Autor Tema: Medidor de corriente diferencial  (Leído 4232 veces)

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

Desconectado AficionJubilado

  • PIC10
  • *
  • Mensajes: 3
Medidor de corriente diferencial
« en: 23 de Enero de 2020, 17:53:31 »
Hola a todos, me gustaría a ver si alguien me da alguna idea.

Estoy realizando un medidor diferencial de corriente, algo parecido a lo que hace el diferencial de tu casa, pero quiero hacerlo de forma no invasiva con transformadores toroidales, se que se puede hacer por que se pueden comprar por ahi en algunas empresas de seguridad eléctrica, creo que lo usan para medir el aislamiento de los cascos de los barcos o algo así.

el problema que quiero medir una intensidad diferencial de unos 5mA, así que introduzco los dos cables neutro y linea por el toroidal y lo que me de la medida pues esa es la intensidad diferencial para simularlo uso reles asi:

 

* Sin título.jpg
(65.83 kB, 1371x541 - visto 749 veces)


esta hecho en paint espero que se entienda, no soy muy bueno con los dibujos  :D :D

las resistencias de las izquierda mas los reles, digamos que es un inyector de intensidad diferencial, y la resistencia de la derecha simularía una fuga, en este ejemplo se cerraria k2 produciendo una intensidad que va desde L a N, las resistencias las tengo ajustadas para que pasen 5 mA

el problema, que la mayoria de transformadores toroidales que encuentro que tiene algo de precisión suelen ser de 1000:1 por lo tanto 5mA se convierten en 5uA y medir 5uA no es facíl, parece incluso que muchos transformadores no son capaces de medirlo.


sabeis de algun toroidal que pueda medir 5mA por el primario?

un saludo y un gusto.

Desconectado AficionJubilado

  • PIC10
  • *
  • Mensajes: 3
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #1 en: 23 de Enero de 2020, 18:53:22 »
Como creo que no me he explicado muy bien, pongo un ejemplo de uno que se usa para medir que no haya un fallo diferencial en los cargadores de coches electricos, mirad que sencillito parece:

tiene una resolución de 0,2mA y mide corrientes diferenciales de +-300mA. ¿como lo consiguen? y ahora que me doy cuenta, mide desde DC hasta 2KHz. ¿eso es un toroidal o me estoy equivocando y es otra cosa?

https://www.bender.de/fileadmin/content/Products/d/e/RCMB104_D00294_D_XXEN.pdf


Desconectado AficionJubilado

  • PIC10
  • *
  • Mensajes: 3
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #2 en: 23 de Enero de 2020, 19:12:01 »
Puede ser que no sea un toroidal de medida si no que sea esto? Alguien podria aclaramelo y en caso afirmativo explicarme el principio físico de medir asi la corriente diferencial?


Desconectado Eduardo2

  • PIC24H
  • ******
  • Mensajes: 1004
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #3 en: 23 de Enero de 2020, 20:03:52 »
Es para medir la corriente de fuga pero en corriente continua.


El principio de funcionamiento es el siguiente:

-  U1 y sus componentes asociados forman oscilador de onda cuadrada.

-  Cuando hay pérdida (ip)  se produce una magnetización del núcleo de ferrite haciendo que los semiciclos del oscilador ya no sean simétricos.

-  Debido a que los semiciclos ya no son iguales, en Vst tendremos una señal con una cierta componente continua.  Esta señal se pasa por un filtro pasabajo de 1er orden (para quedarnos con la componente continua) y su integral es la corriente que se inyecta al núcleo , corriente que se opone a ip  -->  El sistema evoluciona hasta que ip = Nt*it 

Desconectado glomunmul

  • PIC10
  • *
  • Mensajes: 9
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #4 en: 28 de Enero de 2020, 08:02:11 »
Buenas!

Soy estudiante de electrónica y nueva en estos temas y me surgen un par de dudas respecto a este tema que no tengo claro (no sé si serán dudas muy tontas):

- Se debería utilizar un transformador de intensidad de gran precisión no? Es decir, ip sería una intensidad bastante pequeña por lo que el transformador debería detectar estas pequeñas variaciones de la intensidad.

- Se podrían detectar con los transformadores de intensidad las corrientes de fuga inyectando directamente intensidad en alterna?

- Existe algún otro tipo de transformador con el que se pueda medir estas corrientes?

Agradecería cualquier respuesta y/o aclaración con la que me ayudeis.

Muchas gracias! ^^

Desconectado Eduardo2

  • PIC24H
  • ******
  • Mensajes: 1004
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #5 en: 28 de Enero de 2020, 09:44:27 »
...
- Se debería utilizar un transformador de intensidad de gran precisión no? Es decir, ip sería una intensidad bastante pequeña por lo que el transformador debería detectar estas pequeñas variaciones de la intensidad.
Cuando son corrientes pequeñas se necesita una baja relación de transformación, esto hace que en lugar de que el primario de 1 vuelta sea necesario varias, pero pueden llegar a ser tantas (ej: 100) que en lugar de cable arrollado sean dos bobinados mas.

