Comprendiendo cómo funcionan los transformadores
1. ¿Qué tipo de entrada está tratando de controlar?
2. ¿Qué tipo de salida desea que el sensor tenga?
Si obtiene alguno de estos dos elementos de forma incorrecta, no estará satisfecho cuando se instale y use el sensor de corriente. Otras consideraciones, tales como el tamaño, el estilo, etc. son secundarios.
Los sensores de corriente más populares que vendemos esperan una entrada de corriente alterna y la salida de una tensión alterna. Aunque hay muchos medidores diferentes y cada uno tiene sus propios requisitos de entrada, la mayoría de los medidores de monitoreo de energía esperan 333 mV de corriente AC. Si su medidor espera una tensión alterna superior, podemos personalizar nuestro producto para satisfacer su necesidad. Basta con añadir una de nuestros “accesorios” a su artículo, tal como la opción de salida 0-5V. Asegúrese de que el número que usted ordene coincida con el número de sensores de corriente que usted está ordenando también.
Un transformador de corriente es un dispositivo que transforma o baja la corriente de entrada en el “bobinado primario” a una corriente alterna de igual proporción en su “bobinado secundario” o salida. De esta manera los transformadores de corriente pueden convertir una corriente potencialmente peligrosa a uno que es más manejable y más fácil de trabajar. Debido a que la corriente de salida es proporcional a la entrada, es ideal para la monitorización de energía, control de dispositivos, etc., ya que podemos saber cuál es la corriente real en el conductor primario al medir la corriente correspondiente en la salida secundaria.
Los verdaderos transformadores de corriente son dispositivos pasivos, lo que significa que no requieren alimentación externa. Por el contrario, utilizan principios electromagnéticos para funcionar. Más específicamente, por lo general contienen un núcleo laminado de material magnético de baja pérdida. A continuación, un alambre se enrolla alrededor del núcleo laminado. El número de arrollamientos o “giros”, es inversamente proporcional a la corriente deseada en el bobinado secundario, según lo expresado por la siguiente ecuación:
(Corriente Secundaria) = (Corriente Primaria) * (número de vueltas en el conductor primario / Número de vueltas en el conductor secundario). Abreviamos esto como Is = Ip * (Np / Ns)
En la mayoría de situaciones con transformadores de corriente con monitoreo de energía, el número de vueltas en el conductor primario = 1, es decir, el conductor simplemente pasa a través del orificio central del transformador, por lo que en esta situación se obtiene:
Is = Ip * (1 / Ns), o Is = Ip / Ns.
El transformador “verdadero” más común usado actualmente para el monitoreo de energía y para controles de energía, tiene una salida de corriente de 5 amperios de AC, pero también existen para corrientes de 1 amperio de corriente alterna. Habiendo dicho esto, muchos sensores de corriente en uso hoy en día utilizan un gran número de vueltas, lo que resulta en una salida de corriente muy baja. Muchas industrias prefirieren este tipo de salida, ya que es más fácil trabajar. En su lugar, lo que a menudo hacen es añadir una resistencia de “carga” al bobinado secundario para crear voltaje. El voltaje se define por la siguiente ecuación:
Tensión = Corriente * Resistencia, abreviada V = I * R
Usando esta fórmula, vamos a llegar a un sensor hipotético de corriente. Digamos que queremos producir 333mV cuando 1000Amps son “detectados” en el conductor principal, que en nuestro escenario será una barra de bus que pasa por el centro. Si el sensor de corriente dispone de 7500 vueltas, esperaríamos 1000/7500 amperios, o 133 mA de corriente si no existiera resistencia de carga. Pero en nuestro caso, queremos que 333 mV de salida, por lo que podemos dividir 333 mV / 133 mA (ó 0.333 V /0,133 A) y nos encontramos con que la resistencia de carga necesaria debe ser de 2.5 ohmios. Una vez cargado de esta manera, podemos ignorar el amperaje de salida (que es bastante pequeño después de todo) y considerar esto como un dispositivo de “salida de voltaje”. Debido a que la salida de corriente es corriente alterna (AC) el voltaje de salida también es alterna, el cual se abrevia VCA.
En general, los transformadores de corriente con una salida de 1A ó 5A no se deben dejar en circuito abierto o dejar funcionar sin una carga cuando la corriente fluye en el conductor primario. En su lugar, se debe poner en cortocircuito las terminales secundarias para evitar el riesgo de shock eléctrico. Un dispositivo llamado un bloque de cortocircuito (shorting block, en inglés) existe para este mismo propósito. Cuando se realiza la instalación de un transformador de corriente de 1A ó 5A uno tiene primero que cortar los terminales del secundario (normalmente a través de un bloque de cortocircuito mencionado), y después de que las terminales del secundario están conectadas a su carga el cortocircuito (bloque de cortocircuito) se elimina.
Sin embargo, tenemos la ventaja de que nuestro transformador de corriente de núcleo dividido tiene un circuito de protección de sobrecarga de tensión en el interior de modo que no tenemos necesidad de tomar una acción como la descrita arriba.
Los sensores de corriente con una salida de 333 mV no tienen este riesgo debido a la salida de corriente es extremadamente baja.
