Hace poco, en HIOKI, grabamos un breve vídeo en el que comparamos las pinzas amperimétricas de Hall con los modelos Fluxgate:
En el vídeo dije: «Todas las pinzas amperimétricas de Hall del mundo presentan una deriva de corriente continua», y que, por eso, no son muy adecuadas para medir la potencia, ya que dicha deriva afecta a la precisión de la medición.
Pero, ¿qué significa exactamente «desviación de CC»?
¿Significa que el valor medido se desvía lentamente al cabo de 20 segundos? ¿O que, de repente, al cabo de media hora, es un 20 % demasiado alto?
Para que todo esto resulte más comprensible, he realizado un pequeño experimento: una luz de coche (50 W, 12 V), una fuente de alimentación de laboratorio, además de una pinza amperimétrica Hall y dos modelos Fluxgate para comparar.
Para la comparación se utilizaron las siguientes pinzas amperimétricas:
- La CT6711 de HIOKI es el modelo estrella de nuestra gama de pinzas amperimétricas de banda ancha y flujo cero para mediciones de CA/CC. Se basa en un sensor Hall, ofrece un ancho de banda de 120 MHz y se utiliza habitualmente con osciloscopios o registradores de memoria. Dispone de tres rangos de corriente: 0,5 A, 5 A y 30 A. Para nuestra medición con la lámpara de 50 vatios a 12 V, el rango de 5 A es ideal
- El modelo CT6841A de HIOKI es una pinza amperimétrica de flujo cero de 20 A. Se ha desarrollado específicamente para mediciones de potencia y no funciona con un sensor Hall, sino con un sensor Fluxgate
- El CT6872 de HIOKI es un sensor de corriente de flujo cero de 50 A. Al igual que el CT6841A, también está diseñado para mediciones de potencia y utiliza un «fluxgate» en lugar de un sensor Hall
Para registrar las corrientes durante un periodo de tiempo prolongado y compararlas entre sí, he conectado las tres pinzas amperimétricas a un registrador con memoria HIOKI MR6000. La CT6711, es decir, la pinza amperimétrica de efecto Hall, dispone de una salida BNC, ya que suele utilizarse con osciloscopios o registradores. Para la medición, he utilizado en el MR6000 un módulo 8968, una unidad de entrada de alta resolución con una resolución de 16 bits. El MR6000 dispone además de una ampliación de hardware opcional que suministra la tensión de alimentación necesaria a los sensores de corriente con conector LEMO de 2 pines, entre los que se incluye la CT6711. Si se desea utilizar el CT6711 con un osciloscopio normal, se necesita además una fuente de alimentación para el sensor, por ejemplo, el modelo 3269 o el 3272 de HIOKI.
Los dos sensores de corriente Fluxgate CT6841A y CT6872 cuentan con un conector ME15W exclusivo. Para conectarlos a un osciloscopio, se necesita una fuente de alimentación del tipo CT9555, CT9556 o CT9557. Esta no solo suministra la tensión de alimentación necesaria para los sensores, sino que también transmite la señal medida a través de una salida BNC.
Dado que para esta prueba no utilizo un osciloscopio, sino un registrador de memoria HIOKI, los sensores de corriente se pueden conectar directamente a través de un módulo de sensores de corriente denominado U8977. Además, el módulo ofrece una resolución de 16 bits.
Ahora solo tenía que encender la lámpara, registrar el consumo eléctrico durante aproximadamente una hora… y observar cómo el CT6711 se desviaba visiblemente con el paso del tiempo.
Pero, como se puede ver: no hay desviación. Ninguna en absoluto. Lo que sí se aprecia, sin embargo, es que antes de iniciar la grabación se me olvidó ajustar los canales a cero. Por eso, la CT6841A (curva roja) se desvía ligeramente respecto a las otras dos curvas de medición. Aunque no era mi intención, en este caso resulta útil para apreciar que, efectivamente, se muestran tres curvas, ya que la CT6872 (curva azul) se sitúa exactamente detrás de la CT6711 (curva verde) y, por ello, apenas se aprecia. Por eso, aquí tienes de nuevo el mismo registro, esta vez con la CT6872 en primer plano.
