Reducción de la capacidad nominal de los sensores de corriente: ¿qué es y por qué se hace?
En un artículo sobre la medición de corriente continua y el ancho de banda, escribí que «la reducción de la capacidad nominal de un sensor de corriente y el ancho de banda de dicho sensor no tienen nada que ver entre sí».
Bandbreite und Derating – zwei unterschiedliche Dinge
Die Bandbreite eines Stromsensors beschreibt, wie schnell er auf Änderungen im Strom reagieren kann. Wie bei einem Oszilloskop legt sie fest, bis zu welcher Frequenz das Ausgangssignal noch dem Eingangsstrom folgt – und ab wann es um –3 dB abgesenkt ist.
Das Derating beantwortet dagegen eine andere Frage:
Welcher Eingangsstrom ist bei welcher Frequenz noch zulässig?
Beispiel: die Derating-Kurve des CT6877A
Ein Blick auf die Frequenz-Derating-Kurve des HIOKI Zero-Flux-Stromsensors CT6877A macht das deutlich.
Die Datenblätter nennen einen maximalen Eingangsstrom von 2000 A und eine Bandbreite von 1 MHz. Diese Werte gelten für den Dauerbetrieb bei einer maximalen Umgebungstemperatur von 85 °C (orange Linie). Bei niedrigerer Temperatur – wie in der blauen Linie dargestellt – liegt der zulässige Strom höher.
Bis etwa 300 Hz bleibt der maximal zulässige Eingangsstrom konstant. Ab dort fällt er ab:
- bei 10 kHz sind es nur noch 600 A
- bei 1 MHz lediglich 10 A
Warum sinkt der zulässige Strom?
Die Kurve zeigt den Grund recht deutlich: Wärme.
Bei niedrigerer Umgebungstemperatur darf mehr Strom fließen (blaue Linie), bei höherer Temperatur entsprechend weniger (orange Linie).
Die Umgebungstemperatur ist jedoch nur ein Faktor. Wichtiger sind die Verlustwärme in der Elektronik sowie zusätzliche Erwärmung durch Wirbelströme bei höheren Frequenzen.
Wann ist das relevant?
Bei der Messung von 50-Hz-AC-Strömen mit ein paar Oberwellen oder DC-Strömen aus einer Batterie spielt das Derating in der Regel keine große Rolle. Ganz anders sieht es aus, wenn Ströme am Ausgang eines Wechselrichters erfasst werden.
Im Leistungsprofil eines Wechselrichters liegt die höchste Energie meist in einem Frequenzbereich, in dem das Derating noch nicht greift. Aber gerade im Bereich der Schaltfrequenz ist es entscheidend, dass auch kleinere Stromanteile präzise gemessen werden – insbesondere bei der Leistungsanalyse.
Mit modernen Technologien wie SiC und GaN steigen die Schaltfrequenzen, und damit wächst die Bedeutung von Sensoren, deren Derating-Kurve solche Frequenzen zuverlässig abdeckt.
Sensoren im Wandel: ein Blick zurück
Die Anforderungen an das Derating haben sich über die Jahre deutlich verändert.
Ein Beispiel:
- Die CT6844-05 war für 500 A spezifiziert und erlaubte bei 20 kHz noch 100 A – ein beachtlicher Wert für eine Stromzange mit geteiltem Magnetkern.
- Ihr Nachfolger, die CT6844A, hat ebenfalls 500 A als Maximalwert, liegt bei 20 kHz aber schon bei rund 250 A.
Das zeigt, wie sich die Technik weiterentwickelt hat, um den steigenden Frequenzen moderner Anwendungen gerecht zu werden.
Zero-Flux-Stromsensoren: Wie in „Zurück in die Zukunft“?
Fazit
Das Derating beschreibt den maximal zulässigen Eingangsstrom eines Stromsensors über die gesamte Bandbreite. Die Derating-Kurve ist ein zentrales Werkzeug, um sicherzustellen, dass auch höhere Frequenzanteile zuverlässig gemessen werden können.
