Clamp Meter

Clamp Meter - en enhed til kontaktløs måling af strømmen af ​​ethvert kredsløb uden at skulle bryde, som det sker med et almindeligt ammeter. Denne tekniske løsning sikrer medarbejdernes sikkerhed. Specielt anvendelig til arbejdsstationer og andre kilder til øget spænding.

Historien om udvikling af måleudstyr

Rogowski bælte

Rogowski bæltet betragtes som prototype af klemmåleren. For første gang blev en sådan konstruktion beskrevet i professor ved University of Bristol Chattok i 1887.Han foreslog at vikle en spole på en særlig måde på en fleksibel stang lavet af indisk gummi, således at den inducerede emf i kredsløbet ville være proportional med forskellen mellem det magnetiske potentiale ved dens ender. Forskeren dækkede trådspolen og engagerede sig i forskning. For eksempel forsøgte Chattok at bestemme jernens magnetiske modstand ved hjælp af Ampers lov.

Rogowski og Steijus var også interesserede i det nævnte felt af fysik. En gennemgang af Die Messung der Magnetischen Spannung( 1912) gav en beskrivelse af dette magnetiske potentiometer, men uden henvisning til aktiviteterne i Chattok. Det vides ikke sikkert om disse to vidste, at deres enhed har været kendt for et kvart århundrede. Prøve spole design:

1. En spole er lagt langs en fleksibel stang.
2. Dens ende er pakket rundt og med hver tur nærmer sig begyndelsen.

Enkelt design giver en række fordele:

1. undgår indflydelse af enheden på resultat af målinger;
2. , i modsætning til moderne flåter på magnetiske kerner, har ikke fænomenet magnetisk mætning, bliver det muligt at måle strømme af enhver størrelse;
3. , på grund af den forrige årsag er kalibrering forenklet: afhængigheden er lineær og let tilnærmelsesvis over hele rækken;
4. ændrer simpelthen enhedens følsomhed, hvilket gør den egnet til at løse forskellige problemer;
5. Rogowski bæltet bliver en ideel impulsstrømsmodtager( lille inerti), der anvendes i digital teknologi, der er egnet til estimering af forbigående processer, hvor typiske måttransformatorer strømmer:

• nuværende styring af præcisions loddestationer og svejsemaskiner;
• laboratorie plasma strøm måling;
• bue parametre i smelteovne;
• -apparater til automatisk styring af elektriske kredsløbsparametre;
• evaluering af railgun startstrømme;
• simulering af kortslutningsmodus i elektroteknik( se transformationsforhold);
• på grund af det inertifrie Rogowski bælte er acceptabelt for nøjagtig vurdering af komplekse bølgeformer med harmoniske komponenter( thyristorstrømme);
• bruges på jernbanerne til at arbejde med signaler i realtid;
• bruges til at evaluere strømmen induceret af magnetfeltet i metaldele af transformatorer;
• er i overensstemmelse med målsætningerne for uddannelsesprocessen for at illustrere Ampers lov.

Rogowski Bælten er et ideelt redskab til at studere kredsløb med tidligere ukendte strømme. En yderligere fordel er anerkendt ved brugervenlighed, det er muligt at opnå et måleværktøj til enhver konstruktion uanset små eller store geometriske dimensioner. Den spænding, der modtages ved udgangen af ​​Rogowski-bæltet, føres gennem en operationsforstærker for en udtalt effekt. Den resulterende strøm styrer en switch eller et digitalt ammeter.

På grund af Ampere's lov specificitet er dækningsvejene for en leder med en nuværende spole, kurver eller direkte hænder på en mester ikke vigtig. I værste fald vil dette påvirke nøjagtigheden lidt, men resultatet vil stort set forblive det samme. Men den nuværende klemmåler er ligeledes sagt: Der er ingen forskel, lederen er i midten eller på periferien.

