Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам » Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока
Количество просмотров: 35088
Комментарии к статье: 8


Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока


Для расширения функционала мультиметров, осциллографов и других электроизмерительных инструментов, применяются токовые датчики в форме клещей — токовые клещи. Для проведения измерений клещами, их смыкают в обхват проводника с током, и таким образом, без разрыва цепи и без необходимости врезания в проводник какого бы то ни было шунта, осуществляют замер.

Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока

Это просто и удобно. Результат измерения прибор отображает на своей шкале в виде напряжения или тока пропорциональной измеренному току величины. Достоинство метода заключается еще и в том, что прибор может и не иметь достаточно широкого входного диапазона, тогда как датчик - клещи вполне в состоянии свободно принять проводник даже с очень большим током.

Проводник с измеряемым током не только остается целым, но и всегда гальванически изолирован от цепей измерительного прибора. Сам же прибор может иметь входную цепь с очень высоким импедансом и даже быть заземлен. Здесь нет необходимости как-то регулировать или включать и выключать питание цепи, параметры которой измеряются клещами, а значит в работе питаемого оборудования не будет простоев.

Среднеквадратичное значение тока в диапазоне частотных характеристик датчика можно измерить при совместном использовании токового датчика с мультиметром, способным измерять среднеквадратичные значения. В данном случае диапазон будет ограничен возможностями (шкалой) мультиметра. Лучшие результаты достигаются с датчиками обладающими широкой частотной характеристикой, минимальным фазовым сдвигом и высокой точностью.

Токоизмерительные клещи в разобранном виде

Для измерения параметров переменного тока используются датчики, работающие по принципу обычного измерительного токового трансформатора. Любой трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, установленные на общем магнитопроводе. Первичное напряжение подается на первичную обмотку, в сердечнике создается переменный магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке соответствующую коэффициенту трансформации ЭДС. Токи первичной и вторичной обмоток соотносятся как количества витков во вторичной и первичной обмотках.

Принцип работы токоизмерительных клещей переменного тока

Так и работает токовый датчик для измерения переменного тока. Магнитопровод в форме клещей замыкается вокруг проводника. Проводник — это первичная обмотка, состоящая из одного единственного витка, значение тока в котором необходимо узнать.

Ток во вторичной обмотке будет пропорционален току в проводнике и отличаться от него в число раз, равное коэффициенту трансформации, то есть во столько раз, сколько витков во вторичной обмотке. Количество витков во вторичной обмотке датчика обычно 1000, 500 или 100.

Если датчик имеет 1000 витков, то клещи имеют обозначение 1000:1 или 1мА/А — это значит что 1 мА в показаниях прибора тождественен 1А в исследуемом проводнике. Или 1А на приборе — 1000 А в проводнике.

Соотношение может быть в принципе и другим: 3000:5 или 2000:2, в зависимости от назначения прибора. Однако в большинстве случаев клещи работают в паре с обычным мультиметром и соотношение, как правило, 1000:1.

При соотношении 1000:1 или 1мА/А показания прибора будут такими. При входном токе в 700А выходные показания окажутся 700мА, при 300А — 300мА и т. д. Так происходит потому, что выход датчика присоединяется к цифровому мультиметру в режиме измерения переменного тока с выбранным диапазоном значений.

Для определения действующей величины тока в проводнике, показания мультиметра умножаются на коэффициент датчика. Главное — чтобы измерительный прибор имел требуемое входное сопротивление.

Если измерительный прибор имеет вход только по напряжению (вольтметр или осциллограф), то он также может использоваться с токовым датчиком — клещами. Для этого токовый выход датчика необходимо согласовать с входом прибора, применив принцип измерительного трансформатора тока. Тогда показания переменного напряжения будут пропорциональны измеряемому переменному току.

Клещи для измерения постоянного и переменного тока

Существуют токовые клещи, способные измерять не только переменный, но и постоянный ток. В таких клещах принцип их работы основан на эффекте Холла, когда параметры тока выводятся из параметров порождаемого им магнитного поля, воздействующего на полупроводник и инициирующего в нем эффект Холла.

Устройство токоизмерительных клещей постоянного тока

Тонкая пластинка полупроводника устанавливается перпендикулярно магнитному полю тока, который требуется измерить. На пластинку в определенном направлении (допустим вдоль нее) подается ток возбуждения, который отклоняется во внешнем магнитном поле под действием силы Лоренца в поперечном направлении, и тогда в этом направлении на краях пластинки можно измерить ЭДС (напряжение Холла).

