ES2215218T3 - Aislador de conduccion de entrada. - Google Patents
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN AISLADOR DE CONDUCTOR DE ENTRADA QUE COMPRENDE UN CONDUCTOR PRIMARIO (4) DISPUESTO CENTRALMENTE A TRAVES DEL CUERPO (5) DEL AISLADOR, UN ELEMENTO DE MEDICION DE CORRIENTE (3) DISPUESTO ALREDEDOR DEL CONDUCTOR PRIMARIO, Y UN ELEMENTO MEDIDOR DE LA TENSION (2), BASADO EN LA DIVISION DE LA TENSION Y DISPUESTO DENTRO DEL ELEMENTO DE MEDICION DE CORRIENTE (43), CONCENTRICAMENTE CON EL MISMO. DE ACUERDO CON LA INVENCION, EL AISLADOR COMPRENDE ADEMAS UN SEGUNDO ELEMENTO DE MEDICION DE TENSION (1) PARA LA DETECCION DE LA TENSION, DISPUESTO BASICAMENTE DE FORMA AXIAL CON RESPECTO AL ELEMENTO DE MEDICION DE LA TENSION (2).
Description
Aislador de conducción de entrada.
La presente invención se refiere a un aislador de
conducción de entrada que comprende un cuerpo y un conductor
primario, conducidos en el centro a través del cuerpo del aislador,
un elemento que mide la corriente dispuesto alrededor del conductor
primario, y un primer elemento de medición de la tensión, basado en
la división de tensión y dispuesto dentro del elemento de medición
de corriente concéntricamente con el elemento de medición de
corriente.
La utilización del espacio de los aparatos de
tensión media ha sido mejorada últimamente sustituyendo los
transformadores de corriente y tensión convencionales por conjuntos
sensores. El ahorro de espacio puede mejorarse adicionalmente
integrando sensores en diferentes elementos de montaje de carril y
cable, tales como un divisor de tensión resistiva en un aislador de
pasador de carril o un sensor de medición de la corriente en un
aislador de conducción de entrada de cable.
Los aisladores conductores de entrada de acuerdo
con el preámbulo son conocidos, por ejemplo, a partir de las
publicaciones de la patente de los Estados Unidos 4.074.193 y
5.272.460. En estas soluciones, los sensores de medición de
corriente y tensión están integrados en un aparato anidado, actuando
el sensor de medición de corriente como una protección contra
alteraciones alrededor del elemento de medición de tensión. Esto
proporciona una medición de la tensión relativamente segura que, al
menos hasta cierto punto, tolera los campos de alteración efectivos
alrededor del aislador. En la medida en que están relacionados los
aparatos y los carriles, es vitalmente importante conocer si el
aparato o carril está activo con el fin de que el mantenimiento se
lleve a cabo de una forma absolutamente segura. A este respecto, los
aisladores conocidos a partir de las referencias anteriores no
comprenden, además de dicho elemento de medición de tensión, otros
elementos que permitan la detección de la tensión, y, como
consecuencia, no es posible alcanzar un nivel de fiabilidad
suficiente con estos aisladores sin dispositivos separados adecuados
para la detección de tensión.
Los aisladores de conducción de entrada de
acuerdo con el preámbulo y que incluyen adicionalmente un tercer
elemento para la detección de tensión son conocidos a partir de los
documentos DE-U 296 05 845 y DE-A 44
35 864.
Los aisladores de conducción de entrada conocidos
a partir de las referencias mencionadas anteriormente tienen un
cuerpo recto. Típicamente, solamente un cable que se extiende hacia
abajo puede conectarse a un aislador de conducción de entrada. Si
deben conectarse más cables paralelos al conductor de entrada, los
aparatos y carriles deben ser sometidos a una disposición
estructuralmente costosa por medio de la cual el aislador de
conducción de entrada puede colocarse horizontalmente. Pueden
conectarse entonces varios cables paralelos que se extienden hacia
abajo hasta un aislador de conducción de entrada horizontal por
medio de terminales de cable de derivación en T.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un aislador de conducción de entrada, en el que un
aislador de pasador de carril, un terminal de cable, y varios
sensores de medición están conectados funcionalmente con el fin de
permitir que se conecten varios cables al aislador de conducción de
entrada sin soluciones estructurales costosas.
