En ingeniería eléctrica y electrónica , una pinza amperimétrica , también conocida como sonda de corriente , es un dispositivo eléctrico con mordazas que se abren para permitir sujetar alrededor de un conductor eléctrico. Esto permite medir la corriente en un conductor sin necesidad de hacer contacto físico con él, ni desconectarlo para insertarlo a través de la sonda.
Las pinzas amperimétricas se utilizan normalmente para leer la magnitud de la corriente alterna (CA) y, con instrumentación adicional, también se pueden medir la fase y la forma de onda . Algunas pinzas amperimétricas pueden medir corrientes de 1000 A y más. Las abrazaderas de efecto Hall y de paletas también pueden medir corriente continua (CC).
Una forma común de pinza amperimétrica comprende un anillo partido hecho de ferrita o hierro dulce. Una bobina de alambre se enrolla alrededor de una o ambas mitades, formando un devanado de un transformador de corriente . El conductor alrededor del cual está sujeto forma el otro devanado. Como cualquier transformador, este tipo funciona sólo con CA o formas de onda de pulso, y algunos ejemplos se extienden hasta el rango de megahercios.
Al medir corriente, el conductor sujeto forma el devanado primario y la bobina forma el secundario.
Este tipo también se puede utilizar a la inversa, para inyectar corriente en el conductor, por ejemplo en pruebas de susceptibilidad de compatibilidad electromagnética para inducir una corriente de interferencia . Normalmente, la sonda de inyección está diseñada específicamente para este fin. En este modo, la bobina forma el primario y el conductor de prueba el secundario.
En el tipo de paleta de hierro, el flujo magnético en el núcleo afecta directamente a una paleta de hierro en movimiento, lo que permite medir tanto CA como CC, y proporciona un verdadero valor cuadrático medio (RMS) para formas de onda de CA no sinusoidales. Debido a su tamaño físico, generalmente se limita a frecuencias de transmisión de energía de hasta aproximadamente 100 Hz.
La veleta generalmente se fija directamente al mecanismo de visualización de una pinza amperimétrica analógica (puntero móvil). La calibración del instrumento es claramente no lineal.
El tipo de efecto Hall es más sensible y puede medir tanto CC como CA, [1] en algunos ejemplos hasta el rango de kilohercios (miles de hercios). Este tipo se usaba a menudo con osciloscopios y con multímetros digitales computarizados de alta gama; sin embargo, se están convirtiendo en un lugar común para un uso más general.
El sensor de corriente de bobina de Rogowski se asemeja en apariencia y función a una pinza amperimétrica . Este transformador sin núcleo se utiliza en pinzas amperimétricas y registradores de monitoreo de energía. Tiene la ventaja de una mejor linealidad, no tiene núcleo que saturar, puede hacerse flexible y no requiere ningún contacto magnético o eléctrico en el extremo de apertura. [2] La bobina de Rogowski proporciona un voltaje proporcional a la tasa de cambio de corriente en el cable primario, por lo que se necesita más procesamiento de señal antes de que se puedan mostrar los valores detectados.
Un medidor eléctrico con pinza amperimétrica de CA integral se conoce como pinza amperimétrica, amperímetro de pinza, probador de pinzas o, coloquialmente, pinza amperimétrica.
Una pinza amperimétrica mide la suma vectorial de las corrientes que fluyen en todos los conductores que pasan por la sonda, que depende de la relación de fases de las corrientes. Normalmente sólo se pasa un conductor a través de la sonda. En particular, si la abrazadera se cierra alrededor de un cable de dos conductores que transporta energía al equipo, la misma corriente fluye por un conductor y sube por el otro; el medidor lee correctamente una corriente neta de cero. Como los cables eléctricos para equipos tienen ambos conductores aislados (y posiblemente un cable de tierra) unidos entre sí, las pinzas amperimétricas a menudo se usan con lo que es esencialmente un cable de extensión corto con los dos conductores separados, de modo que la abrazadera se pueda colocar alrededor de un solo conductor de esta extensión.