При постоянном токе возбуждения через пластинку, ЭДС Холла, как и индукция магнитного поля измеряемого тока, будут пропорциональны измеряемому току. То есть напряжение Холла соответствует току в проводнике, который проходит внутри магнитопровода датчика. Такая схема имеет большие преимущества перед устройствами на базе трансформатора тока.

Принцип работы датчика Холла

Поскольку генерация ЭДС Холла не зависит от направления вектора магнитной индукции, а зависит только от его величины, датчик на основе эффекта Холла измеряет как переменный, так и постоянный ток. К тому же датчик абсолютно точно фиксирует фазу изменения (направления) магнитного поля, а значит пригоден для наблюдения формы тока.

Клещи с датчиком Холла бывают с одним либо с двумя встроенными датчиками. Различные модели клещей обладают широким динамическим диапазоном и частотной характеристикой, линейностью сигнала и высокой точностью.

Область применения таких клещей охватывает всё оборудование с постоянным током до 1500 А без необходимости встраивания дорогих шунтов. Переменный ток частотой в десятки килогерц также измерим при помощи клещей на базе эффекта Холла, причем форма тока может быть самой разной, среднеквадратичное значение будет найдено.

Выходной сигнал в милливольтах, пропорциональный измеренному току, может быть легко воспринят большинством мультиметров, осциллографов и самописцев.

Что такое амперметр, виды, устройство и принцип работы

Как пользоваться токовыми измерительными клещами

Примеры применения токовых клещей на практике

Какие инструменты нужны для выполнения электромонтажных работ

Андрей Повный

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 

О сайте Электрик Инфо и авторах статей



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Что такое амперметр, виды, устройство и принцип работы
  • Мультиметр или токоизмерительные клещи - что лучше выбрать?
  • Примеры применения токовых клещей на практике
  • Эффект Холла и датчики на его основе
  • Подключение амперметра и вольтметра в сети постоянного и переменного тока
  • Как измерить потребляемую мощность домашних электроприборов
  • Чем отличаются аналоговые и цифровые датчики
  • Как пользоваться токовыми измерительными клещами
  • Трансформаторы и автотрансформаторы - в чем различие и особенность
  • Портативный цифровой мультиметр Voltcraft VC820, как проводить измерения му ...
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » В помощь начинающим электрикам

    Электроизмерительные приборы, Датчики, Инструменты, Электрические измерения, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Алексей |

    Измерение тока с помощью токоизмерительных клещей сделать очень легко. Все, что нужно сделать, это обвести измерительную цепь измерительными губками и установить ручку измерителя на соответствующую функцию, переменный или постоянный ток, в зависимости от измеряемого тока. В случае измерения тока, форма волны которого может быть искажена, необходимо убедиться, что измерительный прибор имеет функцию истинного среднеквадратичного значения. В случае искаженных сигналов такое измерение более правдоподобно.

      Комментарии:

    #2 написал: Мира |

    Токоизмерительные клещи на эффекте Холла могут измерять переменный и постоянный ток в диапазоне до килогерц (1000 Гц). Подобно типам трансформаторов тока , токоизмерительные клещи на эффекте Холла используют жесткие железные зажимы для концентрации магнитного поля, окружающего измеряемый проводник. Там, где встречаются кончики губок токоизмерительных клещей на эффекте Холла, есть зазор, создающий воздушный карман. Этот зазор ограничивает магнитный поток, так что сердечник не может насыщаться. Напротив, зажимы трансформатора тока только переменного тока в закрытом состоянии находятся заподлицо. В открытом состоянии на кончиках губок видны голые металлические поверхности сердечника. В этом пространстве, покрытом тонким пластиковым валиком, находится полупроводник, известный как датчик Холла, преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение, реагируя на магнитные поля (магнитное поле измеряемого проводника или кабеля). Его целью является непосредственное измерение магнитного потока. Затем выходное напряжение датчика усиливается и масштабируется для представления тока, протекающего по проводнику внутри зажимных губок. Когда ток течет по измеряемому проводнику, железный сердечник, образованный губками токоизмерительных клещей на эффекте Холла, позволяет магнитному полю легко проходить, фактически легче, чем воздух. Когда магнитное поле (поток) достигает этого небольшого воздушного зазора на кончиках губок, поле должно преодолеть этот зазор. Поскольку зазор небольшой, поле остается сосредоточенным по всему зазору, а датчик Холла, расположенный в зазоре, создает напряжение, пропорциональное магнитному потоку в зазоре, которое клещи преобразуют в показание тока. В устройствах на эффекте Холла магнитные поля постоянного тока также концентрируются через сердечник, как постоянный магнит, прилипающий к железу. Из-за постоянного магнитного поля земли и возможности других магнитных полей вблизи места измерения эти клещи требуют «обнуления» показаний перед проведением измерения, чтобы исключить смещения.

