Qué es una resistencia de derivación: cómo funciona y sus aplicaciones

En muchas aplicaciones electrónicas y eléctricas, detectar el flujo de corriente es algo importante. Por lo tanto, la detección de corriente a menudo es necesaria para monitorear y controlar cualquier aplicación. Según el tipo de aplicación, existen diferentes tipos de sensores de corriente disponibles con métodos especiales de detección de corriente que se utilizan para detectar o medir el flujo de corriente. La solución más utilizada para detectar el flujo de corriente en cualquier aplicación es posible con una resistencia de detección de corriente, es decir, una resistencia de derivación. Este artículo detalla las resistencias de derivación con funcionamiento y aplicaciones.


¿Qué es una resistencia de derivación?

Definición de resistencia de derivación: Un dispositivo que se utiliza para crear un camino de menor resistencia para permitir que la mayor parte de la corriente fluya a través del circuito. Esta resistencia está diseñada simplemente con un material que tiene menos TCR, también conocido como coeficiente de resistencia de baja temperatura.

Resistencia de derivación

Estas resistencias se utilizan normalmente en amperímetros, también llamados dispositivos de medición de corriente. En estos dispositivos, la conexión de una resistencia de derivación se puede realizar en paralelo, mientras que un amperímetro simplemente se conecta a un circuito o dispositivo en serie. los símbolo de resistencia de derivación se muestra a continuación.

Símbolo de resistencia de derivación
Símbolo de resistencia de derivación

¿Cómo construir una resistencia de derivación?

El diseño de esta resistencia se puede realizar utilizando un cable de cobre muy delgado, pero el tamaño y la longitud de esta resistencia dependen principalmente de la resistencia requerida. El valor de esta resistencia decidirá el rango del amperímetro.

Si usamos alambre de cobre de 2,59 mm de diámetro o 10 AWG, la resistencia del alambre de cobre es de 0,9987 ohmios por 1000 pies. Por lo tanto, esta resistencia puede cambiar según la calidad del alambre de cobre. Por lo tanto, antes de usarlo, verifique la resistencia.

Para medir la longitud de cable necesaria para un valor de resistencia de derivación específico, haga lo siguiente: fórmula de resistencia de derivación puede ser usado.

Longitud del cable = resistencia de derivación requerida/resistencia por 1000 pies

Por ejemplo, si necesita una derivación de 0,5 mΩ y está utilizando un cable de cobre de 10 AWG, sustituya los valores anteriores en la ecuación anterior.

Longitud del cable -= 0,5/0,9987 = 0,5 pies

¿Cómo funciona una resistencia de derivación?

La operación de esta resistencia se puede efectuar proporcionando un camino menos resistente para el flujo de corriente. Esta resistencia tiene menos resistencia y está conectada en paralelo a un dispositivo de medición de corriente como un amperímetro. Esta resistencia mide la corriente usando la ley de Ohm cuando se conocen la resistencia y el voltaje.

Circuito de resistencia de derivación
Circuito de resistencia de derivación

Por lo tanto, si medimos el voltaje a través de una resistencia, podemos medir la corriente que fluye a través del dispositivo usando la siguiente ecuación de la ley de ohm.

yo = V/R

¿Cómo medir la corriente a través de una resistencia de derivación?

Considere un amperímetro que tiene una resistencia ‘Rm’ y solo puede medir una pequeña corriente ‘Im’. Una resistencia de derivación como ‘Rs’ está conectada al amperímetro en paralelo para ampliar su rango.

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En el diagrama de circuito anterior, donde ‘Rs’ es la resistencia de derivación, ‘Is’ es la corriente de derivación e ‘I’ es la corriente en el circuito a medir o la carga total.

Toda la corriente suministrada a través de la fuente se denota «I» y se separa en dos caminos. Según KCL o ley de corriente de Kirchhoff.

yo = es + yo

Este = I-Ia

Dónde,

‘Is’ es el flujo de corriente a través de la resistencia Rs.

‘Ia’ es el flujo de corriente a través de la resistencia Rs.