Citar
- Se podrían detectar con los transformadores de intensidad las corrientes de fuga inyectando directamente intensidad en alterna?
Si, teniendo en cuenta que si la corriente a detectar es baja, arrollando cable no vas a llegar.

Citar
- Existe algún otro tipo de transformador con el que se pueda medir estas corrientes?
Son "TI diferenciales"  (https://www.ams-messtechnik.de/en/shop/current-transformers/differential-current-transformer-type-a-series-dact/) , aunque el del link no es para corrientes de fuga (mA).

Si por ejemplo, quisieras uno para corrientes de fuga en un sistema trifásico+neutro, pues bobinás 4 bobinas iguales + una 5ta lectora. 
Cuando no hay pérdida la suma de las corrientes es 0 y por lo tanto los flujos se cancelan.  Cuando hay pérdida, la suma deja de ser 0 y se te induce corriente en la bobina lectora.

Por las dudas aclaro: En transformadores de intensidad el secundario nunca debe estar abierto, debe tener una resistencia de carga de bajo valor.



Desconectado glomunmul

  • PIC10
  • *
  • Mensajes: 9
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #6 en: 28 de Enero de 2020, 11:02:49 »
Muchas gracias Eduardo2,

Me gustaría estudiar como funcionan estos transformadores diferenciales en profundidad, porque no consigo entender del todo la imagen que puso AficionJubilado y la explicación de la corriente de fuga en continua y lo de la onda cuadrada, ya que yo solo conozco un poco los toroidales convencionales.

Sabes de alguna fuente fiable donde buscar esta información? Para buscar funcionamiento, formación, tecnologías, proveedores...

Desconectado Eduardo2

  • PIC24H
  • ******
  • Mensajes: 1004
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #7 en: 28 de Enero de 2020, 12:33:13 »
..
Me gustaría estudiar como funcionan estos transformadores diferenciales en profundidad, porque no consigo entender del todo la imagen que puso AficionJubilado y la explicación de la corriente de fuga en continua y lo de la onda cuadrada, ya que yo solo conozco un poco los toroidales convencionales.
El secreto en ese circuito es usar un núcleo saturable, el resto es una manera ingeniosa de aprovecharlo.

Citar
Sabes de alguna fuente fiable donde buscar esta información? Para buscar funcionamiento, formación, tecnologías, proveedores...

No, fuera de lo obvio de googlear electrical measurement current transformer.

Desconectado glomunmul

  • PIC10
  • *
  • Mensajes: 9
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #8 en: 29 de Enero de 2020, 08:22:52 »
Buscando por la web de la imagen que subio AficionJubilado, he encontrado un producto similar a lo que quiero, que sería un localizador de fallos.

Viendo como funciona, (https://www.bender.es/fileadmin/content/Products/m/es/EDS309x_D00012_M_XXES.pdf , pag15 en adelante), explica el principio de funcionamiento y utiliza los siguientes esquemas.

 

* imagen2.JPG
(26.3 kB, 715x385 - visto 682 veces)


 

* imagen1.JPG
(36.55 kB, 758x385 - visto 673 veces)


Lo que dice que hace es lo siguiente:

- Cierra el circuito a tierra e inyecta una corriente de prueba que no supere unos 10-25 mA.

- Con el EDS195P mide la intensidad para detectar el fallo.

Mis dudas son:

- El EDS195P es un transformador de corriente? Está midiendo esos 10-25 mA?
- Sería lo mismo que lo de la imagen de la corriente diferencial de AficionIngeniero?

También he encontrado que se puede detectar el fallo sin inyectar corriente desde otro produco, sino desde la propia red.

 

* imagen3.JPG
(93.33 kB, 775x890 - visto 637 veces)


- Estaría midiendo en corriente alterna el fallo?
- Si está pasando los dos cables, puede medir la intensidad diferencial?

Son muchas preguntas, pero es que por mucho que leo e investigo me saltan las dudas xD


Desconectado Eduardo2

  • PIC24H
  • ******
  • Mensajes: 1004
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #9 en: 29 de Enero de 2020, 09:06:23 »
...
- Estaría midiendo en corriente alterna el fallo?

Si, a diferencia del circuito de AficionJubilado que solo mide en continua.

Citar
- Si está pasando los dos cables, puede medir la intensidad diferencial?
Es la manera de medirla. Si fuera un motor trifásico deberías pasar las tres fases y si fuera una máquina que necesita trifásica+neutro los 4 cables.

Desconectado glomunmul

  • PIC10
  • *
  • Mensajes: 9
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #10 en: 29 de Enero de 2020, 09:43:40 »
...
- Estaría midiendo en corriente alterna el fallo?

Si, a diferencia del circuito de AficionJubilado que solo mide en continua.

Si se pasa por este circuito una corriente en alterna que pasaría? la discriminaría? Porque si la discrimna bastaría con inyectar una corriente continua sobre la alterna y ya detectaría la fuga.

Citar
- Si está pasando los dos cables, puede medir la intensidad diferencial?
Es la manera de medirla. Si fuera un motor trifásico deberías pasar las tres fases y si fuera una máquina que necesita trifásica+neutro los 4 cables.


