Hur sensorer och klämmetrar fungerar för att mäta likström och växelström

För att utöka funktionaliteten hos multimetrar, oscilloskop och andra elektriska mätinstrument används klämformade strömsensorer - strömklämmor. För att göra mätningar med klämmor stängs de in i ledarens omkrets med ström, och därför mäter de, utan att bryta kretsen och utan att behöva skära någon shunt i ledaren.

Det är enkelt och bekvämt. Enheten visar mätresultatet på dess skala i form av spänning eller ström som är proportionell mot det uppmätta strömvärdet. Fördelen med metoden ligger i det faktum att enheten kanske inte har ett tillräckligt brett ingångsområde, medan sensorklämmorna ganska kan acceptera ledaren även med en mycket hög ström.

Ledaren med den uppmätta strömmen förblir inte bara intakt utan är alltid galvaniskt isolerad från mätanordningens kretsar. Enheten kan ha en ingångskrets med mycket hög impedans och till och med vara jordad. Det finns inget behov av att på något sätt reglera eller slå på och stänga av kretsens kraft, vars parametrar mäts med klämmor, vilket innebär att det inte kommer att finnas någon driftstopp i drift av den drivna utrustningen.

Rms-värdet på strömmen i sensorns frekvensområde kan mätas med en strömgivare med en multimeter som kan mäta rms-värden. I detta fall kommer intervallet att begränsas av multimeterns kapacitet (skala). Bästa resultat uppnås med sensorer med ett brett frekvenssvar, minimal fasskift och hög noggrannhet.

Sensorer som arbetar enligt principen om konventionella mätströmtransformator. Varje transformator har en primär och sekundär lindning installerad på en gemensam magnetisk krets. Den primära spänningen tillförs primärlindningen, ett växlande magnetiskt flöde skapas i kärnan, vilket inducerar i den sekundära lindningen motsvarande EMF-transformationskoefficient. Strömmarna för primär- och sekundärlindningarna korreleras som antalet varv i sekundär- och primärlindningarna.

Så här fungerar strömgivaren för mätning av växelström. En klämformad magnetisk krets stängs runt ledaren. Ledaren är den primära lindningen, som består av en enda varv, det aktuella värdet du behöver ta reda på.

Strömmen i sekundärlindningen kommer att vara proportionell mot strömmen i ledaren och skiljer sig från den med ett antal gånger lika med transformationskoefficienten, det vill säga så många gånger så många varv i sekundärlindningen. Antalet varv i sensorns sekundära lindning är vanligtvis 1000, 500 eller 100.

Om sensorn har 1000 varv betecknas klämmorna 1000: 1 eller 1mA / A - detta betyder att 1 mA i enhetens avläsningar är identiska med 1A i den studerade ledaren. Eller 1A på enheten - 1000 A i ledaren.

Förhållandet kan i princip vara olika: 3000: 5 eller 2000: 2, beroende på enhetens syfte. I de flesta fall är dock fästingar parade med en konventionell multimeter och förhållandet är vanligtvis 1000: 1.

Vid ett förhållande av 1000: 1 eller 1 mA / A kommer avläsningarna att vara följande. Med en ingångsström på 700A kommer uteffekten att bli 700mA, vid 300A - 300mA, etc. Detta beror på att utgången från sensorn är ansluten till en digital multimeter i AC-strömmätningsläge med ett valt värdeintervall.

För att bestämma strömvärdet för strömmen i ledaren multipliceras avläsningen av multimetern med sensorns koefficient. Det viktigaste är att mätanordningen har den erforderliga ingångsimpedansen.

Om mätanordningen endast har en ingång via spänning (voltmeter eller oscilloskop), kan den också användas med en strömgivare - klämmor. För detta måste strömutgången från sensorn samordnas med enhetens ingång med principen om en mätströmtransformator. Sedan kommer avläsningen av växelspänningen att vara proportionell mot den uppmätta växelströmmen.

Det finns strömklämmor som inte bara kan mäta växel utan även likström. I sådana fästingar är principen för deras funktion baserad på Hall-effekten, när de aktuella parametrarna härleds från parametrarna för det magnetfält som genereras av det, verkar på halvledaren och initierar Hall-effekten i den.

En tunn platta hos en halvledare är monterad vinkelrätt mot magnetfältet för den ström som ska mätas. En exciteringsström appliceras på plattan i en viss riktning (låt oss säga längs den), som avviker i ett yttre magnetfält under verkan av Lorentz-kraften i tvärriktningen, och sedan i denna riktning kan emf (Hall-spänning) mätas vid plattans kanter.

Med en konstant excitationsström genom plattan kommer Hall EMF såväl som magnetfältinduktionen av den uppmätta strömmen att vara proportionell mot den uppmätta strömmen. Det vill säga, Hall-spänningen motsvarar strömmen i ledaren, som passerar inuti sensorns magnetiska krets. En sådan krets har stora fördelar jämfört med enheter baserade på en strömtransformator.

Eftersom genereringen av Hall EMF inte beror på riktningen för den magnetiska induktionsvektorn utan endast beror på dess storlek, mäter en sensor baserad på Hall-effekten både växel och likström. Dessutom fångar sensorn absolut exakt fasen för magnetfältets förändring (riktning) och är därför lämplig för att observera strömens form.

Fästingar med en Hall-sensor levereras med en eller två inbyggda sensorer. Olika fästmodeller har ett brett dynamiskt intervall och frekvenssvar, signallinearitet och hög noggrannhet.

Omfattningen av sådana stansar täcker all utrustning med en likström på upp till 1500 A utan behov av inbäddning av dyra shunts. Växelström med en frekvens av tiotals kilohertz är också mätbar med fästingar baserade på Hall-effekten, och den aktuella formen kan vara mycket annorlunda, rms-värdet hittas.

Utgångssignalen i millivolt, proportionell mot den uppmätta strömmen, kan lätt uppfattas av de flesta multimetrar, oscilloskop och inspelare.

Vad är en ammeter, typer, enhet och funktionsprincip

Hur man använder aktuella mätklämmor

Aktuella exempel på klämapplikationer

Vilka verktyg som behövs för att utföra elektriskt arbete