Токовый зажим
В электротехнике и электронной технике токовые клещи , также известные как токовые пробники , представляют собой электрическое устройство с открывающимися губками, позволяющими зажимать электрический проводник. Это позволяет измерять ток в проводнике без необходимости физического контакта с ним или отключения его для введения через зонд.
Токовые клещи обычно используются для считывания величины переменного тока (AC), а с помощью дополнительных приборов фазу и форму сигнала также можно измерить . Некоторые клещи могут измерять токи силой 1000 А и более. Клещи на эффекте Холла и крыльчатые клещи также могут измерять постоянный ток (DC).
Типы токовых клещей
[ редактировать ]Трансформатор тока
[ редактировать ]Обычная форма токовых клещей представляет собой разрезное кольцо из феррита или мягкого железа. Проволочная катушка наматывается вокруг одной или обеих половин, образуя одну обмотку трансформатора тока . Проводник, вокруг которого он зажат, образует другую обмотку. Как и любой трансформатор, этот тип работает только с переменным или импульсным сигналом, причем некоторые примеры простираются до мегагерцового диапазона.
При измерении тока исследуемый проводник образует первичную обмотку, а катушка — вторичную.
Этот тип также может использоваться наоборот, для подачи тока в проводник, например, при тестировании восприимчивости к электромагнитной совместимости для индукции тока помех . Обычно инъекционный зонд специально предназначен для этой цели. В этом режиме катушка образует первичную обмотку, а испытательный проводник — вторичную обмотку.
Железная лопасть
[ редактировать ]В типах с железной лопастью магнитный поток в сердечнике напрямую влияет на движущуюся железную лопасть, позволяя измерять как переменный, так и постоянный ток, и дает истинное среднеквадратичное значение (RMS) для несинусоидальных сигналов переменного тока. Из-за своего физического размера он обычно ограничивается частотой передачи энергии примерно до 100 Гц.
Флюгер обычно крепится непосредственно к механизму индикации аналоговых клещей (с подвижной стрелкой).Калибровка прибора явно нелинейна.
Эффект Холла
[ редактировать ]Тип эффекта Холла более чувствителен и способен измерять как постоянный, так и переменный ток. [1] в некоторых примерах до диапазона килогерц (тысяч герц). Этот тип часто использовался с осциллографами и высокопроизводительными компьютеризированными цифровыми мультиметрами, однако они становятся обычным явлением для более общего использования.
катушка Роговского
[ редактировать ]Датчик тока катушки Роговского по внешнему виду и функциям напоминает токовые клещи . Этот трансформатор без сердечника используется в токовых клещах и регистраторах мониторинга мощности. Его преимущество заключается в лучшей линейности, отсутствии сердечника для насыщения, его можно сделать гибким, и он не требует какого-либо магнитного или электрического контакта на открытом конце. [2] Катушка Роговского выдает напряжение, пропорциональное скорости изменения тока в первичном кабеле, поэтому требуется дополнительная обработка сигнала, прежде чем можно будет отобразить измеренные значения.
Зажимы
[ редактировать ]
Электрический счетчик со встроенными клещами переменного тока известен как клещи, амперметры с клещами, клещи-тестер или, в просторечии, как ампер-клещи.
Токовые клещи измеряют векторную сумму токов, протекающих во всех проводниках, проходящих через щуп, которая зависит от фазового соотношения токов. Обычно через зонд проходит только один проводник. В частности, если зажим замкнут вокруг двухжильного кабеля, передающего питание оборудованию, один и тот же ток течет по одному проводнику и вверх по другому; счетчик правильно показывает чистый ток, равный нулю. Поскольку в электрических кабелях для оборудования оба изолированных проводника (и, возможно, заземляющий провод) соединены вместе, то клещи часто используются с коротким удлинителем с двумя разделенными проводниками, так что зажим можно разместить только вокруг одного проводника. это расширение.
