Como os sensores e pinças de aperto funcionam para medir corrente direta e alternada

Para expandir a funcionalidade de multímetros, osciloscópios e outros instrumentos de medição elétricos, são utilizados sensores de corrente na forma de tiques - grampos de corrente. Para realizar medições com braçadeiras, elas são fechadas na circunferência do condutor com corrente e, assim, sem interromper o circuito e sem a necessidade de cortar nenhuma derivação no condutor, elas medem.

É simples e conveniente. O dispositivo exibe o resultado da medição em sua escala na forma de tensão ou corrente proporcional ao valor da corrente medido. A vantagem do método reside no fato de que o dispositivo pode não ter uma faixa de entrada suficientemente ampla, enquanto os grampos sensores são capazes de aceitar livremente o condutor, mesmo com uma corrente muito alta.

O condutor com a corrente medida não apenas permanece intacto, mas é sempre galvanicamente isolado dos circuitos do dispositivo de medição. O próprio dispositivo pode ter um circuito de entrada com uma impedância muito alta e até ser aterrado. Não há necessidade de, de alguma forma, regular ou ligar e desligar a energia do circuito, cujos parâmetros são medidos por grampos, o que significa que não haverá tempo de inatividade na operação do equipamento energizado.

O valor eficaz da corrente na faixa de resposta em frequência do sensor pode ser medido usando um sensor de corrente com um multímetro capaz de medir valores rms. Nesse caso, o alcance será limitado pelas capacidades (escala) do multímetro. Os melhores resultados são alcançados com sensores com ampla resposta de frequência, mudança de fase mínima e alta precisão.

Sensores que operam segundo o princípio convencional transformador de corrente de medição. Qualquer transformador possui enrolamentos primário e secundário instalados em um circuito magnético comum. A tensão primária é fornecida ao enrolamento primário, um fluxo magnético alternado é criado no núcleo, induzindo no enrolamento secundário o correspondente coeficiente de transformação EMF. As correntes dos enrolamentos primário e secundário são correlacionadas como o número de voltas nos enrolamentos secundário e primário.

É assim que o sensor de corrente para medir a corrente CA funciona. Um circuito magnético em forma de braçadeira se fecha ao redor do condutor. O condutor é o enrolamento primário, consistindo em uma única volta, o valor atual em que você precisa descobrir.

A corrente no enrolamento secundário será proporcional à corrente no condutor e diferirá dela por um número de vezes igual ao coeficiente de transformação, ou seja, tantas vezes quantas voltas no enrolamento secundário. O número de voltas no enrolamento secundário do sensor é geralmente 1000, 500 ou 100.

Se o sensor tiver 1000 voltas, os grampos são designados 1000: 1 ou 1mA / A - isso significa que 1 mA nas leituras do dispositivo é idêntico a 1A no condutor estudado. Ou 1A no dispositivo - 1000 A no condutor.

A proporção pode, em princípio, ser diferente: 3000: 5 ou 2000: 2, dependendo da finalidade do dispositivo. No entanto, na maioria dos casos, os carrapatos são pareados com um multímetro convencional e a proporção é geralmente de 1000: 1.

Na proporção de 1000: 1 ou 1mA / A, as leituras serão as seguintes. Com uma corrente de entrada de 700A, a saída será 700mA, de 300A a 300mA, etc. Isso ocorre porque a saída do sensor está conectada a um multímetro digital no modo de medição de corrente CA com uma faixa selecionada de valores.

Para determinar o valor atual da corrente no condutor, as leituras do multímetro são multiplicadas pelo coeficiente do sensor. O principal é que o dispositivo de medição tenha a impedância de entrada necessária.

Se o dispositivo de medição tiver uma entrada apenas por tensão (voltímetro ou osciloscópio), também poderá ser usado com um sensor de corrente - braçadeiras. Para isso, a saída de corrente do sensor deve ser coordenada com a entrada do dispositivo, usando o princípio de um transformador de corrente de medição. Então as leituras da tensão alternada serão proporcionais à corrente alternada medida.

Existem pinças de corrente capazes de medir não apenas a corrente alternada, mas também a corrente direta. Em tais carrapatos, o princípio de sua operação é baseado no efeito Hall, quando os parâmetros atuais são derivados dos parâmetros do campo magnético gerado por ele, atuando no semicondutor e iniciando o efeito Hall nele.

Uma placa fina de um semicondutor é montada perpendicularmente ao campo magnético da corrente a ser medida. Uma corrente de excitação é aplicada à placa em uma determinada direção (digamos ao longo dela), que se desvia em um campo magnético externo sob a ação da força de Lorentz na direção transversal e, nessa direção, a fem (tensão de Hall) pode ser medida nas bordas da placa.

Com uma corrente de excitação constante através da placa, o Hall EMF, bem como a indução do campo magnético da corrente medida, será proporcional à corrente medida. Ou seja, a tensão Hall corresponde à corrente no condutor, que passa dentro do circuito magnético do sensor. Esse circuito tem grandes vantagens sobre os dispositivos baseados em um transformador de corrente.

Como a geração do Hall EMF não depende da direção do vetor de indução magnética, mas depende apenas de sua magnitude, um sensor baseado no efeito Hall mede a corrente alternada e a direta. Além disso, o sensor captura de maneira absolutamente precisa a fase da mudança (direção) do campo magnético, o que significa que é adequado para observar a forma da corrente.

Carrapatos com um sensor Hall vêm com um ou dois sensores embutidos. Vários modelos de ticks têm uma ampla faixa dinâmica e resposta de frequência, linearidade do sinal e alta precisão.

O escopo dessas pinças abrange todos os equipamentos com uma corrente direta de até 1500 A, sem a necessidade de incorporar derivações caras. A corrente alternada com uma frequência de dezenas de quilohertz também é mensurável usando tiques baseados no efeito Hall, e a forma da corrente pode ser muito diferente, o valor eficaz será encontrado.

O sinal de saída em milivolts, proporcional à corrente medida, pode ser facilmente percebido pela maioria dos multímetros, osciloscópios e gravadores.

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