Pero el problema sería si quiero medir una diferencia de 5 mA en el primario, y los toroidales son de relación 1:50-1:100-1:1000, todavía se reduce más está intensidad, más el error que se le añade.

Resumiendo, lo que querría hacer es un transformador diferencial como estos de bender

 

* imagen 7.JPG
(133.2 kB, 1702x796 - visto 611 veces)


Y en las caracteristicas pone que tiene varias conexiones:

 

* imagen 8.JPG
(40.46 kB, 908x284 - visto 661 veces)


Por tanto, en las caracteristicas se ve que tiene varios devanados y no es un toroidal normal, por eso me ha llamado tanto la atención el circuito de AficionJubilado, porque tiene solo dos devanados.

Estoy intentando solucionar esto para mi proyecto final y es que me tiene atascada.

Desconectado Eduardo2

  • PIC24H
  • ******
  • Mensajes: 1004
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #11 en: 29 de Enero de 2020, 14:56:19 »
...
Pero el problema sería si quiero medir una diferencia de 5 mA en el primario, y los toroidales son de relación 1:50-1:100-1:1000, todavía se reduce más está intensidad, más el error que se le añade.

Resumiendo, lo que querría hacer es un transformador diferencial como estos de bender

Ese de Bender mide pérdidas tanto en continua como en alterna y el rango es de +/-300mA   ¿Eso mismo querés hacer?


Citar
Y en las caracteristicas pone que tiene varias conexiones:

Por tanto, en las caracteristicas se ve que tiene varios devanados y no es un toroidal normal, por eso me ha llamado tanto la atención el circuito de AficionJubilado, porque tiene solo dos devanados.
El tercer bobinado es para inyectar una corriente de calibración.  Como la señal es de tan bajo nivel necesita poder corregir manual o automáticamente ganancia y offsets.

Citar
Estoy intentando solucionar esto para mi proyecto final y es que me tiene atascada.

A ver...

- Querés medir pérdidas de CC, CA o ambas?
- Las corrientes nominales de que valores son?
- Las corrientes de pérdida a detectar de que orden son?

Desconectado glomunmul

  • PIC10
  • *
  • Mensajes: 9
Re:Medidor de corriente diferencial
« Respuesta #12 en: 06 de Febrero de 2020, 08:41:46 »
Perdón por no responder antes Eduardo2, pero he estado releyendo y recopilando toda la información que tengo hasta la fecha para ponerlo de la forma más resumida y clara posible. Esto me ha servido para aclararme e incluso resolver dudas.

Yo lo que estoy intentando hacer es un localizador de fallos. Es decir, si se produce una derivación a tierra, saber por donde se está produciendo.

Cojo el esquma de Bender para explicar lo que sería el funcionamiento que tengo en mente:

 

* esquema.jpg
(21.58 kB, 567x346 - visto 670 veces)

 
El sistema estaría compuesto por los siguientes elementos (si no me equivoco en la interpretación):

- Una fuente de alimentación o transformador (1), que alimenta el sistema a 230 V AC.
- Desde este transformador se alimenta a un motor, o cualquier otra máquina (2).
- Cuando el motor/máquina tiene una derivación a tierra, se puede modelar como una resistencia a tierra  RF (3) de valor desconocido.
- Para detectar este fallo, hay un sistema compuesto por un switch analógico (4) que conecta las dos líneas de la corriente alternativamente para inyectar una intensidad de valor conocido a través  del sistema.
- El transformador de intensidad sería el encargado de detectar la intensidad que va pasando por este sistema (5).

Por tanto:

- La intensidad que se mide de esta forma, tiene que ser corriente alterna. (Si no me equivoco)

- Las intensidades para detectar fallos de aislamiento, están sujetas a diferentes normativas según el ámbito donde se vaya a utilizar. Por tanto, esta intensidad, tiene que ser bastante pequeña, en torno a 5-25 mA según he estado buscando.

- Lo que se usa debería ser un transformador de intensidad para medir esas intensidades tan pequeñas. Mi problema es que no sé que tipo de transformador. Es decir, puede ser un transformador de medida normal y corriente, como los que se pueden comprar en mouser o un sitio de estos, o debe ser uno más especializado?? Estoy buscando información sobre los transformadores de intensidad split core  o zero-sequence que leo en algunos lados, pero sigo con la duda.

- Otro problema es que si las intensidades son tan pequeñas, las relaciones de los transformadores no deberían ser demasiado grandes, ya que 5 mA/1000 son 5 uA, que despues habría que intentar amplificar con el menor ruido posible. Para las amplificaciones, he visto un componente en texas instruments, que sería el INA186, que tiene diferentes ganancias y la mejor característica que le veo, es que tiene un input bias current muy bajo, por lo que no introduce demasiado ruido y lo podría adaptar para medir con un ADC.

Perdona de nuevo por tardar en responder, pero he estado investigando por muchos sitios y prefería dar respuestas claras que reliandolo todo xD




 

anything