Un desarrollo relativamente reciente es una pinza amperimétrica multiconductor con varias bobinas sensoras alrededor de las mordazas de la pinza. Esto podría sujetarse alrededor de cables monofásicos estándar de dos o tres conductores para proporcionar una lectura de la corriente que fluye a través de la carga, [3] sin necesidad de separar los conductores. Sin embargo, el mecanismo de detección particular es más propenso a mediciones erróneas y se requiere una operación cuidadosa. [4]
La lectura producida por un conductor que transporta una corriente muy baja se puede aumentar enrollando el conductor varias veces alrededor de la pinza; la lectura del medidor dividida por el número de vueltas es la corriente, [5] con cierta pérdida de precisión debido a efectos inductivos.
Los electricistas utilizan pinzas amperimétricas, a veces con la pinza incorporada a un multímetro de uso general .
Es sencillo medir corrientes muy altas (cientos de amperios) con el transformador de corriente adecuado. La medición precisa de corrientes bajas (unos pocos miliamperios) con una pinza para transformador de corriente es más difícil. El alcance de cualquier medidor se puede ampliar pasando el conductor a través de la mandíbula varias veces. Por ejemplo, un medidor de 0 a 200 A se puede convertir en un medidor de 0 a 20 A enrollando el conductor 10 veces alrededor del núcleo de la mandíbula.
Las pinzas amperimétricas menos costosas utilizan un circuito rectificador que en realidad lee la corriente media, pero está calibrado para mostrar la corriente RMS correspondiente a la media medida, dando una lectura RMS correcta solo si la corriente es una onda sinusoidal . Para otras formas de onda, las lecturas serán incorrectas; Cuando estos medidores más simples se utilizan con cargas no sinusoidales, como los balastros utilizados con lámparas fluorescentes o lámparas de descarga de alta intensidad o la mayoría de los equipos informáticos y electrónicos modernos, las lecturas pueden ser bastante inexactas. Los medidores que responden a valores eficaces verdaderos en lugar de a la corriente media se describen como "valores eficaces verdaderos".
Las unidades de efecto Hall portátiles típicas pueden leer corrientes tan bajas como 200 mA, y hay disponibles unidades que pueden leer hasta 1 mA.
El amperímetro de prueba de pinzas Columbia (ilustrado) es un ejemplo del tipo de paleta de hierro, que se utiliza para medir grandes corrientes de CA de hasta 1000 amperios. Las mordazas de hierro del medidor dirigen el campo magnético que rodea al conductor hacia una paleta de hierro que está unida a la aguja del medidor. La paleta de hierro se mueve en proporción a la fuerza del campo magnético y, por tanto, produce una indicación del medidor proporcional a la corriente. Este tipo de amperímetro puede medir corrientes CA y CC y proporciona una medición de corriente RMS real de formas de onda CA no sinusoidales o distorsionadas. Se pueden instalar movimientos de medidor intercambiables en el conjunto de sujeción para proporcionar varios valores de corriente a escala completa de hasta 1000 amperios. La paleta de hierro está en un pequeño cilindro que se inserta en un espacio en el extremo articulado de las mordazas con abrazadera. Hay varios tamaños de mordazas disponibles para sujetar conductores grandes y barras colectoras de hasta 4+1 ⁄ 2 pulgadas (110 mm) de ancho. [5] Como muestra la ilustración, la escala es muy no lineal y no es adecuada para medir corrientes bajas, con corrientes de menos de la mitad de la deflexión total de la escala apiñadas en una sección corta del dial.
Las sondas de pinza se utilizan con algunos medidores para medir la potencia y la energía eléctrica . La pinza mide la corriente y otros circuitos el voltaje ; la verdadera potencia es el producto del voltaje instantáneo y la corriente integrada durante un ciclo . Los contadores integrales diseñados para medir muchos parámetros de la energía eléctrica ( factor de potencia , distorsión , potencia instantánea en función del tiempo, relaciones de fase , etc.), utilizan este principio. Se utiliza una sola pinza para mediciones monofásicas; Con un instrumento adecuado de tres pinzas se pueden realizar mediciones en sistemas de potencia trifásicos .