La resistencia de derivación como ‘Rs’ simplemente se conecta en paralelo con la resistencia ‘Rm’. Por lo tanto, la caída de tensión en estas dos resistencias es equivalente.

vs = ir

Es Rs = IaRa

Sabemos que Is = I-Ia

(I-Ia)Rs = Ia Ra

IRs-IaRs = IaRa

IR = IaRa + IaRs

IRs = Ia (Ra+ Rs)

I/Ia = (Ra+ Rs)/ Rs

N = 1+Ra/Rs

Donde «N» es la relación entre la corriente total (I) que se medirá y la desviación de corriente de escala completa, «Im» se denomina potencia del multiplicador de derivación.

Esta resistencia se usa en el amperímetro para medir la corriente grande, por lo que simplemente se conecta al circuito del amperímetro en paralelo. Este amperímetro es el dispositivo de detección de corriente. Por lo tanto, la dirección de la corriente en el circuito se puede determinar utilizando la aguja del amperímetro.

Tipos de resistencias de derivación

Las resistencias de derivación se clasifican en cuatro tipos según el material utilizado: carbono, cerámica, aleación de metal y resistencia de derivación bobinada.

  • Una resistencia de derivación de carbono se diseña simplemente con una combinación de aislamiento finamente molido y material de carbono a través de un aglutinante de resina.
  • Una resistencia de derivación de cerámica está diseñada con materiales cerámicos resistentes, fuertes y de alta temperatura a través de contactos metálicos unidos.
  • Las resistencias de derivación de aleación metálica incluyen al menos dos o más elementos metálicos.
  • Las resistencias de derivación bobinadas están diseñadas con un cable de bobinado delgado en una varilla de cerámica.

Otros tipos de resistencias de derivación incluyen principalmente corriente continua, baja resistencia de alta potencia, alta potencia y tipo aislado.

Resistencia de derivación de corriente continua

Una resistencia de derivación de CC es un tipo especializado de resistencia que se utiliza principalmente para medir corrientes altas. Esta resistencia está conectada en serie con diferentes cargas pesadas como calentador, motor de CC, baño de galvanoplastia, cargador de batería y línea de fundición.

Resistencia de derivación de corriente continua
Resistencia de derivación de corriente continua

Este tipo de resistencia está diseñado principalmente para transmitir una salida en milivoltios a un instrumento como un medidor u otros instrumentos que son proporcionales al flujo de corriente a través de la derivación.

Resistencia de derivación de alta potencia

Las resistencias de derivación de alta potencia están diseñadas principalmente con un elemento de aleación de metal soldado a terminales de cobre estañado. Estas resistencias son adecuadas para diferentes aplicaciones, como sistemas de gestión de baterías, detección de corriente en vehículos híbridos y eléctricos, módulos de potencia, industria, convertidores de frecuencia, división de tensión, detección de corriente en equipos de soldadura y barras colectoras.

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Resistencia de derivación de alta potencia
Resistencia de derivación de alta potencia

Resistencia de derivación de baja resistencia de alta potencia

Se utiliza una resistencia de derivación de alta potencia y bajo valor óhmico para la detección de corriente en diferentes aplicaciones con requisitos de potencia mejorados, como equipos industriales y sistemas automotrices. Las resistencias de derivación en aplicaciones basadas en detección de corriente se utilizan normalmente para detectar condiciones de sobrecorriente, de lo contrario, los niveles restantes de la batería.

Resistencia de derivación de baja resistencia de alta potencia
Resistencia de derivación de baja resistencia de alta potencia

Parámetros de la resistencia de derivación

Los parámetros de esta resistencia incluyen principalmente resistencia y potencia nominal, tolerancia y coeficiente de temperatura.

Resistencia y potencia nominal

Para una resistencia de derivación, el valor de la resistencia es un parámetro crítico ya que este valor decidirá cuánto voltaje caerá a lo largo del flujo de corriente. Por lo tanto, este valor puede determinarse simplemente desde el punto de vista del amplificador de detección de corriente. Sobre la base del flujo de corriente más alto y el voltaje de entrada más alto de este amplificador, se puede seleccionar el valor de la resistencia. Pero, la clasificación de potencia de esta resistencia afectará un valor mayor y mejorará la disipación de calor.

En el circuito de resistencia de detección de corriente que se muestra arriba, podemos ver cómo se conecta una resistencia en una ruta de transporte de corriente y cómo se puede medir la caída de voltaje a través de la resistencia a través de un amplificador de detección de corriente.