Относительно недавняя разработка — многопроводные клещи с несколькими сенсорными катушками вокруг зажимов клещей. Его можно закрепить вокруг стандартных двух- или трехпроводных однофазных кабелей, чтобы обеспечить считывание тока, протекающего через нагрузку. [3] без необходимости разделения проводников. Однако конкретный чувствительный механизм более склонен к ошибочным измерениям и требует осторожной эксплуатации. [4]
Показания, производимые проводником с очень слабым током, можно увеличить, несколько раз намотав проводник на зажим; показание счетчика, разделенное на количество витков, — это ток, [5] с некоторой потерей точности из-за индуктивных эффектов.
Измерительные клещи используются электриками, иногда с клещами, встроенными в мультиметр общего назначения .
Очень большие токи (сотни ампер) легко измерить с помощью соответствующего трансформатора тока. Точное измерение малых токов (несколько миллиампер) с помощью клещей трансформатора тока затруднено. Диапазон действия любого измерителя можно расширить, пропустив проводник через зажим несколько раз. Например, счетчик на 0–200 А можно превратить в счетчик на 0–20 А, обмотав проводник 10 раз вокруг сердечника зажима.
В менее дорогих клещах используется схема выпрямителя, которая фактически считывает средний ток, но откалибрована для отображения среднеквадратического значения тока, соответствующего измеренному среднему значению, что дает правильные среднеквадратичные показания только в том случае, если ток имеет синусоидальную форму . Для других сигналов показания будут неверными; когда эти более простые счетчики используются с несинусоидальными нагрузками, такими как балласты, используемые с люминесцентными лампами или газоразрядными лампами высокой интенсивности , или с большинством современного компьютерного и электронного оборудования, показания могут быть весьма неточными. Счетчики, которые реагируют на истинное среднеквадратичное значение, а не на средний ток, называются «истинным среднеквадратичным значением».
Типичные портативные устройства на эффекте Холла могут считывать ток до 200 мА, но доступны устройства, которые могут считывать ток до 1 мА.
Амперметр Columbia с щипцами (на рисунке) представляет собой пример лопастного типа, который используется для измерения больших переменных токов до 1000 ампер. Железные губки счетчика направляют магнитное поле, окружающее проводник, на железную лопасть, прикрепленную к стрелке счетчика. Железная лопасть движется пропорционально силе магнитного поля и, таким образом, дает показания счетчика, пропорциональные току. Этот тип амперметра может измерять как переменный, так и постоянный ток и обеспечивает измерение истинного среднеквадратического значения тока несинусоидальных или искаженных сигналов переменного тока. В зажимном узле могут быть установлены сменные механизмы счетчика, обеспечивающие различные натурные значения тока до 1000 ампер. Железная лопасть находится в небольшом цилиндре, который вставляется в пространство на шарнирном конце зажимных губок. Доступны губки нескольких размеров для зажима проводов и шин большой толщины. Ширина 4 + 1 ⁄ 2 дюйма (110 мм). [5] Как видно на иллюстрации, шкала очень нелинейна и непригодна для измерения малых токов, при этом токи, составляющие менее половины полного отклонения шкалы, втиснуты в короткую часть циферблата.
Измеритель мощности, анализатор энергии
[ редактировать ]Щупы-зажимы используются с некоторыми счетчиками для измерения электрической мощности и энергии . Зажим измеряет ток, а другие схемы — напряжение ; истинная мощность представляет собой произведение мгновенного напряжения и тока, интегрированного за цикл . Комплексные счетчики, предназначенные для измерения многих параметров электрической энергии ( коэффициент мощности , искажения , мгновенная мощность как функция времени, фазовые соотношения и т. д.), используют этот принцип. Для однофазных измерений используется одиночный зажим; с помощью соответствующего прибора с тремя клещами измерения можно проводить в трехфазных энергосистемах.
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Портал ЭЭП-Электротехника (6 мая 2012 г.). «Обзор клещей» .
- ^ «Внутренние счетчики с гибкими катушечными клещами» . www.fluke.com .
- ^ Спецификация клещей Megger MMC850. [ постоянная мертвая ссылка ] Предназначен для считывания тока, даже если оба проводника закрыты.
- ^ «Кто-нибудь знает многожильные клещи?» . Форумы электриков | Консультации по электробезопасности | Обсуждение на форуме электриков . Проверено 12 января 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Weschler Instruments: амперметры Columbia Tong» (PDF) .