Tanto el CT6841A como el CT6872 son sensores de flujo cero basados en la tecnología Fluxgate; sin embargo, el «grosor» de las curvas difiere notablemente. Merece la pena fijarse en los detalles: el CT6841A (curva roja) es una pinza amperimétrica, mientras que el CT6872 (curva azul) es un transformador de inserción. Aunque los transformadores de inserción no ofrecen la flexibilidad de una pinza amperimétrica, son mucho más precisos. La diferencia resulta aún más evidente si se tiene en cuenta que el CT6841A tiene un rango de medición de hasta 20 A, mientras que el CT6872 mide hasta 50 A.
También hay que tener en cuenta que la carga utilizada en esta prueba es una bombilla de coche H7, y no un dispositivo de carga electrónico que se pueda controlar con precisión. Esto podría haber contribuido a la amplitud de las curvas de medición, sobre todo teniendo en cuenta que todos los registros se realizaron con una frecuencia de muestreo relativamente baja de 100 muestras por segundo (aunque también habría sido posible utilizar 1 MSa/s). No obstante, el «grosor» de la curva del CT6841A —es decir, la diferencia entre los valores mínimo y máximo— es de solo unos 30 mA.
Pero, repito: más de una hora de medición con una pinza amperimétrica Zero-Flux basada en un sensor Hall… y ni rastro de deriva de CC. En el vídeo se decía: «No es adecuada para mediciones de potencia, porque estas duran mucho tiempo». Una hora de medición… eso ya debería considerarse «mucho tiempo», ¿no?
Echemos un vistazo a las aplicaciones típicas de las mediciones de potencia en las que se utilizan este tipo de sensores —y que realmente duran más tiempo—: estas pinzas amperimétricas son especialmente populares en las mediciones WLTP. En este caso, los sensores no solo se instalan en el coche, sino que a menudo se colocan directamente en el compartimento del motor. ¿Y qué ocurre con los sensores que se encuentran en el compartimento del motor mientras este está en marcha? Se calientan. A veces, incluso mucho.
Como se puede ver en las imágenes de arriba, durante la medición los sensores de corriente simplemente estaban sobre la mesa. No se encontraban en el compartimento del motor de un coche, ni en una máquina, ni junto a un inversor, donde la temperatura varía con el paso del tiempo. Por lo tanto: repitamos la misma medición, pero esta vez en un entorno con temperatura variable.
Como no teníamos a mano ninguna cámara climática, un secador de pelo resultó ser una fuente de calor obvia y fácilmente disponible. Antes de reiniciar la prueba, se pusieron a cero los canales del módulo de entrada de corriente; por eso, las curvas del CT6841A y del CT6872 ahora coinciden exactamente.
En cuanto el secador calentó los sensores, se pudo observar claramente en el CT6711 cómo la curva se desviaba hacia abajo. También en los dos sensores basados en fluxgate se puede suponer un ligero cambio en las curvas; sin embargo, en este caso el consumo eléctrico de la bombilla incandescente sí que ha aumentado ligeramente, probablemente debido al calentamiento durante la prueba. Por lo tanto, la curva ligeramente ascendente del CT6841A y del CT6872 no indica una deriva del sensor, sino, sencillamente, una medición correcta.
El paso del tiempo por sí solo no provoca una deriva de CC en una pinza amperimétrica de flujo cero basada en un sensor Hall; para ello se necesitan cambios de temperatura. Sin embargo, esto no significa que las pinzas amperimétricas de Hall sean automáticamente ideales para mediciones de potencia siempre que la temperatura se mantenga constante. Otros factores, como el desfase, también desempeñan un papel importante, especialmente a frecuencias más altas. Para obtener más información o concertar una entrevista personal, no dude en ponerse en contacto con nosotros.
