
precedente, caracterizado porque el extremo (19A, 20A) de
cada uno de dichos primer y segundo brazos (19, 20) es plano.
3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el extremo (101A, 102A) de cada uno de
dichos primer y segundo brazos (101, 102) tiene una forma
semicilíndrica.
4. Dispositivo (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
arrollamiento secundario (6) está sensiblemente centrado en dicho
eje central (C).
5. Dispositivo (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
un blindaje (5) previsto para el aislamiento magnético del conjunto
formado por dicho conductor primario (2) y dicho arrollamiento
primario (6).
6. Dispositivo (1) según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicho blindaje (5) es una banda plegada
de manera que constituye una cubierta con forma sensiblemente
paralelepipédica que rodea dicho conductor primario y dicho
arrollamiento secundario.
7. Dispositivo (1) según una de las
reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque comprende una
bobina (7) sobre la que está arrollado dicho arrollamiento
secundario (6) y porque dicha bobina de arrollamiento secundario
(6) comprende unos medios de contacto eléctrico (10), estando
plegados dichos medios de contacto eléctrico de manera que
establecen un contacto eléctrico entre dicho blindaje (5) y un único
extremo de dicho arrollamiento secundario (6).
8. Dispositivo (1) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
unos medios de aislamiento eléctrico (4) de dicho conductor
primario (2) y de dicho arrollamiento secundario (6), comprendiendo
dichos medios de aislamiento (4) un receptáculo (11), situado en el
interior de dicho conductor primario y centrado en dicho eje
central (C), para recibir dicho arrollamiento secundario (6).
9. Dispositivo (1) según la reivindicación
precedente, caracterizado porque comprende un blindaje (5)
previsto para el aislamiento magnético del conjunto formado por
dicho conductor primario y dicho arrollamiento secundario, y porque
dichos medios de aislamiento (4) están cubiertos por dicho blindaje
y comprenden unos medios (17) para mantener fijamente dicho
blindaje.
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