Medición actual

La técnica convencional para medir la corriente consiste en utilizar pinzas amperimétricas fijas. Funcionan según el principio de un transformador. El esquema de una pinza de este tipo se muestra en la figura. El cable de corriente se considera el devanado 1. A través de un campo magnético alterno en el núcleo de hierro, se induce una corriente en el segundo devanado, que es indirectamente proporcional a la corriente en el conductor. Por ejemplo, si en el conductor circula una corriente de 1000 amperios y el transformador tiene 1000 devanados, la corriente a la salida de la pinza amperimétrica será de 1 amperio. Por lo tanto, la relación entre las dos corrientes es de 1:1000.

Si se van a medir tanto señales de CA como de CC, el esfuerzo necesario para la tecnología de medición es algo mayor. En este caso no se puede utilizar una pinza pasiva. En su lugar, se puede utilizar el efecto Hall en metrología. Se trata de un componente semiconductor al que se conecta un flujo de corriente. Cuando este elemento semiconductor se encuentra en un campo magnético, se produce una separación de portadores de carga en el componente conductor Hall. Esto implica que los portadores de carga se desplazan hacia un lado en el campo magnético. Esta tensión del elemento sensor Hall es proporcional al campo magnético. Con este efecto, se pueden medir corrientes tanto de CA como de CC.

El uso de pinzas amperimétricas de corriente alterna y continua tiene ventajas e inconvenientes. Aunque estas pinzas se utilizan con mucha frecuencia, no se emplean de serie en todos los aparatos de medición. Una desventaja de estas pinzas es que a veces son muy sensibles a la temperatura.

Normalmente, hay que calibrar una pinza amperimétrica de corriente continua al valor 0 mediante una tecla o un mando giratorio antes de cada medición. Sin embargo, esto puede dar lugar a errores relativamente grandes en la técnica de medición para periodos de medición largos, como la monitorización de un sistema solar durante 7 días, debido a las fluctuaciones de temperatura entre el día y la noche.

Otra limitación es la necesidad de una fuente de alimentación. La mayoría de las pinzas amperimétricas están diseñadas para funcionar con baterías, lo que resulta inconveniente para periodos de medición largos. Sin embargo, hay pinzas que pueden funcionar con una fuente de alimentación externa, lo que permite períodos de medición más largos. Cuando se utilizan pinzas amperimétricas, siempre hay que tener en cuenta que existen diversas fuentes de error de medición, como la deriva por temperatura.

Las pinzas Rogowski son muy fáciles de usar, ya que están disponibles en todas las longitudes y tamaños, y tienen un diseño muy flexible. Uno de los deseos de los clientes es que la pinza sea lo más fina y pequeña posible, para que estos bucles quepan incluso en espacios muy reducidos. Sin embargo, la ventaja de un bucle de corriente muy fino también conlleva una desventaja en términos de tecnología de medición. La señal de salida depende del diámetro del cabezal. A mayor diámetro, mayor señal de salida. Por tanto, aunque una pinza fina puede utilizarse en espacios más reducidos, la señal de salida es menor y, en consecuencia, las corrientes más pequeñas sólo pueden detectarse con un mayor error de medición. Se trata de una limitación física que no puede eludirse..

Una bobina Rogowski consiste en un núcleo de goma que se comporta magnéticamente como el aire, por lo que también se denomina bobina de aire.

El calibrado y la fabricación de las pinzas proporcionan errores de medición relativamente pequeños, del 0,5 por ciento del valor medido, cuando se utilizan pinzas de corriente Rogowski. El mayor factor de error suele ser la sensibilidad de posición de la pinza. La precisión óptima se consigue cuando el conductor se coloca exactamente centrado en el centro de la pinza. En la práctica, sin embargo, la posición del conductor influye en el resultado de la medición hasta en un 2%. Otros factores que influyen en la precisión son la linealidad, las influencias de la temperatura y los sectores vecinos. Así, las corrientes en los conductores vecinos también influyen en el resultado de la medición. Este error es de hasta el 1 % de las corrientes vecinas. Se vuelve problemático cuando se miden pequeñas corrientes en las proximidades de conductores con grandes corrientes. En ese caso, el error también puede ser de hasta el 100 % del valor medido. Por lo tanto, es necesario considerar cuidadosamente las condiciones ambientales, especialmente cuando se miden corrientes bajas. El uso de minipinzas de corriente suele ser más adecuado para la medición de corrientes muy pequeñas.

En el ejemplo 1 se trata de una red en la que el cosphi es bastante bueno, con un ángulo de fase de 10 grados entre la tensión fundamental y la corriente fundamental. Un error de fase de una pinza de corriente de un grado puede dar los siguientes resultados de medición en la pantalla del medidor para un valor real de 0,984 para el cosphi: Máx: 0,981 o Mín: 0.967.

Esto corresponde a un error del 0,3% tanto para el cosphi como para la potencia activa.

En el ejemplo 2, se utiliza una medición con un ángulo de fase extremadamente grande. Se trata de determinar las pérdidas de potencia activa en una reactancia de línea de 2,3 MVA de potencia reactiva en una red de media tensión. El coseno Phi de este inductor debe ser de 90 grados si es posible. En nuestro caso, el error de fase es de 89 grados.

Un error angular adicional de un grado de la pinza amperimétrica o incluso de un transformador secundario de medida puede provocar ahora un error de medida de hasta el 200%. En este caso, las pérdidas de potencia activa de esta bobina pueden estar ahora entre 0 y 200% del valor medido verdadero. Sin embargo, para la potencia reactiva en este caso la medición es muy precisa.

Para las evaluaciones de la red en las que las mediciones angulares correctas son muy importantes, como cuando se mide en una red de media tensión o a través de transformadores de corriente en una red de baja tensión, la corrección de los errores angulares de los distintos transformadores puede llegar a ser muy importante.

En todas las cajas PQ puede almacenarse un factor de corrección angular para los cálculos de las magnitudes de medida de potencia y los ángulos de fase. Esto permite corregir muy fácilmente los errores angulares en las mediciones en las que el error angular es crucial.