Trods sådan en langvarig opdagelse var brugen af ​​Rogowski bæltet ikke. Det første patent på dette område omfatter det østrigske navn Werner under nummer 191015( 1957), som beskriver muligheden for at studere magnetfluxens tæthed ved hjælp af en stålnål. En lignende type enhed betragtes i US2644135 A, erklæret 20. marts 1950.Og det er umuligt at finde et patent på Rogowski-bæltet. Apparatet er tilsyneladende ikke erklæret til bureauet.

Men Rogowski-bæltet viser en konkret fejl, en opfindsom tanke skal fortsætte. Det indebærer behovet for tæt lukning af spolens ender. I modsat fald kan konturen ikke anses for at opfylde betingelserne for Ampers lovs anvendelighed. Konturens homogenitet er også vigtig: antallet af omvendte omdrejninger antages at være konstant pr. Længdeenhed, selv i bøjet tilstand. Hvad er ikke altid praktisk fra et teknologisk synspunkt. Kompleksiteten er løst med nuværende klemtænger.

Frekvensen bliver den anden begrænsning af Rogowski bæltet. Den nederste grænse er 0,1 Hz, og den øvre er ikke okay. Målingerne på ultralyd er helt tolerable op til 1 MHz. Og så er du nødt til at anvende integrationen på en modstandsdygtighed mod lav modstand ved hjælp af eget induktanskredsløb. Processen afviger fra den ovenfor beskrevne( strømmen er allerede målt, ikke EMF).Dette princip udvider anvendeligheden af ​​Rogowski bæltet til 100 MHz.

klemmåler

I en klemmåler anvendes en ferromagnetisk kerne. Fleksibilitet er fraværende, det antages at tilvejebringe en mekanisme til åbning af kredsløbet. Ved at trykke på en speciel pen dækker masten kablet med strøm. Den første sådanne konstruktion findes i patent US 1924039 A, indleveret den 7. december 1932.William Hockley fra Crompton Parkinson Ltd.skriver om sin egen opfindelse:

1. Den magnetiske kerne er brudt på to steder: ved bøjningen og frakoblingspunktet dækker kredsløbet under undersøgelse.
2. Værktøjet indeholder komponenterne i moderne klemmemålere. Selv formen på sagen er ens: rektangulær med en sideknap for åbning af det fjederbelastede magnetiske kredsløb.
3. En række målegrænser skelnes, og hver bruger sin egen flytbare bevægelige type sensor. Således hævdes universaliteten af ​​anordningen.
4. En målespole sår på bagsiden af ​​kernen. Indikatoren bliver et almindeligt ammeter.

Patentet hævder den første( i verden) anvendelse af en bevægelig kerne og beder om konklusionen om, at der er nuværende klemmemålere i deres oprindelige form. Så gentager ideerne, dette sker i patent US2494206 A, erklæret 23. april 1946.I sidstnævnte tilfælde er der imidlertid en præcisering af, at DC-kraften måles ved at ændre dens felt ved permeabiliteten af ​​det magnetiske kredsløb. Det er faktisk noget nyt.

. I patent US1924039 A var tale om likestrøm, men den foreslåede metode til parameterestimering blev ikke specificeret. Som det er kendt, inducerer kun en variabel magnetisk flux et emf i kredsløbet, det kan ikke bruges i dette tilfælde.

Fænomenet direkte strømforstyrrelse har været kendt i teknologi siden 1921, takket være patent US1640881 A. Ansøgningen er blevet gennemgået i seks år, før den blev accepteret i 1927.Det betyder, at bureaukratens specialister ikke overvejede at opfindelsen skulle anvendes i industriel skala eller ikke opfattede nyhed. Faktisk er magnetismen til justering af asynkronmotors hastighed ikke i vid udstrækning brugt selv i dag, og de første enheder til optagelse af lyd ved hjælp af denne effekt viste sig kun under anden verdenskrig. Patent US2494206 A betragtes som en separat ide, der er designet til at løse de vanskeligheder, der blev savnet i tidligere versioner af nuværende målingstænger( evnen til at måle strømme med en frekvens på 0,1 Hz).

