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Hay varias razones para medir la corriente.
El primero y más obvio es medir la potencia requerida por un diseño. Puede ser importante saber cuánta corriente está utilizando un subsistema, para que los circuitos puedan tomar medidas dinámicas en respuesta. En la fase de diseño, saber cuánta corriente se usa en cualquier nodo puede permitir deshacerse de un componente pesado para un sustituto más pequeño, más barato y más liviano.
Dependiendo del motivo de la medición de corriente, los ingenieros también se enfrentan a múltiples métodos para medir la corriente. Entonces, ¿qué se necesitaría para "redefinir el panorama de medición actual?"
Ayer, el especialista en resistencias Reidon afirmó ofrecer un cambio de juego en el mercado de medición actual con un módulo de derivación aislado de alta potencia, el SSA Smart Shunt, que según ellos es una alternativa a los sensores de corriente de efecto Hall.

SSA Smart Shunt. Imagen utilizada por cortesía de Reidon.

Si bien Reidon no detalla cómo, exactamente, las derivaciones inteligentes rivalizan con los sensores de efecto Hall, este tema nos brinda la oportunidad de revisar algunos métodos comunes de medición actual. Si bien esta revisión no es exhaustiva de todos los métodos disponibles, le dará una idea rápida de las formas en que los ingenieros miden la corriente.

Sensores de efecto Hall

El efecto Hall describe cómo los electrones que se mueven a través de un conductor se ven afectados por la presencia de un campo magnético.

El efecto Hall sin campo magnético (arriba) versus con campo magnético (abajo). Imagen (modificada) utilizada por cortesía de Vishay

La imagen en la parte superior ilustra cómo, en ausencia de un campo magnético, no se observa diferencia de voltaje entre los lados del conductor. La imagen en la parte inferior muestra que en presencia de un campo magnético, los electrones migran y hay un diferencial de voltaje medible (VH) entre la parte superior e inferior de la tira. En el artículo técnico de Robert Keim sobre el efecto Hall, describe la física detrás de este fenómeno.
El voltaje VH, aunque generalmente es bastante pequeño, es directamente proporcional a la corriente que pasa a través del conductor. Mientras el campo magnético se mantenga estable, VH es una medida sustitutiva confiable de esa corriente.
Como ejemplo, la familia ACHS-719x de Broadcom son sensores de corriente basados ​​en efecto Hall para la detección de corriente de CA o CC en sistemas industriales, comerciales y de comunicaciones. Los dispositivos son para rangos de ± 10 A a ± 50 A y proporcionan aislamiento eléctrico.

Sensores de corriente basados ​​en bobinas Rogowski

Una bobina Rogowski funciona como un transformador de CA. En la imagen a continuación, las corrientes cambiantes que pasan a través del conductor inducen voltajes en la bobina Rogowski.

Diagrama de sensores de corriente de bobina Rogowski. Imagen utilizada por cortesía de Hioki USA

Esos voltajes son proporcionales a la tasa de cambio de la corriente a través del conductor. La integración produce un voltaje que es proporcional a la corriente de CA original que pasa a través del conductor.
La bobina flexible Rogowski de Accuenergy opera en un rango de frecuencia de 20 Hz a 5 kHZ y puede manejar corrientes que van desde 5 A hasta 50,000 A.

Sensores de corriente CT

Los sensores de transformador de corriente (CT) funcionan según un principio similar a las bobinas Rogowski.

Sensores de corriente CT. Imagen utilizada por cortesía de Hioki USA

De manera análoga a un transformador, la corriente de CA que se mide a medida que pasa a través del conductor induce un flujo magnético en el núcleo magnético. El flujo cambiante genera un voltaje en la bobina secundaria. Ese voltaje, medido a través de la resistencia de derivación, es directamente proporcional a la corriente del conductor.
Una ilustración de esto proviene de Magnelab con su UCT-1250, un transformador de corriente de núcleo sólido con una gran abertura de 1.25 pulgadas que puede funcionar con hasta 400 A.

Resistencias de derivación

Quizás el método más simple para la medición de corriente es emplear resistencias de derivación.

Shunt resistencias para medición de corriente. Imagen de la hoja de trabajo "Diseño de amperímetro"

Una resistencia de "derivación" de precisión se coloca en serie con la corriente a medir. Se mide el voltaje a través de la resistencia y, por supuesto, se conoce la resistencia. La corriente que fluye a través de la resistencia se puede determinar directamente a través de la Ley de Ohm; I = E / R.
Vishay ofrece una gama extremadamente amplia de tales resistencias de detección de corriente.

Pros y contras de los métodos de medición actuales

Por supuesto, los dos métodos de tipo transformador, la bobina Rogowski y los sensores de corriente CT, solo se pueden usar para mediciones de CA.
Los sensores de efecto Hall generalmente están construidos en material semiconductor tipo p y no en cobre. No se ven afectados por las condiciones ambientales, incluidas las vibraciones, el polvo y la humedad. También operan en un amplio rango de temperatura y pueden medir grandes niveles de corriente. Por otro lado, su precisión se ve afectada por campos magnéticos imprevistos o dispersos.
Las bobinas de Rogowski no son de circuito cerrado, sino que son bastante abiertas y flexibles. La bobina se puede colocar sobre un cable con corriente sin perturbarla. Sin embargo, la colocación puede ser crítica. Además, los diseñadores deben suministrar voltaje de funcionamiento a los circuitos integradores requeridos.
La desventaja obvia de la resistencia de derivación es la pérdida de potencia a través de ella, ya que P = I2R. Además, no existe un "transformador" inherente para proporcionar aislamiento eléctrico, por lo que la interfaz puede ser problemática.
Los sensores CT a menudo se emplean para rastrear el consumo de energía de un edificio completo. Su gran ventaja es que pueden lograr esta función sin ningún cableado directo de alto voltaje.
Como con cualquier método de diseño, su técnica de medición actual depende en gran medida de los requisitos de la aplicación.

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¿Qué método de medición de corriente usa con más frecuencia? ¿Por qué? Comparte tus experiencias en los comentarios a continuación.