Con el fin de alcanzar el objeto anterior, el
aislador de conducción de entrada de la invención está
caracterizado, principalmente, porque el aislador de conducción de
entrada comprende adicionalmente un segundo elemento de medición de
la tensión para la detección de tensión, que está dispuesto
alrededor del conductor primario y dispuesto axialmente desplazado a
lo largo del conductor primario con respecto a dicho primer elemento
de medición de tensión.
Se consiguen varias ventajas electrotécnicas y
estructurales por la invención, puesto que el elemento de medición
de la tensión del aislador está dispuesto concéntricamente dentro
del elemento de medición de la corriente. La ventaja estructural más
substancial es que los elementos de medición de la corriente y la
tensión requieren solamente un espacio axial corto, por lo que el
cuerpo del aislador de conducción de entrada y, como consecuencia,
el conductor primario que atraviesa el centro pueden doblarse dentro
de un ángulo deseado, preferentemente en un ángulo de
substancialmente 90º, aunque el aislador está provisto
adicionalmente con un elemento de detección de la tensión, dispuesto
axialmente con respecto al elemento de medición de la tensión.
Debido a la flexión en un ángulo, varios cables paralelos pueden
estar acoplados al terminal del cable por el uso de terminales de
cable de derivación en T sin que tengan que colocar el aislador de
conducción de entrada en una posición horizontal.
La idea básica del aislador de la invención es
que la separación de la medición de tensión procedente de la
detección de tensión asegura que un fallo en el circuito de medición
de tensión no da lugar a un diagnóstico incorrecto con respecto a la
presencia de tensión. El aislador de conducción de entrada de la
invención, permite el uso de dos sensores de medición de la tensión,
típicamente cilindros metálicos, puesto que son anidados los
sensores de medición de tensión y corriente. Es posible también
evitar los efectos de alteraciones externas sobre los elementos de
medición por medio de la estructura que rodea la bobina del sensor
Rogowski con una carcasa metálica sobre cuya periferia interior está
dispuesto un punto de rotura o intersticio de giro opuesto al
cilindro metálico empleado como el elemento de medición de la
tensión.
En el aislador de conducción de entrada de la
invención, la disposición anidada de los elementos de medición de la
corriente y de medición de la tensión puede ser utilizada también de
forma electro-técnicamente, de manera que la carcasa
metálica del sensor Rogowski que actúa como el elemento de medición
de corriente, acoplado a la potencia de tierra, funciona como el
plano de toma de tierra del sensor de medición de la tensión
capacitiva.
A continuación, se describirá el aislador de
conducción de entrada de la invención más detalladamente con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra la estructura general del
aislador de conducción de entrada de la invención.
La figura 2 muestra una estructura más detallada
de los elementos de medición de corriente y tensión compuestos por
el aislador de conducción de entrada de la figura 1, y
La figura 3 muestra el acoplamiento eléctrico del
elemento de medición de la tensión de la figura 2.
La figura 1 muestra un aislador de conducción de
entrada de la invención que debe montarse en una abertura en una
pared 12 de un aparato de tensión media. El aislador de conducción
de entrada comprende un cuerpo 5 de material aislante y un conductor
primario 4 que se mueve en el centro dentro del mismo. Los extremos
de los conductores primarios están provistos con taladros espirales
6 y 7 para conexiones a un cable y a un carril conductor,
respectivamente. Para la conexión a un cable, el aislador comprende
un terminal del cable 8 del tipo de un cono externo al que está
fijado el terminal del cable de derivación en T en el extremo del
cable. Como se ha descrito anteriormente, pueden conectarse una
pluralidad de tales terminales del cable de derivación en T en
paralelo, permitiendo que varios cables sean conectados por medio
del mismo conductor.