      Комментарии:

    #3 написал: Николай |

    Их принцип действия заключается в косвенном измерении электрической энергии проводником. Этот процесс осуществляется с помощью магнитного поля. Датчик в форме зажима, из которого состоит прибор, расширяется по направлению к измеряемому кабелю. Этот метод позволяет избежать размыкания цепи для выполнения измерения. Сегодня многие токоизмерительные клещи способны измерять сопротивление, напряжение и ток.

      Комментарии:

    #4 написал: Марк |

    Какие факторы могут повлиять на точность измерения тока при использовании токовых клещей?

      Комментарии:

    #5 написал: Яков КУзнецов |

    Цитата: Марк
    Какие факторы могут повлиять на точность измерения тока при использовании токовых клещей?

    Точность измерения тока при использовании токовых клещей может быть повлияна различными факторами. Один из основных факторов - это неправильная установка токовых клещей на провод. Если токовые клещи не установлены правильно, то это может привести к искажению измеряемого значения тока. Также важно учитывать частоту тока, который нужно измерить, потому что токовые клещи могут не давать точные результаты при измерении переменного тока с высокой частотой. Другие факторы, которые могут повлиять на точность измерения тока, включают в себя неправильную калибровку токовых клещей, изменения температуры, наличие электромагнитных помех в окружающей среде, несовпадение диапазона измерения токовых клещей с измеряемым током, а также наличие других источников ошибок в самом приборе, таких как шумы и смещение.  

      Комментарии:

    #6 написал: Опытный электрик |

    Токовые клещи представляют собой устройства, которые заключаются вокруг провода, через который протекает ток, и обычно используются для измерения переменного тока. Внутри токовых клещей есть сердечник, который создает магнитное поле, пропорциональное току, проходящему через проводник. Это магнитное поле затем обнаруживается датчиком, который преобразует его в сигнал, который может быть измерен и отображен на приборе.

    Для измерения постоянного тока часто используются шунты или магнитные датчики Холла. Шунт - это резистор с очень низким сопротивлением, который подключается к цепи, чтобы измерить ток. Шунты используются для измерения высоких токов, поскольку они могут обрабатывать большие объемы тока без перегрева. Магнитные датчики Холла, в свою очередь, используют магнитное поле для измерения тока. Они обнаруживают изменение напряжения на базе Холла, которое возникает во время прохождения постоянного тока через магнитное поле.

    Датчики и токовые клещи обычно используются вместе с приборами для измерения тока, такими как мультиметры или анализаторы электроэнергии, чтобы измерять ток в электрических цепях.

      Комментарии:

    #7 написал: Гость |

    Датчики и токовые клещи используются для измерения тока в электрических цепях. Датчики измеряют ток, создавая магнитное поле вокруг провода, по которому течет ток, и измеряя это поле с помощью катушки. Токовые клещи работают по тому же принципу, но они имеют катушку, встроенную в корпус клещей, что позволяет измерять ток, не разрывая провод. Для измерения переменного тока датчики и токовые клещи используют принцип изменения магнитного поля, создаваемого переменным током. Они измеряют амплитуду и частоту изменения магнитного поля для определения величины и частоты переменного тока. Датчики и токовые клещи также могут использоваться для измерения постоянного тока. В этом случае они измеряют магнитное поле, создаваемое постоянным током, и преобразуют его в значение тока.

      Комментарии:

    #8 написал: Сергей |

    Токовые клещи для измерения переменного тока: Внутри таких клещей находится магнитопровод, который замыкается вокруг проводника, через который проходит переменный ток. Магнитное поле, создаваемое магнитопроводом, воздействует на железный сердечник, и напряжение, вызываемое в сердечнике, пропорционально току в проводнике.

    Токовые клещи для измерения постоянного тока: В этом случае используется эффект Холла. Токовый датчик состоит из магнитопровода, который создает магнитное поле, пропорциональное току, проходящему через проводник. При постоянном токе, индукция магнитного поля и электромоторная сила (ЭДС) Холла, вызываемая в полупроводнике, будут пропорциональны измеряемому току.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.