Kako senzori i stezaljke rade za mjerenje istosmjerne i izmjenične struje

Za proširenje funkcionalnosti multimetara, osciloskopa i drugih električnih mjernih instrumenata koriste se senzori struje u obliku krpelja - trenutne stezaljke. Da bi obavili mjerenja stezaljkama, oni se strujom zatvaraju u opseg vodiča i na taj način, bez prekida kruga i bez potrebe za rezanjem bilo kakvog strenca u vodiču, mjere.

Jednostavno je i prikladno. Uređaj prikazuje rezultat mjerenja na svojoj ljestvici u obliku napona ili struje proporcionalne izmjerenoj vrijednosti struje. Prednost metode leži u činjenici da uređaj možda nema dovoljno širok ulazni raspon, dok su senzorske stezaljke u stanju slobodno prihvatiti vodič čak i pri vrlo visokoj struji.

Provodnik s izmjerenom strujom ne samo da ostaje netaknut, već je uvijek galvanski izoliran iz krugova mjernog uređaja. Sam uređaj može imati ulazni krug s vrlo velikom impedancijom, pa čak i uzemljen. Nema potrebe na neki način regulirati ili uključiti i isključiti snagu kruga, čiji se parametri mjere stezaljkama, što znači da neće biti zastoja u radu pogonske opreme.

Rms vrijednost struje u rasponu frekvencije odziva senzora može se mjeriti korištenjem senzora struje s multimeterom koji može mjeriti rms vrijednosti, U tom slučaju raspon će biti ograničen mogućnostima (razmjerom) multimetra. Najbolji rezultati postignuti su senzorima sa širokim frekvencijskim odzivom, minimalnim pomakom faze i velikom preciznošću.

Senzori koji rade na principu konvencionalnog mjerni transformator struje, Bilo koji transformator ima primarne i sekundarne namote instalirane na zajedničkom magnetskom krugu. Primarni napon dovodi se do primarnog namota, stvara se izmjenični magnetski tok u jezgri, inducirajući u sekundarnom namotu odgovarajući koeficijent transformacije EMF. Struje primarnog i sekundarnog namotaja su povezane s brojem zavoja u sekundarnom i primarnom namotu.

Ovako radi trenutni senzor za mjerenje izmjenične struje. Magnetni krug u obliku stezaljki zatvara se oko vodiča. Provodnik je primarno navijanje, koji se sastoji od jednog jedinog zavoja, trenutne vrijednosti u kojoj trebate saznati.

Struja u sekundarnom namotu bit će proporcionalna struji u vodiču i razlikovat će se od nje po broju puta jednakom koeficijentu transformacije, to jest onoliko puta koliko okretaja u sekundarnom namotu. Broj okreta u sekundarnom namotu senzora obično je 1000, 500 ili 100.

Ako senzor ima 1000 okretaja, tada su stezaljke označene 1000: 1 ili 1mA / A - to znači da je 1 mA u očitavanjima uređaja identičan 1A u ispitivanom vodiču. Ili 1A na uređaju - 1000 A u vodiču.

Omjer u načelu može biti različit: 3000: 5 ili 2000: 2, ovisno o namjeni uređaja. Međutim, u većini slučajeva krpelji su upareni s uobičajenim multimetrom i omjer je obično 1000: 1.

U omjeru 1000: 1 ili 1mA / A, očitanja će biti sljedeća. S ulaznom strujom od 700A, ispada da će 700mA, pri 300A - 300mA itd. To je zato što je izlaz senzora povezan s digitalnim multimetrom u načinu mjerenja izmjenične struje s odabranim rasponom vrijednosti.

Da bi se odredila trenutna vrijednost struje u vodiču, očitanja multimetra množe se s koeficijentom senzora. Glavna stvar je da mjerni uređaj ima potrebnu ulaznu impedansu.

Ako mjerni uređaj ima ulaz samo naponom (voltmetar ili osciloskop), tada se može koristiti i sa strujnim stezaljkama. Za to se trenutni izlaz senzora mora uskladiti s ulazom uređaja, koristeći princip mjernog transformatora struje. Tada će očitanja izmjeničnog napona biti proporcionalna izmjerenoj izmjeničnoj struji.

Postoje strujne stezaljke koje mogu mjeriti ne samo izmjeničnu, nego i istosmjernu struju. Kod takvih krpelja načelo njihovog djelovanja temelji se na Hallovom učinku, kada se trenutni parametri dobivaju iz parametara magnetskog polja koje generira, djelujući na poluvodič i pokreću Hall efekt u njemu.

Tanka poluvodička ploča postavljena je okomito na magnetsko polje struje koju želite izmjeriti. Na ploču se u određenom smjeru (recimo uzduž nje) primjenjuje uzbudna struja koja odstupa u vanjskom magnetskom polju pod djelovanjem Lorentzove sile u poprečnom smjeru, a zatim se u tom smjeru emf (Hallnov napon) može mjeriti na rubovima ploče.

Uz stalnu pobudnu struju kroz ploču, Hall-ov EMF, kao i indukcija magnetskog polja izmjerene struje, bit će proporcionalni izmjerenoj struji. Odnosno, Hallov napon odgovara struji u vodiču koja prolazi unutar magnetskog kruga osjetnika. Takav krug ima velike prednosti u odnosu na uređaje koji se temelje na transformatoru struje.

Budući da stvaranje Hall-ovog EMF-a ne ovisi o smjeru vektora magnetske indukcije, već ovisi samo o njegovoj veličini, senzor temeljen na Hallovom učinku mjeri i izmjeničnu i istosmjernu struju. Osim toga, senzor apsolutno točno bilježi fazu promjene (smjera) magnetskog polja, što znači da je pogodno za promatranje oblika struje.

Krpelji s Hall senzorom dolaze s jednim ili dva ugrađena senzora. Različiti modeli krpelja imaju širok dinamički raspon i frekvencijski odziv, linearnost signala i visoku točnost.

Opseg takvih klješta obuhvaća svu opremu istosmjerne struje do 1500 A, bez potrebe za ugradnjom skupih šantova. Naizmjenična struja s frekvencijom od nekoliko desetaka kiloherca može se mjeriti i pomoću krpelja na temelju Hall efekta, a trenutni oblik može biti vrlo različit, naći će se RMS vrijednost.

Izlazni signal u milivoltima, proporcionalan izmjerenoj struji, može lako uočiti većina multimetara, osciloskopa i snimača.

Što je ampermetar, vrste, uređaj i princip rada

Kako koristiti trenutne mjerne stezaljke

Trenutni primjeri primjene stezaljki

Koji su alati potrebni za obavljanje električnih radova