Die in diesem Artikel genannten Beispiele stammen aus der Familie der Zero-Flux-Stromzangen. Woher der Name „Zero Flux“ stammt, wird in diesem Artikel erläutert:
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CT6844A
HIOKI CT6844A - Pinza amperimétrica de alta precisión para CA/CC, 500 A / 500 kHz
Pinza amperimétrica de CA/CC con tecnología avanzada «fluxgate», corriente nominal de 500 A, precisión básica de ±0,2 % de la lectura, amplio rango de temperaturas de -40 °C a 85 °C, amplio ancho de banda desde CC hasta 500 kHz, diámetro máximo del conductor de 20 mm y longitud del cable de 3 m
CT6877A
HIOKI CT6877A - Sensor de corriente CA/CC, 2000 A / 1 MHz
Los sensores de corriente CA/CC de paso de Hioki son dispositivos de alta gama diseñados para su uso con medidores de potencia, HiCorders con memoria y osciloscopios de alto rendimiento.
CT6841A
HIOKI CT6841A - Pinza amperimétrica de alta precisión para CA/CC, 20 A / 2 MHz
Pinza amperimétrica de CA/CC con tecnología avanzada «fluxgate», corriente nominal de 20 A, precisión básica de ±0,2 % de la lectura, amplio rango de temperaturas de -40 °C a 85 °C, amplio ancho de banda desde CC hasta 2 MHz, diámetro máximo del conductor de 20 mm y longitud del cable de 3 m
CT6843A
HIOKI CT6843A - Pinza amperimétrica de alta precisión para CA/CC, 200 A / 700 kHz
Pinza amperimétrica de CA/CC con tecnología avanzada «fluxgate», corriente nominal de 200 A, precisión básica de ±0,2 % de la lectura, amplio rango de temperaturas de -40 °C a 85 °C, amplio ancho de banda desde CC hasta 700 kHz, diámetro máximo del conductor de 20 mm y longitud del cable de 3 m
CT6845A
HIOKI CT6845A - Pinza amperimétrica de CA/CC, Fluxgate, 500 A / 200 kHz
Pinza amperimétrica de CA/CC con tecnología avanzada «fluxgate», corriente nominal de 500 A, precisión básica de ±0,2 % de la lectura, amplio rango de temperaturas de -40 °C a 85 °C, ancho de banda de CC a 200 kHz, diámetro máximo del conductor de 50 mm y longitud del cable de 3 m.
CT6846A
HIOKI CT6846A - Pinza amperimétrica de alta precisión para CA/CC, 1000 A / 100 kHz
Pinza amperimétrica de CA/CC con tecnología avanzada «fluxgate», corriente nominal de 1000 A, precisión básica de ±0,2 % de la lectura, amplio rango de temperaturas de -40 °C a 85 °C, ancho de banda de CC a 100 kHz, diámetro máximo del conductor de 50 mm y longitud del cable de 3 m
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CT6875A
HIOKI CT6875A - Sensor de corriente CA/CC, 500 A / 2 MHz
El sensor de corriente CA/CC CT6875 de HIOKI está diseñado para realizar mediciones precisas de corriente en un amplio rango de frecuencias, desde CC hasta 2 MHz (modelo CT6875-01: desde CC hasta 1,5 MHz). Con una corriente nominal de 500 A, resulta ideal para I+D, evaluación de la calidad, fabricación y puesta en servicio en sectores como los sistemas de carga inalámbrica, los motores con inversor, los acondicionadores de energía fotovoltaica y las instalaciones de carga rápida para vehículos eléctricos. En combinación con el analizador de potencia PW8001, el sensor permite realizar mediciones precisas de alta frecuencia y bajo factor de potencia. Detalles técnicos: Corriente nominal: 500 A Ancho de banda de frecuencia: CT6875: desde CC hasta 2 MHzPrecisión básica: Amplitud: ±0,04 % de la lectura ±0,008 % del fondo de escala; Fase: ±0,08° Diámetro máximo del conductor: 36 mm Tensión nominal máxima a tierra: 1000 V CAT III Temperatura de funcionamiento: de -40 °C a 85 °C Requisito de impedancia de entrada: 1 MΩ o superior Terminal de salida: ME15W Longitud del cable: 3 mMás allá de las especificaciones: consulta aquí más detalles: Medición precisa de la potencia en todo tipo de aplicaciones