Como se muestra claramente en la figura, el
cuerpo 5 del aislador de conducción de entrada y el conductor
primario 4 dispuestos dentro forman un ángulo de substancialmente
90º para permitir que los terminales del cable de derivación en T
del tipo descrito anteriormente sean utilizados en un aislador de
conducción de entrada sin tener que colocarlo en una posición
horizontal. Por tanto, el aislador de conducción de entrada de la
invención permite el uso de aparatos y estructuras de carril
convencionales, una posibilidad que no existe cuando el aislador de
conducción de entrada está dispuesto en una posición horizontal.
Como consecuencia, el uso del aislador de conducción de entrada de
la invención permite estructuras de aparatos significativamente más
simples comparadas con otras soluciones que permiten la conexión de
varios cables al mismo aislador de conducción de entrada.
Como muestra la figura 1, están dispuestos tres
sensores dentro del aislador de conducción de entrada de la
invención, el número de referencia 1 designa un cilindro metálico
empleado para la detección de tensión, el número de referencia 2
designa un cilindro metálico empleado para la medición de tensión, y
el número de referencia 3 designa un sensor Rogowski empleado para
la medición de corriente. Es esencial en el aislador de conducción
de entrada de la invención que estén anidados el cilindro metálico 2
para la medición de la tensión y el sensor Rogowski 3. Esto reduce
la longitud axial del aislador de conducción de entrada que permite
que sea girado un ángulo de 90º y proporciona también varias
ventajas electrotécnicas al funcionamiento de los sensores.
La figura 2 muestra más detalladamente las
estructuras del sensor Rogowski 3 y del cilindro metálico 2
dispuesto dentro y que sirve como el elemento de medición de la
tensión. El sensor Rogowski comprende una bobina toroidal 9
alrededor de la cual está dispuesto una carcasa metálica fabricada
de dos mitades 10a y 10b que pueden anidarse parcialmente. El
acoplamiento eléctrico de las mitades está fijado por un conductor
de cobre 17. Puesto que la sección transversal de la caja metálica
del sensor Rogowski no debe formar un bucle cerrado, las mitades 10a
y 10b están separadas entre sí por un intersticio de aire 11 que, en
un aislador de conducción de entrada acabado está lleno con el
material aislante del aislador de conducción de entrada, tal como
resina fundida. Este intersticio 11 forma un intersticio que circula
alrededor de la periferia interior del anillo toroidal formado por
las mitades 10a y 10b y opuesto al cual está dispuesto el cilindro
metálico 2 empleado como el elemento de medición de la tensión. El
fin de la colocación del intersticio de aire de la carcasa metálica
torodial del sensor Rogowski sobre la periferia interior del
conjunto de carcasa es evitar las alteraciones externas.
Los casquillos de montaje 13 son conectados
también a la semi-carcasa 10a del sensor Rogowski y
sirven para acoplar toda el aislador de conducción de entrada a la
abertura de montaje en la pared 12 del aparato. Estos casquillos
sirven también para poner a tierra la funda metálica del sensor
Rogowski. Los números de referencia 14 designan acoplar los
conductores a la bobina 9 del sensor Rogowski. El cilindro metálico
2 que sirve como el elemento de medición de la tensión y basado en
la división de tensión capacitiva es materializado en el sensor
Rogowski. La caja metálica del sensor Rogowski es acoplada al
potencial de toma de tierra a través de abrazaderas de montaje 13 y
sirve como el plano de toma de tierra para el sensor de medición de
la tensión capacitiva 2, por lo que no existe necesidad de un plano
de toma de tierra separado típico de un elemento de medición de
tensión capacitiva. Cuando se pone a tierra, la caja metálica 10a,
10b del sensor Rogowski atenúa las alteraciones provocadas en la
medición de la tensión por los campos eléctricos externos.
La figura 3 ilustra el acoplamiento eléctrico del
elemento de medición de la tensión 2, y por bien de la claridad, los
mismos números de referencia que en las figuras 1 y 2 designan los
diferentes componentes del dispositivo de medición. La figura 3
muestra cómo se forma un acoplamiento capacitivo entre el conductor
primario y el cilindro metálico 2 y entre el cilindro de medición de
la tensión 2 y la carcasa 10a, 10b del sensor Rogowski. Como en la
figura 2, en el acoplamiento de la figura 3, el conductor de
medición conectado al elemento de medición de la tensión 2 se
designa por el número de referencia 15. Este conductor es un cable
coaxial con una funda de rectificación, como es evidente a partir
del acoplamiento de la figura 3. La figura 3 muestra adicionalmente
las capacitancias externas 16, que forman parte del dispositivo de
medición capacitiva del elemento de medición de tensión.
Además de la caja metálica del sensor Rogowski
que se utiliza como el plano de toma de tierra para el elemento de
medición de la tensión, el cilindro metálico 2 del sensor de
medición de la tensión proporciona también una ventaja en el
funcionamiento del sensor Rogowski previniendo el efecto del campo
eléctrico del conductor primario 4 directamente sobre la bobina 9
del sensor Rogowski a través del intersticio de aire 11 en su
carcasa metálica 10a, 10b.
Como se ha indicado anteriormente, y como es
evidente a partir de la figura 1, se dispone también un segundo
cilindro metálico separado 1 para detección de la tensión alrededor
del conductor primario 4. La separación de la medición y detección
de la tensión asegura que un fallo en el circuito de medición de
tensión no provoca un diagnostico erróneo con respecto a la
presencia de tensión.
En el dispositivo sensor compuesto por el
aislador de conducción de entrada de la invención, la magnitud y
estabilidad de la capacitancia general entre el conductor primario 4
y el cilindro metálico 2 del elemento de medición de tensión y entre
el cilindro metálico 2 y la carcasa metálica que sirve como el plano
de toma de tierra dependen del material utilizado como aislante. Con
respecto a los costes de producción, el método más económico es
fundir el elemento de medición de tensión 2 en la misma resina
fundida como el resto de la estructura, pero es posible fundir los
elementos de medición 2 y 3 primero en un material diferente que es
fundido entonces dentro de la resina fundida normal con el fin de
producir el conjunto de aislador de conducción interna de la
invención.
En el aislador de conducción interna anterior de
la invención se ha descrito solamente por medio de una forma de
realización ejemplar, y debe entenderse que pueden modificarse
varios detalles, no obstante, sin separarnos del alcance de
protección definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (4)
1. Aislador de conducción interna que comprende
un cuerpo (5) y un conductor primario (4) conducido en el centro a
través del cuerpo (5) del aislador, un elemento de medición de la
corriente (3) dispuesto alrededor del conductor primario, y un
primer elemento de medición de la tensión (2), basado en la división
de tensión y dispuesto dentro del elemento de medición de la
corriente (3) concéntricamente con el elemento de medición de la
corriente (3), caracterizado porque el aislador de conducción
de entrada comprende adicionalmente un segundo elemento de medición
de la tensión (1) para la detección de tensión dispuesto alrededor
del conductor primario (4) y dispuesto axialmente desplazado a lo
largo del conductor primario (4) con respecto a dicho primer
elemento de medición de tensión (2).
2. Un aislador de conducción de entrada de
acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el
conductor primario (4) está doblado en un ángulo, preferentemente,
un ángulo de substancialmente 90º.
3. Un aislador de conducción interna de acuerdo
con la reivindicación 1 ó 2, cuando el elemento de medición de
corriente es un sensor Rogowski (3) que comprende una bobina
toroidal (9), caracterizado porque la bobina (9) del sensor
Rogowski está rodeada por una caja metálica toroidal (10a, 10b),
comprendiendo un punto de rotura o intersticio (11) que circula
alrededor de una periferia interior de dicha caja, estando opuesto
dicho punto de rotura o intersticio a un cilindro metálico (2)
empleado como dicho primer elemento de medición de la tensión.
4. Un aislador de conducción interna de acuerdo
con la reivindicación 3, caracterizado porque la caja
metálica (10a, 10b) del sensor Rogowski (3) está acoplada a
potencial de toma de tierra y sirve como el plano de toma de tierra
para dicho elemento de medición de tensión (2).
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