Ako senzory a merače svoriek pracujú pre meranie jednosmerného a striedavého prúdu

Na rozšírenie funkčnosti multimetrov, osciloskopov a iných elektrických meracích prístrojov sa používajú prúdové senzory vo forme kliešťov - prúdové svorky. Pri meraní pomocou svoriek sa tieto merajú v obvode vodiča uzavretým prúdom, a teda bez prerušenia obvodu a bez potreby prerušenia skratu do vodiča merajú.

Je to jednoduché a pohodlné. Prístroj zobrazuje výsledok merania na svojej stupnici vo forme napätia alebo prúdu úmerného nameranej hodnote prúdu. Výhoda tohto spôsobu spočíva v tom, že zariadenie nemusí mať dostatočne široký vstupný rozsah, zatiaľ čo svorky snímača sú schopné celkom voľne prijať vodič aj pri veľmi vysokom prúde.

Vodič s meraným prúdom zostáva nielen neporušený, ale je vždy galvanicky oddelený od obvodov meracieho zariadenia. Samotné zariadenie môže mať vstupný obvod s veľmi vysokou impedanciou a môže byť dokonca uzemnené. Nie je potrebné nejakým spôsobom regulovať alebo zapínať a vypínať výkon obvodu, ktorého parametre sa merajú pomocou svoriek, čo znamená, že pri prevádzke napájacieho zariadenia nedôjde k žiadnym prestojom.

Efektívna hodnota prúdu vo frekvenčnom rozsahu snímača sa môže merať pomocou snímača prúdu s multimetrom schopným merať rms, V tomto prípade bude rozsah obmedzený schopnosťami (mierkou) multimetra. Najlepšie výsledky sa dosahujú so snímačmi so širokou frekvenčnou odozvou, minimálnym fázovým posunom a vysokou presnosťou.

Senzory pracujúce na princípe konvenčných merací transformátor prúdu, Každý transformátor má primárne a sekundárne vinutie inštalované na spoločnom magnetickom obvode. Primárne napätie sa privádza do primárneho vinutia, v jadre sa vytvára striedavý magnetický tok, ktorý v sekundárnom vinutí indukuje zodpovedajúci transformačný koeficient EMF. Prúdy primárneho a sekundárneho vinutia sú korelované ako počet závitov v sekundárnom a primárnom vinutí.

Takto pracuje snímač prúdu na meranie striedavého prúdu. Okolo vodiča sa uzatvára magnetický obvod v tvare svorky. Vodič je primárne vinutie pozostávajúce z jediného zákruty, aktuálnej hodnoty, v ktorej musíte zistiť.

Prúd v sekundárnom vinutí bude úmerný prúdu v vodiči a bude sa od neho líšiť počtom krát rovnajúcim sa transformačnému koeficientu, to znamená, koľkokrát toľkokrát bude v sekundárnom vinutí. Počet závitov v sekundárnom vinutí snímača je obvykle 1 000, 500 alebo 100.

Ak má snímač 1 000 otáčok, potom sa svorky označia ako 1 000: 1 alebo 1 mA / A - to znamená, že 1 mA v údajoch zariadenia je totožná s 1 A v študovanom vodiči. Alebo 1A na zariadení - 1 000 A vo vodiči.

Pomer sa môže v zásade líšiť: 3 000: 5 alebo 2 000: 2, v závislosti od účelu zariadenia. Vo väčšine prípadov sú však kliešte spárované s bežným multimetrom a pomer je zvyčajne 1 000: 1.

Pri pomere 1 000: 1 alebo 1 mA / A budú hodnoty nasledujúce. Pri vstupnom prúde 700 A bude výstup 700 mA, pri 300 A - 300 mA, atď. Je to preto, že výstup snímača je pripojený k digitálnemu multimetru v režime merania striedavého prúdu so zvoleným rozsahom hodnôt.

Na určenie aktuálnej hodnoty prúdu vo vodiči sa hodnoty multimetra vynásobia koeficientom snímača. Hlavné je, že meracie zariadenie má požadovanú vstupnú impedanciu.

Ak má meracie zariadenie vstup iba napätím (voltmeter alebo osciloskop), môže sa použiť aj so snímačom prúdu - svorkami. Preto musí byť prúdový výstup snímača koordinovaný so vstupom zariadenia pomocou princípu meracieho transformátora prúdu. Potom budú hodnoty striedavého napätia úmerné nameranému striedavému prúdu.

Existujú prúdové svorky schopné merať nielen striedavý, ale aj jednosmerný prúd. V týchto kliešťoch je princíp ich činnosti založený na Hallovom efekte, keď sú súčasné parametre odvodené z parametrov ním generovaného magnetického poľa, pôsobia na polovodič a v ňom iniciujú Hallov efekt.

Tenká doska polovodiča je namontovaná kolmo na magnetické pole meraného prúdu. Budiaci prúd sa aplikuje na doštičku v určitom smere (povedzme pozdĺž nej), ktorý sa odchyľuje od vonkajšieho magnetického poľa pôsobením Lorentzovej sily v priečnom smere, a potom v tomto smere sa môže merať emf (Hallovo napätie) na okrajoch platne.

Pri konštantnom budiacom prúde cez dosku bude Hall EMF, rovnako ako indukcia meraného prúdu magnetickým poľom, úmerný meranému prúdu. To znamená, že Hallovo napätie zodpovedá prúdu vo vodiči, ktorý prechádza vnútri magnetického obvodu senzora. Taký obvod má veľké výhody oproti zariadeniam založeným na prúdovom transformátore.

Pretože generovanie Hallovej EMF nezávisí od smeru magnetického indukčného vektora, ale závisí iba od jeho veľkosti, senzor založený na Hallovom efekte meria striedavý aj jednosmerný prúd. Ďalej snímač úplne presne zachytáva fázu zmeny (smeru) magnetického poľa, a preto je vhodný na pozorovanie tvaru prúdu.

Kliešte s Hallovým senzorom sa dodávajú s jedným alebo dvoma vstavanými senzormi. Rôzne modely kliešťov majú široký dynamický rozsah a frekvenčnú odozvu, linearitu signálu a vysokú presnosť.

Rozsah týchto klieští pokrýva všetky zariadenia s jednosmerným prúdom do 1500 A bez potreby vkladania drahých skratov. Striedavý prúd s frekvenciou desiatok kilohertzov je tiež merateľný pomocou kliešťov založených na Hallovom efekte a aktuálny tvar sa môže veľmi líšiť, zistí sa efektívna hodnota.

Výstupný signál v milivoltoch, ktorý je úmerný meranému prúdu, je ľahko rozpoznateľný väčšinou multimetrov, osciloskopov a zapisovačov.

Čo je ampérmeter, typy, zariadenie a princíp činnosti

Ako používať bežné meracie svorky

Príklady použitia súčasných svoriek

Aké nástroje sú potrebné na vykonávanie elektrických prác