Sensores de Corriente Eléctrica
1. Inductivos:
Transformadores de Corriente. El cable a medir pasa por medio de un núcleo
magnético que tiene bobinado un secundario que proporciona una tensión
proporcional a la corriente que circula por el cable.
Los transformadores de corriente
proporcionan además de la medida un aislamiento galvánico.
Son los preferidos para medición
en terreno ya que reducen el riesgo operativo, agilizan la operatoria y
permiten su instalación sin la interrupción del circuito eléctrico.
2. Resistivos: Shunt.
Una resistencia provoca una caída de tensión proporcional a la corriente que
circula por dicha resistencia Shunt.
Las resistencias “shunt” proporcionan
una medición precisa y directa de la corriente, pero no ofrece ningún
aislamiento galvánico.
La aplicación típica de un shunt
es para medir la corriente en la red eléctrica para calcular la potencia o para
analizar la calidad de la red. También se utilizan para sensar la corriente en
un sistema de control de motor por variación de frecuencia.
Es importante seleccionar una
resistencia “shunt” apropiada de sensor de corriente; debe tener un valor muy
bajo de resistencia para minimizar la disipación de potencia, un valor bajo de
inductancia y una tolerancia razonablemente pequeña para mantener una precisión
global en el circuito.
3. Magnéticos (Efecto Hall): El sensor mide el campo magnético de
un núcleo, generado por la corriente que circula por el cable a medir, que
bobina al núcleo.
Otras
aplicaciones para los sensores magneto-resistivos son la medición de
corriente eléctrica. El principio de medición de la corriente con un sensor
magneto-resistivo es directo. Si una corriente, ‘i’, que fluye a través de un hilo,
genera un campo magnético alrededor del mismo que es directamente proporcional
a la corriente. Midiendo la intensidad de este campo magnético con un sensor
magneto-resistivo, se puede determinar exactamente la corriente. La relación entre
la intensidad del campo magnético ’H’, la corriente ‘i’ y la distancia ‘d’
viene dado por:
H=i/2πd
Se puede utilizar, por ejemplo,
para medir la corriente para una detección de fallo de lámpara en vehículos o
como la pinza amperimétrica (sin contacto), como las utilizadas en la
industria.
4. Bobina Rogowski: Miden los cambios de campo magnético alrededor
de un hilo que circula una corriente para producir una señal de voltaje que es
proporcional a la derivada de la corriente (di/dt).
La bobina Rogowski se basa en un
modelo simple, un inductor con inductancia mutua con la corriente
primaria. Para analizar el
funcionamiento de la bobina Rogowski primero hay que ver repasar algunos
efectos de la corriente y el campo magnético.
Campo magnético inducido por un conductor: Cuando pasa una corriente a través de
un conductor, se forma un campo magnético alrededor del mismo. La magnitud del
campo magnético es directamente proporcional a la corriente.
Voltaje inducido en una bobina por el cambio
del campo magnético: Los cambios del campo magnético dentro de la bobina
inducen una fuerza electromotriz. La fuerza electromotriz es un voltaje y es
proporcional a los cambios del campo magnético dentro de la bobina.
Los sensores de corriente basados
en la bobina de Rogowski se han utilizado desde sus primeros desarrollos para
medición de transitorios en laboratorios de altas corrientes y en otras
aplicaciones de gran ancho de banda. Debido a las características que ofrece
esta tecnología, los transductores de Rogowski se han convertido en el sensor
preferido de la actual generación de instrumentos de aplicación industrial. Igual
tendencia se observa en los medidores de consumo de energía eléctrica
utilizados para la facturación.
Una de las principales ventajas
de la bobina de Rogowski es su linealidad inherente. Al no poseer elementos
susceptibles de saturación magnética su rango dinámico es excepcionalmente
amplio. Un mismo sensor puede utilizarse para medir corrientes inferiores a 1A
o corrientes del orden de los kA.
5. Tabla comparativa de los sensores de corriente
Referencias
http://www.ecamec.com/newsletter/bajarnotab0509.pdf
http://www.jcee.upc.edu/JCEE2002/MAYNEPONENCIA.pdf
http://www.ecamec.com/newsletter/bajarnotab0609.pdf