I andre tilfælde, til måling af likestrøm, drejes den følsomme spole ved en kendt frekvens. Derefter ændrer den magnetiske flux konstant, det er muligt at beregne den ønskede værdi. Rotationshastigheden stabiliseres, for eksempel ved anvendelse af en kvartsoscillator. Sommetider er bevægelsen af ​​spolen translational. Sådanne vibrationsanordninger til måling af likestrøm blev først beskrevet af Groshkovsky i 1937.Den translatoriske bevægelse blev udført ved anvendelse af et excentrisk hjul. I dag er konstruktioner på piezoelements kendt, hvor elektrisk energi omdannes til mekaniske svingninger. På grund af dette er det muligt at opnå hastigheder på tiotals kHz, hvilket i høj grad øger EMF's reaktion i kredsløbet, hvilket betyder, at målingerne forenkles.

beregninger

Praktisk implementerede piezoelektriske strukturer indeholder en miniaturespole med 10 omdrejninger af ledning med en længde på 30 og en bredde på 0,8 mikron. Med en frekvens på 2 kHz giver sensoren en følsomhed på 18 μV / 100 μT.Teknikken for spolen, der er indsat i marken, findes bredt. I sidstnævnte tilfælde beregnes resultatet ved hjælp af formlen vist i figuren. Med V menes, at EMF taget fra kredsløbet, A er en bestemt konstant, n er antallet af sving i kredsløbet, og forskellen i parentes karakteriserer frekvensen af ​​ændring af magnetfeltet. Herved er det klart, at det oprindelige patent US2494206 A ikke betragtes som den værste løsning til måling af parametrene for et konstant magnetfelt med en klemmåler.

Current Clamp Meters i Modern Electrical Engineering

Sensoriske spoler med et luftgab viser lav følsomhed af indlysende grunde: Feltstyrken er omtrent lig med induktion. Dette medfører et lille respons i form af EMF.Ved udformning af miniatureapplikationer er det mere rentabelt at anvende en ferromagnetisk kerne, som multiplicerer induktionsværdien mange gange over. Moderne materialer har en permeabilitetskoefficient på hundrede tusinder af enheder, ifølge hvilken der er en stigning i svaret i form af EMF.Luftfølere er lineære. Selv den bedste ferromagnet giver forvrængninger afhængigt af frekvens, temperatur, magnetisk fluxdensitet osv.

Barkhausen-effekten gør signalet af kernen trinvist. Dette er en uoverstigelig fejl i dag, kaldet kvantiseringsstøj. Ofte af denne årsag kan nuværende klemme ikke betragtes som et ideelt værktøj til måling af strømme. Selv om de er egnede til at vurdere de processer, der opstår i kæden. For eksempel er det let at opdage startstrømmen for elmotoren, men på grund af indikatorens inerti skal erfaringen gøres flere gange.

De seneste ændringer kombinerer deres egen rolle med den sædvanlige tester. Gunstigt forskelligt i evnen til at måle høje strømme uden at skulle røre netværket, men lider en stor fejl. Her er det nødvendigt at foretage en reservation, der tilføjes til udvidelsen af ​​de funktionelle tre indgange, der er standard for multimetre:

1. Fælles - fælles( jord, minus).
2. V - til måling af spændinger og modstande.
3. Ekstern tilslutning af en ekstern kilde for at vurdere isolationsmodstanden af ​​elektriske kredsløb.

Der er kendte variationer, der estimerer temperaturen ved hjælp af en speciel sonde med en sensor. Det er nemt at ringe dioden. Det foreslås at vælge enheden på disken, baseret på forholdet mellem pris og kvalitet. Det er nødvendigt at inspicere klemmåleren før køb for fejl. Mange, når kortslutning af kontakterne, giver ikke-nul spænding aflæsninger. Dette er ubelejligt i praktisk forstand, især for lavspændingskredsløb. Strømkilden er den sædvanlige Crohn, som i de fleste testere. I denne henseende tilbyder klemmemåleren ingen fordele eller ulemper.