CALIBRACIÓN DE PINZAS AMPERIMÉTRICAS HENRY DIAZ. Laboratorio de Electricidad de la Dirección de Metrología del INACAL 19 de Mayo del 2017

Transcripción

1 CALIBRACIÓN DE PINZAS AMPERIMÉTRICAS HENRY DIAZ Laboratorio de Electricidad de la Dirección de Metrología del INACAL 19 de Mayo del 2017

2 CALIBRACIÓN DE PINZAS AMPERIMÉTRICAS Establecer las acciones que deberán efectuarse para realizar la calibración de pinzas amperimétricas, también denominadas tenazas amperimétricas.

3 Contenido - Introducción - Documentos de referencia - Campo de aplicación - Generalidades - Método de calibración - Equipos y materiales - Preparación - Puntos de calibración - Esquema de conexión y mediciones - Toma y tratamiento de datos - Cálculo de incertidumbre - Ejemplo

4 Sistema Internacional de Unidades (SI)

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6 Jerarquía de Patrones Laboratorio de Electricidad (AC-DC) Patrones Internacionales (CENAM) Multimetro 8 ½ dígitos LE Fluke 8508A Imax: 20 A; Vmax: 1000 V; Rmax: 2 G Resistencia de 0,001 a 1 M Calibrador Multifunción LE Fluke 5520A Imax: 20 A; Vmax: 1000 V; Rmax: 1 G Multimetro 6 ½ dígitos LE Fluke 8846A Imax: 10 A; Vmax: 1000 V; Rmax: 1 G Década de Resistencias de 0,01 a 100 k LE U(R) = 0,002 k Caja de Resistencias 1 M a 10 G LE U(R) = 0,003 M Multimetro cuentas LE Fluke 189 y LE Fluke 289 Imax: 10 A; Vmax: 1000 V; Rmax: 500 M Ohmímetros digitales analógicos Telurómetros digitales analógicos Megohmetros digitales analógicos Multimetros digitales analógicos Pinzas Amperimetricas / Multimétricas Vatímetros digitales analógicos Voltímetros Amperimetros digitales analógicos Generadores / Simuladores Resistencias Décadas de Resistencias Cargas Resistivas Inductivas

7 Laboratorio de Electricidad (AC/DC) Caja de resistencia Multímetro 6 ½ dígitos Década de resistencia Bobina de corriente Multímetro cuentas Calibrador multifunción Multímetro 8 ½ dígitos Calibradores de Pinzas amperimétricas Multímetros procesos Megohmetros Telurómetros Nota: Para la calibración de multímetros digitales ver PC-021 Procedimiento para la calibración de multímetros digitales. Segunda Edición - Marzo 2016.

8 Documentos de Referencia - JCGM 200:2012. Traducción autorizada por el BIPM y JCGM. Vocabulario Internacional de Metrología - Conceptos básicos y generales, y términos asociados (VIM). 3ª edición Versión 2008 con correcciones menores. Publicado por INACAL. - EA 4/02 Expression of the Uncertainty of Measurement in Calibrations. European co-operation for accreditation (EA). December Guía para la expresión de la Incertidumbre en la medición, Indecopi. Julio Procedimiento EL-007 para la calibración de pinzas amperimétricas. CEM. Edición DIGITAL 1. - PC-021 Procedimiento para la calibración de multímetros digitales. INACAL. Segunda Edición - Marzo Model 5500A/COIL. 50-Turn Current Coil. Technical Data. FLUKE Calibration. - The design, confirmation and use of a compact Current Coil set for clampmeter calibration. Paul C. A. Roberts. Quality Assurance Manager, Fluke Precision Measurement Ltd, UK. - Traceable technique to calibrate clamp meters in AC current form 100 to 1500 A. Flavio Galliana and Pier Paolo Capra. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 61, NO. 9, September 2012.

9 Campo de Aplicación Aplica para la calibración de pinzas amperimétricas digitales, en su función de medición indirecta tanto de corriente continua como corriente alterna por medio de sus tenazas mediante el uso de un calibrador eléctrico multifunción y una bobina de corriente de 50 vueltas. Aplicable a la calibración de pinzas amperimétricas con capacidad para medir magnitudes normalmente en los siguientes rangos: Utilizando un calibrador: Corriente de 0,1 ma hasta 20 A (en alterna a 60 Hz) Utilizando un calibrador y bobina de corriente de 50 vueltas: Corriente de 0,2 A hasta 1000 A (en alterna a 60 Hz) Utilizando un calibrador Utilizando un calibrador y bobina de corriente

10 Generalidades Pinzas del tipo transformador de corriente

11 Generalidades Pinzas de efecto Hall

12 Generalidades Especificaciones técnicas de algunos calibradores multifunción Time Electronics 9780 Clamp Meter Adaptor Para mayor detalle ver:

13 Generalidades Especificaciones técnicas de algunos calibradores multifunción Transmille 2/10/50 Turn 30 A (1500A Simulated) Clamp Coil Adapter EA002 Para mayor detalle ver:

14 Generalidades Especificaciones técnicas de algunos calibradores multifunción Fluke Model 5500A/COIL 50-Turn Current Coil Para mayor detalle ver:

15 Método de calibración La calibración de las pinzas amperimétricas se realizará por el método indirecto, el cual se basa en generar una corriente conocida (como máximo 20 A) mediante un calibrador multifunción (que actuará como fuente de corriente). Con esta corriente se alimenta una bobina de corriente que tiene un número de vueltas conocido (generalmente de 50 vueltas). La pinza a calibrar se coloca alrededor de la bobina que se usa para conseguir un efecto multiplicativo, de forma que la corriente medida por la pinza debe ser igual a la corriente generada por el calibrador multiplicado por el número de vueltas de la bobina. Con el calibrador multifunción y la bobina de corriente de 50 vueltas es posible generar corrientes hasta 1000 A, tanto en corriente continua como en alterna. Calibrador multifunción bobina de corriente de 50 vueltas

16 Equipos y materiales Para realizar la calibración se requiere contar con un sistema de medida compuesto por los siguientes equipos: - Calibrador multifunción - Bobina de corriente de 50 vueltas Como materiales y/o equipos auxiliares se requiere: - Cables de corriente que soporten por lo menos 20 A - Termohigrometro Termohigrometro Calibrador multifunción bobina de corriente de 50 vueltas

17 Equipos y materiales bobina de corriente de 25 vueltas bobina de corriente de 50 vueltas Para realizar la calibración de pinzas amperimétricas con un alcance mayor a 1000 A es necesario utilizar amplificadores de transconductancia que suministran una corriente de salida proporcional a la tensión aplicada con el calibrador a su entrada (actualmente hasta 120 A según la capacidad del equipo). Entonces con el uso de bobinas de corriente (usualmente de 25 y 50 vueltas) es posible conseguir una corriente de hasta 6000 A. Amplificador de transconductancia bobina de corriente de 25 vueltas Pinza amperimétrica También puede ser usado para el tema de calidad de energía Calibrador multifunción bobina de corriente de 50 vueltas

18 Preparación Antes de iniciar la calibración se comprobará que: - La pinza amperimétrica está identificada de forma permanente con su marca, modelo y número de serie correspondiente, o con un código interno del propietario. - Se cuenta con el manual de la pinza amperimétrica a calibrar, para familiarizarse con su manejo y fijar los errores máximos permitidos del instrumento según el fabricante. - El buen estado de la batería, siguiendo las instrucciones del manual de la pinza amperimétrica a calibrar. - La pinza amperimétrica está en buen estado según lo indicado en su manual. Se comprobará el correcto cierre de las tenazas (mordazas) de la pinza. Si las tenazas se encuentran rotas no será posible la calibración. - Se colocará el conductor por el que se hace pasar la corriente perpendicular a la superficie definida por las tenazas de la pinza y por su centro. Se evitará la presencia de cualquier otro conductor u objeto metálico en la proximidad de la pinza para evitar distorsiones en el campo magnético (a una distancia libre de 40 cm). - De ser necesario para las pinzas de corriente continua previo al inicio de la calibración, se procederá a la desmagnetización del núcleo, para ello después de aplicar una corriente próxima al fondo de escala de la pinza se retirará la pinza del conductor se abrirá y cerrarán sus tenazas (mordazas) de forma brusca de tres a cinco veces. - Las pinzas de corriente continua se orientarán siempre de forma que las lecturas sean positivas. Si las pinzas de corriente continua lo requieren, se realizará el ajuste del cero eléctrico antes de realizar la calibración.

19 Puntos de calibración Para instrumentos que cuentan con varios rangos de medición (por ejemplo de 40 A; 400 A; 1000 A) el valor del 10% del último rango (de 1000 A) se podrá considerar como el valor del rango anterior (de 400 A) o en todo caso el 50% del rango. La siguiente consideración se debe tener en cuenta para evitar que se repitan puntos de calibración pertenecientes a otros rangos especialmente cuando se utilice la función de medición automática del instrumento.

20 Esquemas de conexión y mediciones Colocar la pinza amperimétrica de tal manera que se encuentre centrada en la bobina de corriente o al cable cortocircuito a la salida del patrón. Para el caso de la bobina de corriente seleccionar la función LCOMP on. Luego seleccionar la corriente deseada. Si la medición se realiza en corriente alterna seleccionar la frecuencia de 60 Hz. Calibrador multifunción Calibrador multifunción bobina de corriente bobina de corriente Nota: Las conexiones y desconexiones se realizarán sin presencia de corriente en el calibrador multifunción presionando la tecla borrado del calibrador (RESET) y comprobando que la señalización que indica que no hay señal en los bornes de corriente del calibrador está activa (STANDBY).

21 Toma y tratamiento de datos

22 Toma y tratamiento de datos

23 Toma y tratamiento de datos

24 Cálculo de incertidumbre

25 Cálculo de incertidumbre

26 Cálculo de incertidumbre Especificaciones Calibrador multifunción Fluke 5520A Especificaciones Bobina de corriente Fluke 5500A/COIL

27 Ejemplo

28 Gracias Consultas a: