Derivación de corriente frente a pinza amperimétrica de corriente - 15% de diferencia ¿Cuál es la correcta?

Tengo una fuente de alimentación de CA variable. 0-12V 0-1800A 60hz.

Siempre me han dicho que confíe en las derivaciones de corriente y no en las pinzas amperimétricas al medir la corriente. Se supone que las pinzas amperimétricas tienen una precisión de menos del 2%. Sin embargo, nuestras pinzas amperimétricas siempre han sido entre un 5 y un 15 % diferentes de las derivaciones de corriente. Quiero saber por qué, y en cuál debo creer.

Mi jefe quiere que le demuestre que las derivaciones son más precisas que las pinzas, pero no sé por dónde empezar.

Todos los artículos se calibran anualmente.

  • Fluke 353 (1,5 % de precisión)
  • Ideal 61-746 (1,7 % de precisión)
  • Derivador de corriente 500A 50mV (relación 10:1) (Empro)
  • Derivación de corriente 3000A 50mV (relación 60:1) (medidores Ram)
  • Derivación de corriente 2000A 50mV (relación 40:1) (Empro) (EDIT: Agregado)

Los medidores de mV para las derivaciones son Fluke 45 y Fluke 289, ambos leen lo mismo

Ajusté la fuente de alimentación en función de las derivaciones actuales.

    500A shunt - first Iteration                    
           Shunt         Fluke  Ideal       
Target  mV      Current             
50      5.5     55       48     49     13%  11%
100     10.5    105      91     92     13%  12%
200     20.1    201      178    182    11%  9%
300     30.1    301      263    269    13%  11%


    3000A shunt - first Iteration                   
           Shunt        Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
100     1.716   102.96  98.3    100.3   5%  3%
200     3.345   200.7   190.7   194.7   5%  3%
300     5.023   301.38  284.8   292.1   6%  3%
400     6.695   401.7   379.4   389.1   6%  3%
500     8.356   501.36  471     484     6%  3%

    500A shunt - second Iteration                   
           Shunt        Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      5.125   51.25   45.3    46.5    12% 9%
100     10.304  103.04  91.9    93.5    11% 9%
200     20.3    203     181.2   185.1   11% 9%
300     30.225  302.25  269.3   275.8   11% 9%
400     40.21   402.1   357     366.2   11% 9%

    2000A shunt - first Iteration (Fluke 45)                    
            Shunt       Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.21    48.4    37.17   38      23% 21%
100     2.44    97.6    84.7    86.4    13% 11%
200     5.02    200.8   181.9   186.3   9%  7%
300     6.31    252.4   230.5   235.8   9%  7%
400     10.09   403.6   360.2   372.2   11% 8%
500     11.31   452.4   405     415     10% 8%

    2000A shunt - second Iteration (Fluke 45)                   
             Shunt      Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.26    50.4    29.33   29.5    42% 41%
100     2.48    99.2    65.7    65.5    34% 34%
200     5.14    205.6   141.3   144.1   31% 30%
300     7.46    298.4   207     211.5   31% 29%
400     9.89    395.6   284.4   290.6   28% 27%
500     12.5    500     355.3   362.6   29% 27%

    2000A shunt - third Iteration (Fluke 289)                   
            Shunt       Fluke   Ideal       
Target  mV      Current             
50      1.21    48.4    37.2    37.4    23% 23%
100     2.51    100.4   76.6    77.3    24% 23%
200     5.14    205.6   165.5   168.8   20% 18%
300     7.58    303.2   252.6   257.8   17% 15%
400     10.11   404.4   344.6   351.7   15% 13%
500     12.49   499.6   418     426     16% 15%

EDITAR: Después de calcular las tasas de error, parece que mi 500A está apagado más que los 3kA. Voy a intentarlo con una tercera derivación mañana.

EDIT2:

Derivación de 200 A y 50 mV Derivación 2000A 50mVFluke 353 Pinza amperimétrica platija 353Fluke 45casualidad 45

¿Cómo se determina "nominal"? Si es la lectura de la fuente de alimentación, ¿qué tan precisa es esa? ¿Cuáles son las resistencias exactas de sus derivaciones (a la temperatura a la que funcionan) y qué tan preciso es ese valor? Luego, puede avanzar a partir de esos valores y su respectivo rango de valor posible y comparar.
Quizá sea una pregunta tonta, pero ¿están instaladas correctamente las derivaciones? Es sospechoso que sus derivaciones muestren consistentemente una lectura "alta" en relación con las abrazaderas.
@PlasmaHH, lo siento por nominal, quise decir mi amperaje objetivo, la fuente de alimentación que tengo solo se opera manualmente. Hice mis ajustes en base a las derivaciones, luego tomé lecturas con las pinzas amperimétricas.
@SpehroPefhany Bueno, supongo que sí. Todo está apretado. No estoy seguro de cómo podría arruinarlo aparte de eso y obtener una lectura lógica. lo coloca en serie en el circuito y mide la caída de voltaje en la derivación con los otros dos terminales.
¿Alguna idea del fabricante y la marca de las derivaciones?
@ TheCoronel26 Bueno, por lo general, los terminales más grandes son obvios (para la alta corriente), pero si se mezclan, definitivamente obtendrá una lectura significativamente alta (20% sería plausible). O tal vez si hubiera un camino furtivo.
Usted dice que las derivaciones de corriente han sido calibradas, pero ¿con qué precisión y cuáles son sus valores nominales? Sus medidas asumen que las derivaciones son exactas, pero eso es muy poco probable. El shunt de 500A disipa 25 watts al pasar 500A. ¿Sabes que su resistencia no cambia en función de la corriente? ¿Se ha comprobado eso durante la calibración? ¿Por qué son tan diferentes los resultados de la segunda iteración de la derivación 500A? Cuando 2 medidores calibrados están leyendo cerca uno del otro pero significativamente diferente de un tercero, uno debe sospechar del tercero.
¿Está tomando todas las precauciones adecuadas contra la captación magnética en los cables desde la derivación hasta el medidor? No soy un experto, solo lo imaginé, pero una búsqueda rápida indica que las personas se preocupan mucho por esto. Principalmente para impulsos y frecuencias altas donde el efecto sería más fuerte, pero su derivación tiene un voltaje muy pequeño en relación con la corriente que fluye. Una prueba rápida sería investigar si hay algún cambio en el voltaje medido cuando dobla los cables de detección, los acerca a los conductores principales, abre un bucle, hace que el bucle sea paralelo o perpendicular, etc.
Una foto de las conexiones de derivación y abrazadera podría ayudar aquí... ¿Supongo que las derivaciones son conexiones de 4 cables?
Fotos y marcas añadidas
Intentaría acortar tus cables en derivación.
Obtenga ambos métodos de derivación calibrados juntos usando el mismo flujo de corriente y sea testigo de las pruebas.

Respuestas (3)

Si hace los cálculos, el Fluke 353 y el Ideal 61-746 tienen un error de 2,2 % (STD 0,4 %). Esto está dentro del nivel de precisión de las máquinas dadas (1.5% y 1.7%) con el Ideal siempre más grande que el Fluke. Para mí, esta correlación significa que son los más precisos.

La derivación de corriente es una resistencia de manganina. 100µΩ, 25W. Las referencias en línea indican precisiones de ± 0,25 % (que está por debajo de su 2 %). Este debería ser el más preciso según la tradición del lugar de trabajo.

Si observa los errores tanto para el 500A como para el 3000A, comienzan alto (10 %, 3 %, 2,5 %) y bajan (<0,5 %). Esto tiene sentido porque es una resistencia y, aunque el coeficiente de temperatura es 0,00001, será más preciso en los valores nominales.

La diferencia entre la derivación de corriente de 500 A y Fluke/Ideal oscila entre un 9 y un 13 % menos (3000 A entre un 3 y un 6 %). Esto me dice que hay un error sistémico.

El Fluke 45 y el Fluke 289 dan la misma respuesta. Miraría cómo están conectados a la derivación actual. Solo estamos tratando con 50mV. ¿Cables más gruesos y cortos posiblemente? (Ni siquiera estoy seguro de cómo está conectado).

Tu problema es que tienes tres respuestas y no sabes cuál es la correcta. Dos están de acuerdo, pero el más exacto (en principio) siempre es más alto.

Necesita otra referencia que pueda verificarse de alguna manera. Siempre trato de volver a lo básico. Tomaría prestado un calorímetro y herviría un poco de agua.

Editar...

De Calibración de derivaciones de corriente CC: técnicas e incertidumbres

Las cinco fuentes de error inherentes a las derivaciones de corriente son:

1) Conexión

2) Temperatura

3) Frecuencia

4) Deriva

5) fem térmica

Y...

La mayoría de los fabricantes modernos de derivaciones de grado metrológico son conscientes de estos problemas y han intentado eliminarlos en el diseño de sus productos.

ingrese la descripción de la imagen aquí

La Figura 5 muestra una derivación de tipo de medición altamente susceptible a errores de conexión actuales y potenciales

Sustituyo tu imagen porque la suya era similar.

La resistencia de la manganina de derivación aumenta aproximadamente 20 ppm (0,002 %) por grado C en torno al ambiente de laboratorio. La aplicación de corriente provoca el autocalentamiento, lo que cambia la resistencia. Este cambio no es lineal. Algunas derivaciones aumentan hasta una resistencia máxima a un cierto nivel de corriente/temperatura, luego caen a medida que la temperatura continúa aumentando.

¿Qué tan rápido haces tus medidas?

Una derivación debe estabilizarse en cada nivel de temperatura/corriente. La masa térmica de una derivación incluye su elemento de resistencia, sus bloques finales, los terminales de cable actuales y el hardware de conexión, y los propios cables. A niveles de corriente más altos, una derivación puede requerir más de una hora para alcanzar el equilibrio térmico. Aquí es cuando debe comenzar la medición.

No es que digan que no es significativo para 50/60 Hz. Pero podría probar sus medidas con par trenzado blindado.

La figura 8 muestra el acoplamiento de CA entre los circuitos de corriente y potencial. El acoplamiento se puede reducir conectando los cables de corriente en línea con la derivación y enrutando los cables de potencial juntos en un par trenzado blindado que se extiende en ángulo recto desde la derivación (verde, no rojo).

¿Esto representaría un error del 9-13% siempre en la misma dirección? El jurado está fuera, pero yo diría que sí. Te da cosas que puedes probar.

Verificaría ese informe y debería poder probar fácilmente que las pinzas amperimétricas son las más precisas.

Incluso si el valor de las resistencias está dentro del 0,25 %, la lectura de la caída de tensión en la derivación está sujeta a la precisión del medidor utilizado allí. Además, los cables más cortos y gruesos no cambiarán la medición de voltaje aquí, ya que los medidores tienen una impedancia lo suficientemente alta
Creo que he encontrado el problema, parece ser el acoplamiento de CA a los cables de medición.
¿Alguien tiene alguna recomendación sobre qué tipo de cable de par trenzado blindado debo probar?

Estoy teniendo un poco de dificultad con sus números. Las lecturas de Fluke e Ideal difieren (típicamente) en un 2 %, no en un 20 %.

Ambos conjuntos de lecturas son más bajos que sus niveles nominales actuales, pero no ha explicado de dónde provienen esos números. En cualquier caso, la desviación típica de los números de Fluke con respecto a los valores nominales es de aproximadamente un 5-6 %, siendo la peor de aproximadamente un 15 %.

Entonces, ¿de dónde viene el 20%?

Dado que la precisión de Fluke es del 1,5 % y la ideal es del 1,7 %, cualquier diferencia inferior al 3,2 % es completamente apropiada para las precisiones de la unidad indicadas, y los dos conjuntos de medidas parecen coincidir dentro de las precisiones especificadas.

Tendría cuidado de leer RMS real en todos los casos de prueba de equipos y no promediar/pico o? ¿Es su carga de forma de onda actual una señal de onda (resistiva)? o algo más (diodo, triac/SCR)?

Derivación de corriente frente a pinza amperimétrica de corriente - 15% de diferencia ¿Cuál es la correcta?
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