En la automatización industrial, la gestión energética y la monitorización del estado de los equipos, los transmisores de corriente se utilizan comúnmente para convertir la corriente CA del lado primario en señales CC estándar, como 0–1 V, 0–5 V, 0–10 V o 4–20 mA, que pueden ser recibidas fácilmente por PLC, instrumentos o sistemas de adquisición de datos.
Según las diferencias en la forma de procesar el valor eficaz, estos transmisores suelen clasificarse como tipos de salida RMS o salida TRMS. Ambos pueden representar el valor eficaz de la corriente del lado primario como una señal CC, pero existe una diferencia significativa en su adaptabilidad a las formas de onda de entrada.
Nota: “salida CC RMS” no se refiere a medir el componente CC de la corriente, sino a representar el valor eficaz de la corriente CA mediante una señal de tensión CC o de corriente CC.
El valor RMS de una corriente CA representa el efecto térmico que produce en una carga resistiva y equivale a una determinada magnitud de corriente CC.
Se define como:
Para una onda sinusoidal estándar, la relación entre el valor RMS y el valor pico de la corriente es:
Los transmisores de corriente convierten el valor RMS medido en una señal analógica CC. Por ejemplo, para un transmisor con un rango de 0–100 A y una salida de 4–20 mA, cuando la corriente del lado primario es de 50 A, la salida teórica es aproximadamente 12 mA.
Los transmisores con salida RMS utilizados comúnmente en ingeniería suelen funcionar rectificando, filtrando y promediando la señal de entrada. El transmisor mide primero el valor medio de la forma de onda CA rectificada y luego lo convierte al valor RMS según una relación fija basada en una onda sinusoidal estándar.
Este método presenta un circuito relativamente sencillo y ofrece ventajas como bajo costo, buena estabilidad y una respuesta suave. Proporciona buenos resultados de medición para ondas sinusoidales de frecuencia industrial o corrientes CA con distorsión mínima.
Sin embargo, esta relación de conversión se basa en la suposición de que la forma de onda de entrada es cercana a una onda sinusoidal. Cuando la corriente presenta recorte, troceado, pulsos o armónicos significativos, la relación entre el valor medio rectificado y el valor RMS real cambia, y la salida del transmisor puede presentar errores significativos.
Por ejemplo, el YHDC SCT016T-D emplea un diseño abierto autoalimentado basado en el principio del transformador de corriente. Después de la rectificación y el filtrado de la señal secundaria, entrega una salida de 0–1 V CC o 0–5 V CC. No requiere fuente de alimentación externa y es adecuado para modernizaciones de paneles de distribución, monitorización del consumo energético en edificios y adquisición de datos de corriente operativa de equipos generales.
Para transmisión a larga distancia, puede utilizarse el TST016T abierto-cerrado de dos hilos para convertir los resultados de medición en una señal de 4–20 mA. La interfaz de dos hilos ofrece cableado sencillo y una gran resistencia a las interferencias, por lo que es adecuada para conectarse a PLC y sistemas de control industrial.
Para instalación centralizada dentro de armarios de control, el YHDC TCAH presenta un diseño cerrado y montaje en carril DIN, con opciones de salida de 4–20 mA o 0–10 V, lo que lo hace adecuado para nuevos armarios de distribución eléctrica, conjuntos completos de equipos y monitorización de cargas generales de frecuencia industrial.
Para barras colectoras de alta corriente, cables gruesos o aplicaciones con espacio de instalación limitado, puede utilizarse una solución con bobina Rogowski. La serie YHDC TRV02 de integradores de bobina Rogowski puede entregar una salida de 4–20 mA o 0–1 V, por lo que es adecuada para medir barras colectoras de frecuencia industrial, equipos de calefacción de alta potencia y señales CA de alta corriente con formas de onda cercanas a ondas sinusoidales.
TRMS significa True Root Mean Square (valor eficaz verdadero). Los transmisores TRMS procesan la corriente de entrada elevando al cuadrado, promediando y extrayendo la raíz cuadrada del valor, según lo define el principio del valor cuadrático medio. Por lo tanto, pueden medir no solo ondas sinusoidales estándar, sino también diversas formas de onda no sinusoidales.
Siempre que la amplitud, la frecuencia y el factor de cresta de la corriente de entrada no superen el rango especificado del producto, los transmisores TRMS pueden reflejar con mayor precisión los efectos térmicos reales causados por corrientes distorsionadas.
Por ejemplo, el YHDC THT2032 cuenta con un diseño sellado y puede entregar una salida de 4–20 mA o 0–10 V, lo que lo hace adecuado para su instalación en nuevos armarios de control o sistemas completos de equipos. En comparación con los transmisores RMS estándar, es más adecuado para variadores de frecuencia, arrancadores suaves, sistemas UPS, fuentes de alimentación rectificadoras y cargas con tiristores.
