Како сензори и стезаљке раде за мерење директне и наизменичне струје

За проширење функционалности мултиметара, осцилоскопа и других електричних мерних инструмената користе се сензори струје у облику крпеља - тренутне стезаљке. Да би извршили мерења стезаљкама, они се са струјом затварају у опсег проводника и на тај начин, без прекида струјног круга и без потребе да се пресече ниједан схунт у проводник, мере.

Једноставно је и практично. Уређај приказује резултате мерења на својој скали у облику напона или струје пропорционалне измереној вредности струје. Предност методе лежи у чињеници да уређај можда нема довољно широк распон улаза, док су сензорске стезаљке у стању да слободно прихвате проводник чак и при веома високој струји.

Проводник са измереном струјом не само да остаје нетакнут, већ је увек галвански изолован од кругова мерног уређаја. Сам уређај може имати улазни круг с врло великом импеданцијом, па чак и уземљење. Нема потребе да се на неки начин регулише или укључи и искључи струја круга, чији се параметри мере стезаљкама, што значи да неће бити застоја у раду електричне опреме.

Рмс вредност струје у опсегу фреквенције одзива сензора може се мерити помоћу сензора струје са мултиметером који може да мери рмс вредности. У том случају ће домет бити ограничен могућностима (обимом) мултиметра. Најбољи резултати постигнути су сензорима са широким фреквенцијским одзивом, минималним помаком фазе и великом тачношћу.

За мерење параметара наизменичне струје, сензори који раде на принципу конвенционалног мерни трансформатор струје. Сваки трансформатор има примарне и секундарне намоте инсталиране на заједничком магнетном кругу. Примарни напон се доводи до примарног намота, ствара се наизменични магнетни ток у језгри, индукујући у секундарном намоту одговарајући коефицијент трансформације ЕМФ. Струје примарног и секундарног намотаја су повезане са бројем завоја у секундарном и примарном намоту.

Овако ради тренутни сензор за мерење АЦ струје. Магнетни круг у облику стезаљки затвара се око проводника. Проводник је примарно навијање, који се састоји од једног окретаја, тренутне вредности у којој морате да сазнате.

Струја у секундарном намоту ће бити пропорционална струји у проводнику и разликоват ће се од ње више пута једнаком коефицијенту трансформације, односно онолико пута колико окрета у секундарном намоту. Број окрета у секундарном намоту сензора је обично 1000, 500 или 100.

Ако сензор има 1000 окретаја, тада се стезаљке означавају 1000: 1 или 1мА / А - то значи да је 1 мА у очитавањима уређаја идентичан 1А у испитиваном проводнику. Или 1А на уређају - 1000 А у проводнику.

Однос може, у принципу, бити различит: 3000: 5 или 2000: 2, зависно од намене уређаја. Међутим, у већини случајева крпељи су упарени са уобичајеним мултиметром и однос је обично 1000: 1.

У омјеру 1000: 1 или 1мА / А, очитања ће бити сљедећа. Са улазном струјом од 700А, испадаће да је 700мА, на 300А - 300мА итд. То је зато што је излаз сензора повезан са дигиталним мултиметром у режиму мерења АЦ струје са изабраним распоном вредности.

Да би се одредила тренутна вредност струје у проводнику, очитања мултиметра множе се са коефицијентом сензора. Главна ствар је да мерни уређај има потребну улазну импедансу.

Ако мерни уређај има улаз само напоном (волтметар или осцилоскоп), онда се може користити и са сензором струје - стезаљкама. За то се тренутни излаз сензора мора ускладити са улазом уређаја, користећи принцип мерног трансформатора струје. Тада ће очитавања наизменичног напона бити пропорционална измереној наизменичној струји.

Постоје струјне стезаљке које могу да мере не само наизменичну, већ и директну струју. У таквим крпељима принцип њиховог рада заснован је на Халловом ефекту, када се тренутни параметри изводе из параметара магнетног поља које генерише он, делујући на полуводич и покрећу Халл ефекат у њему.

Танка полуводичка плоча постављена је окомито на магнетно поље струје коју желите да измерите. На плочицу се примењује узбудна струја у одређеном смеру (рецимо дуж ње), која одступа у спољном магнетном пољу под дејством Лорентзове силе у попречном смеру, а затим се у том смеру емф (Халл напон) може мерити на ивицама плоче.

Са константном побудном струјом кроз плочу, Халл-ов ЕМФ, као и индукција магнетног поља измерене струје, биће пропорционални измереној струји. Односно, Халлов напон одговара струји у проводнику која пролази унутар магнетног круга сензора. Такав склоп има велике предности у односу на уређаје који се заснивају на трансформатору струје.

Пошто генерација Халл ЕМФ-а не зависи од смера вектора магнетне индукције, већ зависи само од његове величине, сензор заснован на Халловом ефекту мери и променљиву и директну струју. Поред тога, сензор апсолутно тачно бележи фазу промене (смера) магнетног поља, па је стога погодан за посматрање облика струје.

Крпељи са Халл сензором долазе са једним или два уграђена сензора. Различити модели крпеља имају широк динамички распон и фреквенцијски одзив, линеарност сигнала и високу тачност.

Обим таквих клијешта обухвата сву опрему са директном струјом до 1500 А без потребе за уградњом скупих шантова. Наизменична струја са фреквенцијом од десетине килохерца може се измерити и помоћу крпеља на основу Халл ефекта, а тренутни облик може бити веома различит, утврдиће се вредност рмс.

Излазни сигнал у миливолтима, пропорционалан измереној струји, може лако уочити већина мултиметара, осцилоскопа и снимача.

Шта је амперметар, врсте, уређај и принцип рада

Како се користе тренутне мерне стезаљке

Тренутни примери примене стезаљки

Који су алати потребни за обављање електричних радова