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