La pinza amperimétrica

La pinza amperimétrica. Tipos. Utilización en el automóvil

1.- INTRODUCCIÓN.

La pinza amperimétrica es un instrumento de medida que sirve para medir la la corriente eléctrica que circula por un conductor. Queremos dar a conocer la gran ventaja que tiene este instrumento para hacer ciertas mediciones de corriente en un automóvil.

La pinza amperimétrica consta de un sensor en forma de mordaza que se usa abrazando el cable que queremos medir (la medición será correcta cuando la pinza esté completamente cerrada). Como no es necesario abrir el circuito eléctrico, su uso es muy seguro para el usuario, haciendo innecesario por ejemplo desconectar el cable de carga del alternador para medir la corriente de carga . Otra forma de medir la intensidad de la corriente es utilizar un multímetro. En este caso sí que debemos abrir el circuito eléctrico y conectar las puntas de prueba del tester en serie. El inconveniente de este método, a parte de tener que “cortar los cables” (abrir el circuito), es que un multímetro estándar no es capaz de medir un rango muy amplio de amperios. Generalmente miden hasta 10 amperios y en algún caso el rango sube a los 20A como máximo. Pero hay que hacer la operación con mucho cuidado ya que se puede quemar el aparato con facilidad si no se usa correctamente, se pueden provocar graves averías e incluso incendios debido el paso de grandes corrientes sin protección por fusible. Por lo tanto, lo más aconsejable es usar la pinza amperimétrica.

Cabría también mencionar otra ventaja, no despreciable, y el ahorro de tiempo al no tener que soltar terminales, cortar cables… para posteriormente atornillar terminales, empalmar cables…

La pinza amperimétrica es el instrumento de medida más aconsejable para medir la intensidades relativamente grandes de la corriente en automóviles

 

Al no tener que abrir el circuito, podemos usar la pinza amperimétrica con mucha más tranquilidad. En el caso que nos ocupa, vamos a necesitar una pinza que mida corriente continua. Cuidado con esto, en el mercado encontramos pinzas amperimétricas por 10€ PERO NO MIDEN CORRIENTE CONTINUA CC. El coste de las pinzas que miden corriente continua superan muchas veces los 100€

No recomendamos desde aquí ninguna marca/modelo de pinza, simplemente que se tenga la precaución de adquirir una que permita medir corriente continua.

Es importante seleccionar correctamente el rango más adecuado a lo que vayamos a medir. Si sabemos el amperaje aproximado que mediremos hay que ajustar el rango correspondiente. De lo contrario, veremos que la pinza no mide (si hemos seleccionado un rango muy alto) o que la lectura está fuera de rango (si hemos puesto uno más bajo). En cualquier caso, si no estamos seguros de la intensidad que vamos a medir empezaremos siempre probando con el rango más alto e iremos bajando progresivamente hasta conseguir la lectura con mayor precisión. (exactamente como hacemos con un polímetro cuando medimos tensión o corriente)

Se trata por tanto de un instrumento (ver figura) de medida similar al polímetro, de hecho pueden llegar a medir las mismas magnitudes eléctricas que un polímetro, si bien suelen usarse para medir grandes valores de tensión y corriente (siempre dentro de la baja tensión, < 1000V). No recomiendo su uso como polímetro, ya que aumenta el riesgo de provocarle averías, sobre todo por el estudiante u operario inexpertos, podría dejarla inservible, y dado el “elevado costo”, nos llevaríamos un disgusto.  

En el vehículo las utilizamos para medir entre otras, las corrientes de carga de batería y de alimentación del motor de arranque, y allí donde la corriente que circula por un conductor, es superior a los 10-20 amperios se hace imprescindible.

El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo magnético o de los campos que dicha circulación de corriente genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir.

Hay tres tipos de pinzas amperimétricas:

  • Pinzas amperimétricas con transformador de corriente: miden solo corriente alterna (CA).
  • Pinzas amperimétricas de efecto Hall: miden tanto corriente alterna como corriente continua (CA y CC).
  • Pinzas amperimétricas flexibles: usan una bobina Rogowski; solo miden la CA; son buenas para mediciones en espacios estrechos.

Interior de la pinza amperimétrica de transformador de corriente (CA)

Las pinzas amperimétricas de transformador de corriente están equipadas con tenazas rígidas hechas de hierro de ferrita. Las mordazas están envueltas de manera individual con bobinas de cobre. Juntas forman un núcleo magnético durante las mediciones.

 

sensor transformador pinza amperimétrica corriente alterna
Interior de pinza amperimétrica de CA

Su funcionamiento básico es igual que el de un transformador. Funciona con una sola vuelta, o bobinado, que en casi todos los casos es el conductor que se está midiendo. Las bobinas alrededor de las mordazas sirven como bobinado secundario del transformador de corriente.

La corriente que fluye a través del conductor genera un campo magnético alterno que gira alrededor de él. El núcleo de hierro de la pinza concentra este campo, lo que provoca un flujo de corriente en el bobinado secundario del medidor. La medida de la cantidad de campo magnético que atraviesa el conductor (o cualquier otra superficie) se denomina flujo magnético, representado por la letra griega phi Φm.

La señal es proporcional a la relación de giros. Una corriente mucho menor ingresa por la entrada del medidor debido a la relación de la cantidad de devanados secundarios (que envuelven las mordazas de la pinza) en comparación con la cantidad de devanados primarios que envuelven el núcleo.

Si, por ejemplo, el bobinado secundario tiene 1.000 vueltas, entonces la corriente secundaria es 1/1.000 de la corriente que fluye en el primario. Por lo tanto, 1 amperio de corriente en el conductor que se mide producirá 0,001 amperio, o 1 miliamperio, de corriente en la entrada del medidor.

En el interior, el flujo de corriente en el conductor se puede medir como una corriente (es el caso de algunos accesorios antiguos de pinza enchufados a los terminales de corriente de un multímetro digital) o se puede convertir a una tensión. La mayoría de las pinzas amperimétricas ahora tienen salida de mV.

Los medidores de transformador de corriente de las pinzas amperimétricas responden solo a las formas de ondas de CA.

Interior de una pinza amperimétrica de efecto Hall (CA, CC)

Las pinzas amperimétricas de efecto Hall pueden medir tanto corriente de CA como CC.

Las pinzas amperimétricas de efecto Hall utilizan mordazas de hierro rígido para concentrar el campo magnético que rodea al conductor que se mide.

 

transformador pinza amperimétrica corriente alterna transformador
Interior de pinza amperimétrica de CC

El campo magnético generado por el conductor se centra en uno o más espacios en el núcleo después de que la mordaza está acoplada alrededor del conductor.

Tenga cuidado con el punto donde la punta de la mordaza de una pinza amperimétrica de efecto Hall hace contacto.

Un sensor de efecto Hall, es un transductor que varía su tensión de salida para responder a campos magnéticos, en este caso, el campo magnético del conductor o cable que se mide. Su finalidad es medir el flujo magnético directamente. La tensión de salida del sensor “representa” la corriente que fluye a través del conductor que se encuentra en el interior de la mordaza de la pinza.

y el sensor de efecto Hall, produce una tensión proporcional al flujo magnético. 

Debido al campo magnético de la tierra y a la posibilidad de otros campos magnéticos cerca del sitio de medición, estas pinzas requieren que la lectura sea de “cero” antes de realizar una medición para eliminar la compensación.

En el vídeo se aprecia la máxima corriente consumida por el motor de arranque girando en vacío; es decir sin mover el motor de combustión. Se ha configurado la pinza amperimetrica para que muestre la máxima corriente medida.

En el vídeo se describen los pasos a dar para configurar la pinza amperimetrica a la hora de medir la máxima corriente. De esta manera quedará reflejado en pantalla, tras un instante, la máxima corriente medida.

Pinza amperimétrica automoción
Medición de corriente de CA con una pinza amperimétrica de mordazas.

 

Nota: las corrientes que fluyen en sentidos opuestos se cancelan entre sí. Si la corriente se mueve en sentidos opuestos, coloque solo un conductor dentro de la pinza durante la medición.

2.- REALIZACIÓN PRÁCTICA.

2.1.- OBJETIBO DE LA PRÁCTICA.

Aprender el manejo correcto de la pinza amperimétrica, para realizar medidas de intensidad en el circuito de carga y arranque.

2.2.- MATERIAL Y EQUIPO NECESARIO

–  Pinza amperimétrica.

–  Vehículo.

2.3.- TIEMPO NECESARIO PARA REALIZAR LA PRÁCTICA.

Se estima que treinta minutos es tiempo suficiente para realiza la práctica.

3.- REALIZACIÓN PRÁCTICA.

Sobre el vehículo, realizar las siguientes mediciones de corriente con la pinza amperimétrica:

·      Medir la corriente de carga de la batería.

·      Medir la corriente máxima de consumo del motor de arranque.

Para ambas mediciones tener en cuenta las siguientes consideraciones:

·         Para realizar la primera medida, colocar la pinza en el conductor que va directo desde el alternador al positivo de batería. Seleccionar la escala mas baja de corriente continua de la pinza (430A=), arrancar el motor del coche y anotar el valor de la corriente de carga. Conectar algún consumidor (las luces del vehículo) y medir de nuevo el valor de la corriente de carga. Anotarlo.

Corriente de carga:

Corriente de carga con consumidores:

contesta:

¿Que diferencia de corriente hay entre ambas medidas?

¿A qué es debida esta diferencia?

·         En el segundo caso, (medida de la corriente máxima de consumo del motor de arranque), seleccionar una escala superior a los 200A. Abrazar con la pinza amperimétrica el cable de positivo de alimentación del motor de arranque. Presionar el Botón MÁXIMO-MINIMO (ver figura siguiente) para leer el valor máximo de corriente consumido durante el momento de arranque. Arrancar el motor del vehículo y observar el valor de corriente solicitado. Anotarlo.

Antes de realizar el cuestionario, es necesario: REALIZAR LA PRÁCTICA y VISIONAR LOS VÍDEOS

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