Cómo funcionan los sensores y los medidores de pinza para medir la corriente directa y alterna

Para ampliar la funcionalidad de multímetros, osciloscopios y otros instrumentos de medición eléctrica, se utilizan sensores de corriente en forma de garrapatas: pinzas de corriente. Para tomar medidas con abrazaderas, se cierran en la circunferencia del conductor con corriente y, por lo tanto, sin romper el circuito y sin la necesidad de cortar ninguna derivación en el conductor, miden.

Es simple y conveniente. El dispositivo muestra el resultado de la medición en su escala en forma de voltaje o corriente proporcional al valor de corriente medido. La ventaja del método radica en el hecho de que el dispositivo puede no tener un rango de entrada suficientemente amplio, mientras que las abrazaderas del sensor pueden aceptar libremente el conductor incluso con una corriente muy alta.

El conductor con la corriente medida no solo permanece intacto, sino que siempre está aislado galvánicamente de los circuitos del dispositivo de medición. El dispositivo en sí puede tener un circuito de entrada con una impedancia muy alta e incluso estar conectado a tierra. No es necesario regular o encender y apagar de alguna manera la potencia del circuito, cuyos parámetros se miden mediante abrazaderas, lo que significa que no habrá tiempo de inactividad en la operación del equipo alimentado.

El valor eficaz de la corriente en el rango de frecuencia del sensor se puede medir usando un sensor de corriente con un multímetro capaz de medir valores rms. En este caso, el alcance estará limitado por las capacidades (escala) del multímetro. Los mejores resultados se logran con sensores con una respuesta de frecuencia amplia, desplazamiento de fase mínimo y alta precisión.

Sensores que funcionan según el principio convencional transformador de corriente de medición. Cualquier transformador tiene un devanado primario y secundario instalado en un circuito magnético común. El voltaje primario se suministra al devanado primario, se crea un flujo magnético alterno en el núcleo, que induce en el devanado secundario el correspondiente coeficiente de transformación EMF. Las corrientes de los devanados primario y secundario están correlacionadas como el número de vueltas en los devanados secundario y primario.

Así es como funciona el sensor de corriente para medir la corriente alterna. Un circuito magnético en forma de abrazadera se cierra alrededor del conductor. El conductor es el devanado primario, que consta de una sola vuelta, el valor actual en el que debe averiguarlo.

La corriente en el devanado secundario será proporcional a la corriente en el conductor y diferirá de ella en un número de veces igual al coeficiente de transformación, es decir, tantas veces más vueltas en el devanado secundario. El número de vueltas en el devanado secundario del sensor suele ser 1000, 500 o 100.

Si el sensor tiene 1000 vueltas, las pinzas se designan 1000: 1 o 1 mA / A, esto significa que 1 mA en las lecturas del dispositivo es idéntico a 1 A en el conductor estudiado. O 1A en el dispositivo - 1000 A en el conductor.

La relación puede, en principio, ser diferente: 3000: 5 o 2000: 2, dependiendo del propósito del dispositivo. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las garrapatas se combinan con un multímetro convencional y la proporción suele ser de 1000: 1.

En una relación de 1000: 1 o 1 mA / A, las lecturas serán las siguientes. Con una corriente de entrada de 700 A, la salida será de 700 mA, a 300 A - 300 mA, etc. Esto se debe a que la salida del sensor está conectada a un multímetro digital en modo de medición de corriente CA con un rango de valores seleccionado.

Para determinar el valor actual de la corriente en el conductor, las lecturas del multímetro se multiplican por el coeficiente del sensor. Lo principal es que el dispositivo de medición tiene la impedancia de entrada requerida.

Si el dispositivo de medición tiene una entrada solo por voltaje (voltímetro u osciloscopio), entonces también se puede usar con un sensor de corriente - abrazaderas. Para ello, la salida de corriente del sensor debe coordinarse con la entrada del dispositivo, utilizando el principio de un transformador de corriente de medición. Entonces las lecturas de la tensión alterna serán proporcionales a la corriente alterna medida.

Hay pinzas de corriente capaces de medir no solo la corriente alterna, sino también la corriente continua. En tales ticks, el principio de su funcionamiento se basa en el efecto Hall, cuando los parámetros actuales se derivan de los parámetros del campo magnético generado por él, actuando sobre el semiconductor e iniciando el efecto Hall en él.

Se monta una placa delgada de un semiconductor perpendicular al campo magnético de la corriente a medir. Se aplica una corriente de excitación a la placa en una determinada dirección (digamos a lo largo de ella), que se desvía en un campo magnético externo bajo la acción de la fuerza de Lorentz en la dirección transversal, y luego en esta dirección se puede medir la fem (voltaje Hall) en los bordes de la placa.

Con una corriente de excitación constante a través de la placa, el EMF Hall, así como la inducción de campo magnético de la corriente medida, será proporcional a la corriente medida. Es decir, el voltaje Hall corresponde a la corriente en el conductor, que pasa dentro del circuito magnético del sensor. Tal circuito tiene grandes ventajas sobre los dispositivos basados ​​en un transformador de corriente.

Dado que la generación del Hall EMF no depende de la dirección del vector de inducción magnética, sino que depende solo de su magnitud, un sensor basado en el efecto Hall mide la corriente alterna y la corriente continua. Además, el sensor captura con absoluta precisión la fase del cambio (dirección) del campo magnético y, por lo tanto, es adecuado para observar la forma de la corriente.

Las garrapatas con un sensor Hall vienen con uno o dos sensores incorporados. Varios modelos de tick tienen un amplio rango dinámico y respuesta de frecuencia, linealidad de señal y alta precisión.

El alcance de tales pinzas cubre todos los equipos con una corriente continua de hasta 1500 A sin la necesidad de incorporar derivaciones costosas. La corriente alterna con una frecuencia de decenas de kilohercios también se puede medir utilizando ticks basados ​​en el efecto Hall, y la forma actual puede ser muy diferente, se encontrará el valor eficaz.

La señal de salida en milivoltios, proporcional a la corriente medida, puede ser percibida fácilmente por la mayoría de los multímetros, osciloscopios y grabadores.

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