Para aplicaciones con corrientes altas o en las que los transductores estándar de lazo cerrado no son prácticos, puede utilizarse la serie YHDC TRS02 de integradores de corriente de efecto Hall. Esta serie proporciona una salida de 4–20 mA o 0–1 V y puede medir con mayor precisión corrientes CA distorsionadas, pulsadas y cargadas de armónicos, por lo que es adecuada para convertidores de frecuencia, inversores, equipos de soldadura y barras colectoras de alta corriente.
Nota: Las bobinas Rogowski no pueden medir corriente CC constante. TRMS se refiere al cálculo del valor eficaz verdadero de una forma de onda de corriente variable; no significa necesariamente que el producto pueda medir el valor eficaz verdadero de CA+CC que incluye un componente CC.
La diferencia clave entre ambas no radica en la interfaz de salida. Tanto los productos RMS como los TRMS pueden entregar señales de tensión CC o de 4–20 mA; la diferencia real radica en cómo el transmisor calcula internamente el valor cuadrático medio de la corriente de entrada.
| Elementos de comparación | Transmisor con salida RMS | Transmisor con salida TRMS |
|---|---|---|
| Métodos de procesamiento RMS | Normalmente se mide el promedio rectificado y luego se convierte según la relación de la onda sinusoidal. | El valor RMS verdadero se calcula elevando al cuadrado, promediando y extrayendo la raíz cuadrada. |
| Medición de onda sinusoidal | Precisa | Precisa |
| Medición de forma de onda distorsionada | Puede generar errores significativos. | Generalmente es más precisa. |
| Cargas aplicables | Cargas lineales o de baja distorsión, como motores de frecuencia industrial, calefacción e iluminación. | Variadores de frecuencia, rectificadores, sistemas UPS y otras cargas no lineales. |
| Complejidad del circuito | Baja | Alta |
| Costo del producto | Normalmente bajo | Normalmente alto |
| Productos destacados | SCT016T-D, TST016T, TRV02, TCAH | THT2032, TRS02 |
En aplicaciones donde la frecuencia de la red es estable y la carga consiste principalmente en resistencias, inductores y motores estándar de frecuencia industrial, la forma de onda de corriente suele ser cercana a una onda sinusoidal, y un transmisor con salida RMS es suficiente para cumplir los requisitos de monitorización.
Para modernizar circuitos de distribución eléctrica existentes, pueden utilizarse el SCT016T-D o el TST016T de tipo abierto; para instalación centralizada en armarios de control, puede utilizarse el TCAH cerrado y montado en carril DIN; y para barras colectoras de alta corriente, puede utilizarse el TRV02 combinado con una bobina Rogowski.
La salida de los variadores de frecuencia suele ser una forma de onda modulada por PWM, y la corriente puede contener componentes de alta frecuencia y armónicos significativos. Es posible que los transmisores RMS estándar no reflejen con precisión el valor cuadrático medio real; por lo tanto, deben priorizarse los productos TRMS.
Para aplicaciones de corriente baja a media e instalaciones nuevas, puede utilizarse el THT2032 cerrado; para barras colectoras de alta corriente, cables gruesos o situaciones con espacio de instalación limitado, pueden emplearse los integradores de bobina Rogowski de la serie TRS02.
Los tiristores regulan la potencia de salida ajustando el ángulo de conducción en cada ciclo. Aunque la frecuencia fundamental de la corriente sigue siendo 50 Hz o 60 Hz, la forma de onda ya no es una onda sinusoidal pura.
En estos casos, los transmisores RMS estándar pueden producir errores de medición significativos; deben utilizarse transmisores con salida TRMS como el THT2032 o la serie TRS02.
Si la señal de corriente se utiliza principalmente para determinar si el equipo está en funcionamiento o detenido, o para analizar tendencias de variación de carga, y la forma de onda medida es relativamente estable, los productos RMS suelen ser más rentables.
Si los resultados de medición se utilizan para evaluar el calentamiento de conductores, el factor de carga, las condiciones de sobrecarga o el funcionamiento de equipos de frecuencia variable, los productos TRMS pueden proporcionar datos RMS más fiables.
Tanto los transmisores de corriente RMS como TRMS pueden convertir la corriente CA del lado primario en una señal CC estándar, pero difieren en su adaptabilidad a las formas de onda de entrada.
Para cargas con formas de onda cercanas a ondas sinusoidales, como distribución eléctrica estándar de frecuencia industrial, calefacción resistiva, iluminación y motores de frecuencia industrial, pueden seleccionarse productos con salida RMS como SCT016T-D, TST016T, TRV02 o TCAH para equilibrar los requisitos de medición y los costos operativos.
Para variadores de frecuencia, sistemas UPS, inversores, equipos rectificadores, regulación de potencia controlada por tiristores, equipos de soldadura y otras cargas no lineales, deben priorizarse productos con salida TRMS como el THT2032 o el TRS02 para obtener un valor RMS de corriente que refleje con mayor fidelidad el efecto térmico real.
Sugerencia de selección: Al seleccionar un modelo, primero determine si la corriente que se va a medir es una onda sinusoidal estándar. Si la forma de onda es cercana a una onda sinusoidal, un producto RMS es suficiente; si la forma de onda presenta distorsión significativa, pulsos o armónicos, debe seleccionarse un producto TRMS.
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