Как работят сензорите и скобите за измерване на постоянен и променлив ток

За разширяване на функционалността на мултиметри, осцилоскопи и други електрически измервателни уреди се използват сензори за ток под формата на кърлежи - текущи скоби. За да предприемат измервания със скоби, те се затварят в обхвата на проводника с ток и по този начин, без да се прекъсне веригата и без да е необходимо да се реже някакъв шунт в проводника, те измерват.

Той е прост и удобен. Устройството показва резултата от измерването в своята скала под формата на напрежение или ток, пропорционални на измерената стойност на тока. Предимството на метода се състои във факта, че устройството може да няма достатъчно широк входен обхват, докато сензорните скоби са в състояние свободно да приемат проводника дори при много висок ток.

Проводникът с измерения ток не само остава непокътнат, но винаги е галванично изолиран от веригите на измервателното устройство. Самото устройство може да има входна верига с много висок импеданс и дори да бъде заземено. Не е необходимо по някакъв начин да регулирате или включите и изключите захранването на веригата, чиито параметри се измерват със скоби, което означава, че няма да има престой в работата на захранваното оборудване.

Rms стойността на тока в обхвата на честотната характеристика на сензора може да бъде измерена чрез използване на токов датчик с мултицет, способен да измерва RMS стойности, В този случай обхватът ще бъде ограничен от възможностите (мащаба) на мултицета. Най-добрите резултати се постигат със сензори с широка честотна характеристика, минимално изместване на фазата и висока точност.

Сензори, работещи на принципа на конвенционалните измервателен токов трансформатор, Всеки трансформатор има първични и вторични намотки, инсталирани на обща магнитна верига. Първичното напрежение се подава към първичната намотка, в сърцевината се създава променлив магнитен поток, предизвиквайки във вторичната намотка съответния коефициент на трансформация на ЕМП. Токовете на първичната и вторичната намотки са свързани като броя на завоите във вторичните и първичните намотки.

Ето как работи текущият сензор за измерване на променлив ток. Магнитна верига във формата на скоба се затваря около проводника. Проводникът е първичната намотка, състояща се от един единствен завой, текущата стойност, в която трябва да разберете.

Токът във вторичната намотка ще бъде пропорционален на тока в проводника и ще се различава от него по няколко пъти, равен на коефициента на трансформация, тоест толкова пъти повече завои във вторичната намотка. Броят на завоите във вторичната намотка на сензора обикновено е 1000, 500 или 100.

Ако сензорът има 1000 оборота, тогава скобите са обозначени 1000: 1 или 1mA / A - това означава, че 1 mA в показанията на устройството е идентично на 1A в изследвания проводник. Или 1A на устройството - 1000 A в проводника.

По принцип съотношението може да бъде различно: 3000: 5 или 2000: 2, в зависимост от предназначението на устройството. Въпреки това, в повечето случаи кърлежите са сдвоени с конвенционален мултицет и съотношението обикновено е 1000: 1.

При съотношение 1000: 1 или 1mA / A показанията ще бъдат както следва. При входен ток от 700А изходът ще се окаже 700mA, при 300A - 300mA и т.н. Това е така, защото изходът на сензора е свързан към цифров мултицет в режим на измерване на променлив ток с избран диапазон от стойности.

За да се определи текущата стойност на тока в проводника, показанията на мултицета се умножават по коефициента на сензора. Основното е, че измервателното устройство има необходимия входен импеданс.

Ако измервателното устройство има вход само от напрежение (волтметър или осцилоскоп), то може да се използва и с датчик за ток - скоби. За това текущият изход на сензора трябва да бъде координиран с входа на устройството, като се използва принципа на измервателния токов трансформатор. Тогава показанията на променливото напрежение ще бъдат пропорционални на измерения променлив ток.

Има токови скоби, способни да измерват не само променлив, но и постоянен ток. При такива кърлежи принципът на тяхното действие се основава на ефекта на Хол, когато текущите параметри се извличат от параметрите на генерираното от него магнитно поле, въздействащо върху полупроводника и иницииращ ефекта на Хол в него.

Тънка полупроводникова плоча е монтирана перпендикулярно на магнитното поле на тока, който искате да измерите. Токът на възбуждане се прилага към плочата в определена посока (да кажем по протежение на нея), която се отклонява във външно магнитно поле под действието на силата на Лоренц в напречна посока и след това в тази посока емф (напрежение на Хол) може да бъде измерено в краищата на плочата.

При постоянен ток на възбуждане през плочата, ЕМП на Хол, както и индукцията на магнитното поле на измерения ток, ще бъдат пропорционални на измерения ток. Тоест, напрежението на Хол съответства на тока в проводника, който преминава вътре в магнитната верига на сензора. Такава схема има големи предимства пред устройства, базирани на токов трансформатор.

Тъй като генерирането на ЕМП на Хол не зависи от посоката на вектора на магнитната индукция, а зависи само от неговата величина, сензорът на базата на ефекта на Хол измерва променлив и постоянен ток. В допълнение, сензорът абсолютно точно улавя фазата на промяна (посока) на магнитното поле, поради което е подходящ за наблюдение на формата на тока.

Кърлежите със сензор на Хол идват с един или два вградени сензора. Различните модели кърлежи имат широк динамичен обхват и честотна характеристика, линейност на сигнала и висока точност.

Обхватът на такива клещи обхваща цялото оборудване с постоянен ток до 1500 A, без да е необходимо вграждане на скъпи шунти. Променливият ток с честота от десетки килогерц също е измерим с помощта на кърлежи въз основа на ефекта на Хол и настоящата форма може да бъде много различна, стойността на RMS ще бъде намерена.

Изходният сигнал в миливолта, пропорционален на измерения ток, може лесно да се възприеме от повечето мултиметри, осцилоскопи и рекордери.

Какво е амперметър, видове, устройство и принцип на работа

Как да използвате текущите измервателни скоби

Текущи примери за приложение на скобата

Какви инструменти са необходими за извършване на електрическа работа