Funktionsweise von Sensoren und Zangenmessgeräten zur Messung von Gleich- und Wechselstrom

Um die Funktionalität von Multimetern, Oszilloskopen und anderen elektrischen Messinstrumenten zu erweitern, werden klemmförmige Stromsensoren verwendet - Stromklemmen. Um Messungen mit Zecken durchzuführen, werden sie mit Strom in den Umfang des Leiters geschlossen, und daher messen sie, ohne den Stromkreis zu unterbrechen und ohne einen Shunt in den Leiter schneiden zu müssen.

Es ist einfach und bequem. Das Gerät zeigt das Messergebnis auf seiner Skala in Form von Spannung oder Strom proportional zum gemessenen Stromwert an. Der Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass das Gerät möglicherweise keinen ausreichend großen Eingangsbereich hat, während die Sensorklemmen den Leiter auch bei sehr hohem Strom problemlos aufnehmen können.

Der Leiter mit dem gemessenen Strom bleibt nicht nur intakt, sondern ist immer galvanisch von den Stromkreisen des Messgeräts getrennt. Das Gerät selbst kann einen Eingangsstromkreis mit einer sehr hohen Impedanz haben und sogar geerdet sein. Es ist nicht erforderlich, die Stromversorgung des Stromkreises, dessen Parameter von Klemmen gemessen werden, irgendwie zu regulieren oder ein- und auszuschalten, was bedeutet, dass es keine Ausfallzeiten beim Betrieb des angetriebenen Geräts gibt.

Der Effektivwert des Stroms im Frequenzbereich des Sensors kann mit einem Stromsensor mit einem messbaren Multimeter gemessen werden Effektivwerte. In diesem Fall wird die Reichweite durch die Fähigkeiten (Skalierung) des Multimeters begrenzt. Die besten Ergebnisse werden mit Sensoren mit breitem Frequenzgang, minimaler Phasenverschiebung und hoher Genauigkeit erzielt.

Sensoren arbeiten nach dem Prinzip der konventionellen Messstromwandler. Jeder Transformator verfügt über eine Primär- und eine Sekundärwicklung, die in einem gemeinsamen Magnetkreis installiert sind. Die Primärspannung wird der Primärwicklung zugeführt, im Kern wird ein alternierender Magnetfluss erzeugt, der in der Sekundärwicklung den entsprechenden EMF-Transformationskoeffizienten induziert. Die Ströme der Primär- und Sekundärwicklung werden als Anzahl der Windungen in der Sekundär- und Primärwicklung korreliert.

So funktioniert der Stromsensor zur Messung des Wechselstroms. Ein klemmförmiger Magnetkreis schließt um den Leiter. Der Leiter ist die Primärwicklung, bestehend aus einer einzelnen Windung, dem aktuellen Wert, den Sie herausfinden müssen.

Der Strom in der Sekundärwicklung ist proportional zum Strom im Leiter und unterscheidet sich von ihm um ein Vielfaches, das dem Transformationskoeffizienten entspricht, dh um ein Vielfaches der Windungen in der Sekundärwicklung. Die Anzahl der Windungen in der Sekundärwicklung des Sensors beträgt normalerweise 1000, 500 oder 100.

Wenn der Sensor 1000 Windungen hat, werden die Klemmen mit 1000: 1 oder 1 mA / A bezeichnet. Dies bedeutet, dass 1 mA in den Messwerten des Geräts mit 1 A im untersuchten Leiter identisch ist. Oder 1A am Gerät - 1000 A im Leiter.

Das Verhältnis kann im Prinzip unterschiedlich sein: 3000: 5 oder 2000: 2, abhängig vom Zweck des Geräts. In den meisten Fällen werden Zecken jedoch mit einem herkömmlichen Multimeter gepaart und das Verhältnis beträgt normalerweise 1000: 1.

Bei einem Verhältnis von 1000: 1 oder 1 mA / A sind die Messwerte wie folgt. Bei einem Eingangsstrom von 700 A beträgt der Ausgang 700 mA bei 300 A - 300 mA usw. Dies liegt daran, dass der Ausgang des Sensors im Wechselstrommessmodus mit einem ausgewählten Wertebereich an ein Digitalmultimeter angeschlossen ist.

Um den Stromwert des Stroms im Leiter zu bestimmen, werden die Messwerte des Multimeters mit dem Koeffizienten des Sensors multipliziert. Hauptsache, das Messgerät hat die erforderliche Eingangsimpedanz.

Hat das Messgerät nur einen Spannungseingang (Voltmeter oder Oszilloskop), so kann es auch mit einem Stromsensor verwendet werden - Klemmen. Dazu muss der Stromausgang des Sensors nach dem Prinzip eines Messstromwandlers mit dem Eingang des Gerätes abgestimmt werden. Dann sind die Messwerte der Wechselspannung proportional zum gemessenen Wechselstrom.

Es gibt Stromzangen, die nicht nur Wechsel-, sondern auch Gleichstrom messen können. In solchen Zecken basiert das Funktionsprinzip auf dem Hall-Effekt, wenn die aktuellen Parameter aus den Parametern des von ihm erzeugten Magnetfelds abgeleitet werden, das auf den Halbleiter einwirkt und den Hall-Effekt darin auslöst.

Eine dünne Platte eines Halbleiters ist senkrecht zum Magnetfeld des zu messenden Stroms montiert. An die Platte wird in einer bestimmten Richtung (sagen wir entlang) ein Erregerstrom angelegt, der in einem externen Magnetfeld unter Einwirkung der Lorentzkraft in Querrichtung abweicht, und dann kann in dieser Richtung die EMK (Hall-Spannung) an den Rändern der Platte gemessen werden.

Bei einem konstanten Erregerstrom durch die Platte ist die Hall-EMK sowie die Magnetfeldinduktion des gemessenen Stroms proportional zum gemessenen Strom. Das heißt, die Hall-Spannung entspricht dem Strom im Leiter, der innerhalb des Sensormagnetkreises fließt. Eine solche Schaltung hat große Vorteile gegenüber Geräten, die auf einem Stromwandler basieren.

Da die Erzeugung der Hall-EMK nicht von der Richtung des magnetischen Induktionsvektors abhängt, sondern nur von seiner Größe, misst ein auf dem Hall-Effekt basierender Sensor sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom. Darüber hinaus erfasst der Sensor die Änderungsphase (Richtung) des Magnetfelds absolut genau und eignet sich daher zur Beobachtung der Stromform.

Zecken mit einem Hallsensor werden mit einem oder zwei eingebauten Sensoren geliefert. Verschiedene Tick-Modelle haben einen großen Dynamikbereich und Frequenzgang, Signallinearität und hohe Genauigkeit.

Der Umfang solcher Zangen umfasst alle Geräte mit einem Gleichstrom von bis zu 1500 A, ohne dass teure Shunts eingebettet werden müssen. Wechselstrom mit einer Frequenz von mehreren zehn Kilohertz kann auch mit Hilfe von Zecken gemessen werden, die auf dem Hall-Effekt basieren, und die Stromform kann sehr unterschiedlich sein. Der Effektivwert wird ermittelt.

Das Ausgangssignal in Millivolt, proportional zum gemessenen Strom, kann von den meisten Multimetern, Oszilloskopen und Rekordern leicht wahrgenommen werden.

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Verwendung von Strommessklemmen

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