Clamp Meter

Clamp Meter - ein Gerät zur berührungslosen Messung des Stroms eines Stromkreises ohne Unterbrechung, wie dies bei einem herkömmlichen Amperemeter der Fall ist. Diese technische Lösung gewährleistet die Sicherheit des Servicepersonals. Besonders nützlich für Arbeitsstationen und andere Spannungsquellen.

Die Geschichte der Entwicklung von Messgeräten

Rogowski-Gürtel

Der Rogowski-Gürtel gilt als Prototyp des Zangenmessers. Zum ersten Mal wurde eine solche Konstruktion 1887 vom Professor der University of Bristol Chattok beschrieben. Er schlug vor, eine Spule in besonderer Weise auf einen flexiblen Stab aus indischem Gummi zu wickeln, so dass die im Schaltkreis induzierte EMK proportional zu der Differenz des magnetischen Potentials an seinen Enden ist. Der Wissenschaftler deckte die Drahtspule ab und forschte. Zum Beispiel versuchte Chattok, den magnetischen Widerstand von Eisen nach dem Ampere-Gesetz zu bestimmen.

Rogowski und Steijus interessierten sich auch für das erwähnte Gebiet der Physik. Ein Überblick über Die Messung der bekannten Spannung( 1912) lieferte eine Beschreibung dieses magnetischen Potentiometers, jedoch ohne Bezugnahme auf die Aktivitäten von Chattok. Es ist nicht sicher bekannt, ob diese beiden wussten, dass ihr Gerät seit einem Vierteljahrhundert bekannt ist. Beispiel für eine Spulenkonstruktion:

1. Eine Spule wird entlang einer flexiblen Stange gelegt.
2. Sein Ende ist umwickelt und nähert sich mit jeder Umdrehung dem Anfang.

Einfaches Design bietet eine Reihe von Vorteilen:

1. vermeidet den Einfluss des Geräts auf das Messergebnis;Im Gegensatz zu modernen Zecken auf Magnetkernen weist
2. nicht das Phänomen der magnetischen Sättigung auf, sondern es können Ströme beliebiger Größe gemessen werden.
3. , aufgrund der vorherigen Ursache wird die Kalibrierung vereinfacht: Die Abhängigkeit ist linear und über den gesamten Bereich leicht zu approximieren;
4. ändert einfach die Empfindlichkeit des Geräts, wodurch es sich zur Lösung verschiedener Probleme eignet. Der
5. Rogowski-Riemen wird zum idealen Impulsstromempfänger( kleines Trägheitsmoment), wird in der Digitaltechnik verwendet und eignet sich zur Schätzung transienter Prozesswerte, wobei typische Messwandler fließen:

• -Stromsteuerung von Präzisionslötstationen und Schweißmaschinen;
• Laborplasma-Strommessung;
• -Lichtbogenparameter in Schmelzöfen;
• -Geräte zur automatischen Steuerung elektrischer Stromkreisparameter;
• Bewertung der Anlaufströme von Schienenpistolen;
• -Simulation des Kurzschlussmodus in der Elektrotechnik( siehe Übersetzungsverhältnis);
• ist aufgrund des trägheitsfreien Rogowski-Riemens für die genaue Auswertung komplexer Wellenformen mit harmonischen Komponenten( Thyristorströme) akzeptabel.
• wird in der Eisenbahn eingesetzt, um mit Signalen in Echtzeit zu arbeiten;
• werden verwendet, um die durch das Magnetfeld in den Metallteilen von Transformatoren induzierten Ströme zu bewerten.
• steht im Einklang mit den Zielen des Bildungsprozesses, um das Gesetz von Ampere zu veranschaulichen.

Der Rogowski-Gürtel ist ein ideales Werkzeug zum Untersuchen von Stromkreisen mit bisher unbekannten Strömen. Ein zusätzlicher Vorteil wird durch die einfache Herstellung erkannt, es ist möglich, ein Messwerkzeug für beliebige Strukturen zu erhalten, unabhängig von kleinen oder großen geometrischen Abmessungen. Die am Ausgang des Rogowski-Riemens empfangene Spannung wird für einen ausgeprägten Effekt durch einen Operationsverstärker geleitet. Der resultierende Strom steuert einen Schalter oder ein digitales Amperemeter.

Aufgrund der Besonderheit des Ampere'schen Gesetzes ist der Überdeckungsweg eines Leiters mit einer Stromspule, Kurven oder direkten Händen eines Masters nicht wichtig. Im schlimmsten Fall wirkt sich dies geringfügig auf die Genauigkeit aus, das Ergebnis bleibt jedoch im großen und ganzen gleich. Der Stromzangenmesser wird jedoch ähnlich gesagt: Es gibt keinen Unterschied, der Leiter befindet sich in der Mitte oder an der Peripherie.

Trotz dieser langjährigen Entdeckung war der Einsatz des Rogowski-Gürtels nicht möglich. Das erste Patent in diesem Bereich ist das österreichische, nach dem Namen Werner, Nummer 191015( 1957), das die Möglichkeit beschreibt, die Dichte des magnetischen Flusses mit einer Stahlnadel zu untersuchen. Ein ähnlicher Gerätetyp wird in US 2644135 A, die am 20. März 1950 erklärt wurde, betrachtet. Es ist unmöglich, ein Patent für den Rogowski-Gürtel zu finden. Anscheinend wird das Gerät dem Büro nicht gemeldet.