Modelo
Corriente nominal
Ancho de banda
Precisión básica
Diámetro máximo del conductor
CT6877A
2000 A
CC – 1 MHz
0,04 % de la lectura
Ø 80 mm
CT6876A
1000 A
CC – 1,5 MHz
0,04 % de la lectura
Ø 36 mm
CT6875A
500 A
CC – 2 MHz
0,04 % de la lectura
Ø 36 mm
CT6904A
500 A
CC – 4 MHz
±0,025 % de la lectura
Ø 32 mm
CT6873
200 A
CC – 10 MHz
±0,03 % de la lectura
Ø 24 mm
CT6872
50 A
CC – 10 MHz
±0,03 % de la lectura
Ø 24 mm
CT6863-05
200 A
CC – 500 kHz
±0,05 % de la lectura
Ø 24 mm
CT6862-05
50 A
CC – 1 MHz
±0,05 % de la lectura
Ø 24 mm
CT6876A
HIOKI CT6876A - Sensor de corriente CA/CC, 1000 A / 1,5 MHz
Descripción del producto: Sensor de corriente CA/CC CT6876. El sensor de corriente CA/CC CT6876 está diseñado para realizar mediciones precisas de corriente en un amplio rango de frecuencias, desde corriente continua hasta 1,5 MHz. Con una corriente nominal de 1000 A, es ideal para aplicaciones exigentes en sectores como los motores con inversor, los vehículos eléctricos y la electrónica de potencia.El sensor ofrece una excelente resistencia al ruido y una alta precisión, lo que lo convierte en la mejor opción para mediciones de alta corriente y alta velocidad. Cuando se combina con los analizadores de potencia de Hioki, garantiza mediciones precisas de la eficiencia de conversión de potencia, especialmente en entornos de alta frecuencia.Detalles técnicos:Modelo: CT6876 Corriente nominal: 1000 A Ancho de banda de frecuencia: CC a 1,5 MHzPrecisión básica: Amplitud: ±0,04 % de la lectura ±0,008 % del fondo de escala. Fase: ±0,1° Diámetro máximo del conductor: 36 mm Tensión nominal máxima a tierra: 1000 V CAT III Temperatura de funcionamiento: de -40 °C a 85 °CRequisito de impedancia de entrada: 1 MΩ o superior Terminal de salida: ME15W
Modelo
Corriente nominal
Ancho de banda
Precisión básica
Diámetro máximo del conductor
CT6877A
2000 A
CC – 1 MHz
0,04 % de la lectura
Ø 80 mm
CT6876A
1000 A
CC – 1,5 MHz
0,04 % de la lectura
Ø 36 mm
CT6875A
500 A
CC – 2 MHz
0,04 % de la lectura
Ø 36 mm
CT6904A
500 A
CC – 4 MHz
±0,025 % de la lectura
Ø 32 mm
CT6873
200 A
CC – 10 MHz
±0,03 % de la lectura
Ø 24 mm
CT6872
50 A
CC – 10 MHz
±0,03 % de la lectura
Ø 24 mm
CT6863-05
200 A
CC – 500 kHz
±0,05 % de la lectura
Ø 24 mm
CT6862-05
50 A
CC – 1 MHz
±0,05 % de la lectura
Ø 24 mm
CT6833
HIOKI CT6833 - Pinza amperimétrica de alta precisión para CA/CC, ultrafina, 200 A / 50 kHz
Pinza amperimétrica CA/CC ultradelgada que utiliza tecnología avanzada «fluxgate», corriente nominal de 200 A, ancho de banda de frecuencia de CC a 50 kHz, alta precisión de ±0,07 % de la lectura, amplio rango de temperaturas de -40 °C a +85 °C, diámetro máximo del conductor de 20 mm y longitud del cable de 5 m
CT6834
HIOKI CT6834 - Pinza amperimétrica de alta precisión, CA/CC, ultrafina, 500 A / 50 kHz
Pinza amperimétrica CA/CC ultradelgada que utiliza tecnología avanzada «fluxgate», corriente nominal de 500 A, ancho de banda de frecuencia de CC a 50 kHz, alta precisión de ±0,07 % de la lectura, amplio rango de temperaturas de -40 °C a +85 °C, diámetro máximo del conductor de 20 mm y longitud del cable de 5 m