La disipación de potencia de la resistencia de derivación se puede determinar simplemente mediante la siguiente fórmula

disipación de potencia (Pd) = V x I

En la ecuación anterior, ‘V’ es el voltaje y ‘I’ es la corriente

Dado que la caída de tensión en una resistencia puede determinarse mediante la Ley de Ohm, la disipación de potencia de esa resistencia puede determinarse mediante la siguiente fórmula.

disipación de potencia (Pd) = I^2R

Por lo tanto, la resistencia con un valor de resistencia más pequeño puede generar poco calor y anular el uso de un disipador de calor adicional.

Por lo general, los valores de esta resistencia en el índice multi-ohm son normalmente apropiados y dan como resultado una baja disipación de energía en el flujo de corriente máximo.

La disipación de potencia de esta resistencia también se puede reconocer por el valor PCR (coeficiente de potencia de resistencia) de la resistencia y diferencia entre diferentes valores de disipación de potencia para diferentes valores de resistencia.

Tolerancia

los tolerancia de la resistencia de derivación es otro parámetro crítico para detectar la precisión de la resistencia. Generalmente, las resistencias normales incluyen diferentes tolerancias como 5%, 10% o incluso 1%. Entonces, una resistencia de 10 ohmios que incluya una tolerancia del 10% incluirá el valor de la resistencia de 9 a 11 ohmios.

Sin embargo, las tolerancias de resistencia en la mayoría de las aplicaciones no importarán mucho, pero solo se consideran cuando la salida de la aplicación depende en gran medida del valor detectado; la tolerancia se convertirá en un parámetro imprescindible a tener en cuenta.

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Los valores de tolerancia para esta resistencia oscilan entre el 1 % y el 0,1 %, pero la precisión necesaria depende completamente de los requisitos de la aplicación y la resistencia debe seleccionarse en función de este parámetro.

Coeficiente de temperatura

El coeficiente de temperatura o TCR de la resistencia de derivación es un parámetro adicional que se utiliza para determinar la cantidad de resistencia que cambiará al cambiar la temperatura de la resistencia.

Este es un parámetro muy importante en cualquier aplicación de resistencia. No es difícil encontrar miles de ppm/o Celsius para una resistencia normal del 1%, sin embargo, debe ser extremadamente menor para la resistencia debido al flujo máximo de corriente, la disipación de energía para una resistencia podría ser mayor y esto aumentará la temperatura de la resistencia.

Debido al aumento en la temperatura de la resistencia, el valor de la resistencia puede cambiar y probablemente proporcione una lectura con errores. El valor del coeficiente de temperatura depende principalmente de los elementos de la resistencia, como la tolerancia, la potencia y el tamaño físico de la resistencia. Hay diferentes tipos de resistencias de derivación disponibles que utilizan valores de TCR muy bajos porque en estas resistencias se utilizan elementos de lámina metálica como materiales de la resistencia.

Ventajas

los ventajas de una resistencia de derivación Incluya lo siguiente.

  • Esta resistencia protege el circuito contra sobrevoltaje porque cuando una corriente alta fluye a través de un circuito, se daña. Por lo tanto, la corriente máxima en la resistencia activará el fusible.
  • Se utiliza para evitar el ruido.
  • El método de detección de corriente de esta resistencia es muy simple de implementar.
  • Se puede utilizar para mediciones de CA y CC.

Desventajas

los desventajas de una resistencia de derivación Incluya lo siguiente.

  • No requiere aislamiento galvánico.
  • Puede ocurrir una caída de voltaje.
  • La disipación de energía puede ocurrir en esta resistencia.

Aplicaciones

los aplicaciones de resistencias de derivación Incluya lo siguiente.

  • Esta resistencia se utiliza para medir la corriente CA o CC midiendo la caída de tensión en la resistencia.
  • Estas resistencias se utilizan normalmente en dispositivos de medición de corriente como amperímetros.
  • Esta resistencia siempre se usa cuando la corriente medida excede el rango del medidor, luego se conecta en paralelo con el medidor.
  • Se utiliza para evitar componentes defectuosos en los dispositivos.
  • Se utilizan una resistencia de derivación y un condensador en un circuito para evitar el problema del ruido de alta frecuencia.
  • Estas resistencias se utilizan principalmente en circuitos de control de protección de sobrecarga.

Así, se trata de una descripción general de la resistencia de derivación, funcionamiento, parámetros y sus aplicaciones. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuáles son los diferentes tipos de resistencias de derivación?

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