Los sensores de corriente que cambian el tipo de salida se denominan transductores de corriente. El sensor de corriente hipotético descrito anteriormente sería llamado con mayor precisión un transductor de corriente; sin embargo, a menudo simplemente se les llama transformadores de corriente, ya que funcionan con los mismos principios básicos que un transformador de corriente.
Un transductor de corriente modifica la entrada en un conductor primario a un tipo diferente de señal en el conductor secundario.
En el sentido más estricto, incluso los dispositivos de salida de voltaje de AC son transductores de corriente.
Así que, ¿por qué debería preocuparse? Es de suma importancia que usted comprenda el tipo de señal de entrada y el tipo de señal de salida al hacer una compra.
Más de nuestras autorizaciones de devolución de mercancía provienen de una mala interpretación de este concepto más que de cualquier otra cosa.
Los transductores pueden funcionar de forma pasiva (sin alimentación externa) o activamente con alimentación externa.
Vendemos los siguientes transductores:
1. Entrada AC Amp > AC Voltaje de salida
2. Entrada AC Amp > AC Amp de salida
3. Entrada AC Amp > DC de 4-20 mA de salida
4. Entrada AC Amp > DC voltaje de salida
5. Entrada DC Amp > DC voltaje de salida
6. Entrada DC Amp > DC Amp de salida
7. Salida Voltaje DC > DC Voltaje de salida
8. Salida Voltaje DC > DC Amp de salida9. Entrada Voltaje AC > AC Voltaje de salida10. Entrada Voltaje AC > DC 4 a 20 mAde salida#1, 2, 4, 9 pueden trabajar con su propia fuente de poder. Con #3 y #10, la potencia de excitación por lo general proviene del bucle de corriente continua que se crea con el medidor. #3, 5, 6, 7, 8, 10 pueden funcionar con la potencia del bucle de corriente directa o 24V de corriente directa.
(Abreviaturas: Corriente alterna (AC), Corriente directa (DC).
Los rangos de amperaje se utilizan para garantizar una cierta salida a una entrada dada. Por ejemplo, un dispositivo JM21N-100 proporcionará una salida de 333 mV cuando 100A es “detectado” en el conductor primario. Un dispositivo JM21N-150 es un producto idéntico, excepto por la resistencia de carga en el interior de los dos dispositivos. El JM21N-150 dará salida a 333 mVa 150 A (y 222 mV a 100 A).
Al principio muchos clientes se sorprenden al saber que un dispositivo en el rango de 3000A puede costar lo mismo que un dispositivo de 250A. Esto pasa cuando la única diferencia en los dispositivos es la resistencia de carga, por ejemplo, el JRFS-1800-250 frente al JRFS-1800-3000.
Con la mayoría de los transformadores de corriente, el producto se garantiza ser exacto con un rango dado de la corriente nominal. A menudo este rango es del 1% al 120%, aunque esto varía ligeramente en función del tipo de producto. Al usar un JM21N-100, por ejemplo, el producto será IEC61869-2 (IEC60044-1) 0.5S de exactitud de 1A hasta 120A.
Entender este rango es particularmente útil cuando se adquiere un transformador de corriente con el que se espera medir rangos inferiores la mayoría de las veces, pero que ocasionalmente presente entradas de mayor amperaje. Por ejemplo, digamos que usted está midiendo la corriente de hasta 500A, está pero usted más interesado en la lectura de un amperaje mucho más bajo, por ejemplo, en el rango de 50A. Uno podría comprar un JS36SL-600, pero el 1% de garantía de exactitud no puede ser alcanzado a los 50A. En cambio, la mejor opción sería un JS36SL 400. Éste puede medir hasta 40A con 1% de precisión y aún así será de 1% exacto hasta 520A.
Otra preocupación de los clientes es la seguridad. A menudo, la cuestión es si el dispositivo estará a salvo cuando se opere a un amperaje superior al amperaje nominal. La seguridad y el rango del amperaje de un dispositivo son dos preocupaciones diferentes. Los productos se garantiza, por supuesto, que sean seguros cuando se operan en el amperaje nominal, pero sólo porque un dispositivo objetivo nominal es de 100Ano significa que no pueda ser seguro al usar amperajes de mayor intensidad (no obstante, no será tan preciso). En su lugar, lo que determina la seguridad es el cableado interno del dispositivo, es decir, el grosor de los hilos que rodean el núcleo. Los dispositivos que tienen calificación UL han pasado pruebas que determinan este límite superior. Si el dispositivo del mismo modelo se vende con un amperaje superior a la que usted está comprando, usted puede estar seguro que el dispositivo es seguro hasta el amperaje superior. Por ejemplo, un JSC-02-050 será salvo hasta 800A debido a que un dispositivo JSC-02-800 también se vende.
Una vez un inspector encontró un JM21N-100 instalado en una línea de panel de alimentación de 200A y le dio un montón de quejas al instalador. Tomó un poco de tiempo para convencer al inspector que el JM21N-100 era seguro hasta 200A. Aunque el producto JM21N-100 probablemente no arrojaría 666 mV a 200 A, ciertamente no lo iba a fundir o algo de esa naturaleza. En este caso el instalador sabía que el cliente deseaba medir con precisión10A (muy rara vez a 200A), por lo que era más importante tener una precisión en el extremo inferior más que en el extremo superior.