Hoe sensoren en stroomtangen werken voor het meten van gelijkstroom en wisselstroom

Om de functionaliteit van multimeters, oscilloscopen en andere elektrische meetinstrumenten uit te breiden, worden stroomsensoren in de vorm van teken gebruikt - stroomtangen. Om metingen met klemmen te doen, worden ze met stroom in de omtrek van de geleider gesloten en meten ze dus, zonder het circuit te onderbreken en zonder de shunt in de geleider te snijden.

Het is eenvoudig en handig. Het apparaat geeft het meetresultaat op zijn schaal weer in de vorm van spanning of stroom evenredig met de gemeten stroomwaarde. Het voordeel van de methode ligt in het feit dat het apparaat mogelijk geen voldoende breed ingangsbereik heeft, terwijl de sensorklemmen de geleider vrij kunnen accepteren, zelfs met een zeer hoge stroomsterkte.

De geleider met de gemeten stroom blijft niet alleen intact, maar is altijd galvanisch gescheiden van de circuits van het meetapparaat. Het apparaat zelf kan een ingangscircuit met een zeer hoge impedantie hebben en zelfs geaard zijn. Het is niet nodig om de stroom van het circuit op de een of andere manier te regelen of in en uit te schakelen, waarvan de parameters worden gemeten met klemmen, wat betekent dat er geen downtime zal zijn in de werking van de aangedreven apparatuur.

De effectieve waarde van de stroom in het frequentiebereik van de sensor kan worden gemeten met behulp van een stroomsensor met een multimeter die kan meten rms waarden. In dit geval wordt het bereik beperkt door de mogelijkheden (schaal) van de multimeter. De beste resultaten worden bereikt met sensoren met een brede frequentierespons, minimale faseverschuiving en hoge nauwkeurigheid.

Sensoren werken volgens het conventionele principe stroomtransformator meten. Elke transformator heeft primaire en secundaire wikkelingen geïnstalleerd op een gemeenschappelijk magnetisch circuit. De primaire spanning wordt aan de primaire wikkeling toegevoerd, een alternerende magnetische flux wordt in de kern gecreëerd, waardoor in de secundaire wikkeling de overeenkomstige EMF-transformatiecoëfficiënt wordt geïnduceerd. De stromen van de primaire en secundaire wikkelingen zijn gecorreleerd als het aantal windingen in de secundaire en primaire wikkelingen.

Dit is hoe de stroomsensor voor het meten van wisselstroom werkt. Een klemvormig magnetisch circuit sluit om de geleider. De geleider is de primaire wikkeling, bestaande uit één enkele winding, de huidige waarde waarin u moet weten.

De stroom in de secundaire wikkeling zal evenredig zijn met de stroom in de geleider en verschilt daarvan een aantal keren gelijk aan de transformatiecoëfficiënt, dat wil zeggen, zo vaak als zoveel windingen in de secundaire wikkeling. Het aantal windingen in de secundaire wikkeling van de sensor is meestal 1000, 500 of 100.

Als de sensor 1000 omwentelingen heeft, worden de klemmen aangeduid met 1000: 1 of 1mA / A - dit betekent dat 1 mA in de meetwaarden van het apparaat identiek is aan 1A in de bestudeerde geleider. Of 1A op het apparaat - 1000 A in de geleider.

De verhouding kan in principe verschillen: 3000: 5 of 2000: 2, afhankelijk van het doel van het apparaat. In de meeste gevallen worden teken gecombineerd met een conventionele multimeter en is de verhouding meestal 1000: 1.

Bij een verhouding van 1000: 1 of 1mA / A zijn de metingen als volgt. Met een ingangsstroom van 700A, zal de uitgang 700mA blijken te zijn, bij 300A - 300mA, etc. Dit komt omdat de uitgang van de sensor is aangesloten op een digitale multimeter in AC-stroommeetmodus met een geselecteerd bereik van waarden.

Om de stroomwaarde van de stroom in de geleider te bepalen, worden de waarden van de multimeter vermenigvuldigd met de coëfficiënt van de sensor. Het belangrijkste is dat het meetapparaat de vereiste ingangsimpedantie heeft.

Als het meetapparaat alleen een ingang heeft via spanning (voltmeter of oscilloscoop), kan het ook worden gebruikt met een stroomsensor - klemmen. Hiervoor moet de stroomuitgang van de sensor worden gecoördineerd met de ingang van het apparaat, met behulp van het principe van een meetstroomtransformator. Dan zullen de waarden van de wisselspanning evenredig zijn met de gemeten wisselstroom.

Er zijn stroomtangen die niet alleen wisselstroom kunnen meten, maar ook gelijkstroom. In dergelijke teken is het principe van hun werking gebaseerd op het Hall-effect, wanneer de huidige parameters worden afgeleid van de parameters van het magnetische veld dat erdoor wordt gegenereerd, dat op de halfgeleider inwerkt en het Hall-effect daarin initieert.

Een dunne halfgeleiderplaat is loodrecht op het magnetische veld van de stroom gemonteerd die u wilt meten. Een excitatiestroom wordt in een bepaalde richting op de plaat aangelegd (laten we zeggen erlangs), die afwijkt in een extern magnetisch veld onder invloed van de Lorentz-kracht in de dwarsrichting, en vervolgens in deze richting kan de emf (Hall-spanning) worden gemeten aan de randen van de plaat.

Met een constante excitatiestroom door de plaat, zal de Hall EMF, evenals de magnetische veldinductie van de gemeten stroom, evenredig zijn met de gemeten stroom. Dat wil zeggen dat de Hall-spanning overeenkomt met de stroom in de geleider die binnen het magnetische magneetcircuit passeert. Een dergelijk circuit heeft grote voordelen ten opzichte van apparaten op basis van een stroomtransformator.

Aangezien het genereren van de Hall EMF niet afhankelijk is van de richting van de magnetische inductievector, maar alleen van de grootte, meet een sensor op basis van het Hall-effect zowel wisselstroom als gelijkstroom. Bovendien vangt de sensor absoluut nauwkeurig de fase van de verandering (richting) van het magnetische veld en is daarom geschikt voor het observeren van de vorm van de stroom.

Teken met een Hall-sensor worden geleverd met een of twee ingebouwde sensoren. Verschillende tick-modellen hebben een breed dynamisch bereik en frequentierespons, lineariteit van het signaal en hoge nauwkeurigheid.

Het bereik van dergelijke tangen omvat alle apparatuur met een gelijkstroom tot 1500 A zonder de noodzaak om dure shunts in te sluiten. Wisselstroom met een frequentie van tientallen kilohertz is ook meetbaar met behulp van teken op basis van het Hall-effect, en de huidige vorm kan heel anders zijn, de rms-waarde wordt gevonden.

Het uitgangssignaal in millivolt, evenredig met de gemeten stroom, kan gemakkelijk worden waargenomen door de meeste multimeters, oscilloscopen en recorders.

Wat is een ampèremeter, types, apparaat en werkingsprincipe

Hoe huidige meetklemmen te gebruiken

Huidige klemtoepassingsvoorbeelden

Welke hulpmiddelen zijn nodig om elektrisch werk uit te voeren?