Aber der Rogowski-Gürtel weist einen spürbaren Fehler auf, ein erfinderischer Gedanke muss weitergehen. Dies bedeutet, dass die Enden der Spule fest verschlossen werden müssen. Andernfalls kann die Kontur nicht als Bedingung für die Anwendbarkeit des Ampereegesetzes angesehen werden. Wichtig ist auch die Homogenität der Kontur: Man nimmt an, dass die Anzahl der Umkehrungen auch im gebogenen Zustand pro Längeneinheit konstant ist. Was aus technologischer Sicht nicht immer bequem ist. Die Komplexität wird mit einer Stromzange gelöst.

Die Frequenz wird zur zweiten Begrenzung des Rogowski-Gürtels. Die untere Grenze liegt bei 0,1 Hz und die obere ist nicht in Ordnung. Die Messungen mit Ultraschall sind bis 1 MHz durchaus tolerierbar. Und dann müssen Sie die Integration mit einem eigenen Induktionskreis auf einen niederohmigen Widerstand anwenden. Der Prozess unterscheidet sich von dem oben beschriebenen( der Strom wird bereits gemessen, nicht der EMF).Dieses Prinzip erweitert die Anwendbarkeit des Rogowski-Gürtels auf 100 MHz.

-Zangenmessgerät

In einem Zangenmessgerät wird ein ferromagnetischer Kern verwendet. Flexibilität fehlt, es wird angenommen, dass ein Mechanismus zum Öffnen des Stromkreises vorgesehen ist. Mit einem speziellen Stift bedeckt der Master den Draht mit Strom. Die erste derartige Konstruktion ist in dem am 7. Dezember 1932 eingereichten Patent US1924039 A zu finden. William Hockley von Crompton Parkinson Ltd.schreibt über seine eigene Erfindung:

1. Der Magnetkern ist an zwei Stellen gebrochen: an der Biegung und am Trennpunkt, um den untersuchten Kreislauf abzudecken.
2. Das Werkzeug enthält die Bestandteile moderner Zangenmessgeräte. Auch die Form des Gehäuses ist ähnlich: rechteckig mit seitlicher Taste zum Öffnen des federbelasteten Magnetkreises.
3. Es wird eine Anzahl von Messgrenzen unterschieden, und jede verwendet einen eigenen abnehmbaren, beweglichen Sensor. Somit wird die Universalität des Geräts beansprucht.
4. Eine Messspule ist auf der Rückseite des Kerns aufgewickelt. Die Anzeige wird zu einem normalen Amperemeter.

Das Patent beansprucht die erste( weltweit) Verwendung eines beweglichen Kerns und fordert die Schlussfolgerung, dass es Stromzangen in ihrer ursprünglichen Form gibt. Dann wiederholt sich die Idee, dies geschieht im Patent US2494206 A, das am 23. April 1946 erklärt wurde. Im letzteren Fall gibt es jedoch eine Klarstellung, dass die Gleichstromkraft gemessen wird, indem ihr Feld durch die Permeabilität des Magnetkreises geändert wird. In der Tat ist es etwas Neues.

: In Patent US1924039 A wurde über Gleichstrom gesprochen, aber das zur Parameterschätzung vorgeschlagene Verfahren wurde nicht spezifiziert. Bekanntlich induziert nur ein variabler magnetischer Fluss eine EMK in der Schaltung, sie kann in diesem Fall nicht verwendet werden.

Das Phänomen der Gleichstrom-Vorspannung ist dank des Patents US1640881 A seit 1921 in der Technologie bekannt. Die Anwendung wurde sechs Jahre lang geprüft, bevor sie 1927 angenommen wurde. Dies bedeutet, dass die Spezialisten des Büros die Erfindung nicht für die Anwendung in industriellem Maßstab hielten oder Neuheit nicht wahrnahmen. In der Tat ist der Magnetismus zum Einstellen der Geschwindigkeit von Asynchronmotoren selbst heute noch nicht weit verbreitet, und die ersten Geräte zur Tonaufnahme mit diesem Effekt tauchten erst während des Zweiten Weltkriegs auf. Das Patent US2494206 A wird als separate Idee betrachtet, um die Schwierigkeiten zu lösen, die in früheren Versionen von Stromzählern( die Fähigkeit, Ströme mit einer Frequenz von 0,1 Hz zu messen) übersehen wurden.

In anderen Fällen wird zur Messung des Gleichstroms die empfindliche Spule mit einer bekannten Frequenz gedreht. Dann ändert sich der magnetische Fluss ständig, es ist möglich, den gewünschten Wert zu berechnen. Die Drehzahl wird beispielsweise mit einem Quarzoszillator stabilisiert. Manchmal ist die Bewegung der Spule translatorisch. Solche Schwingungsvorrichtungen zum Messen von Gleichstrom wurden erstmals von Groshkovsky im Jahr 1937 beschrieben. Die Translationsbewegung wurde mit einem Exzenterrad durchgeführt. Heute sind Konstruktionen auf Piezoelementen bekannt, bei denen elektrische Energie in mechanische Schwingungen umgewandelt wird. Dadurch können Geschwindigkeiten von mehreren zehn kHz erreicht werden, was die Reaktion der EMF in der Schaltung stark erhöht, wodurch die Messungen vereinfacht werden.

-Berechnungen

Praktisch implementierte piezoelektrische Strukturen enthalten eine Miniaturspule mit 10 Drahtwindungen mit einer Länge von 30 und einer Breite von 0,8 µm. Bei einer Frequenz von 2 kHz bietet der Sensor eine Empfindlichkeit von 18 µV / 100 µT.Die Technik der in das Feld eingesetzten Spule ist weit verbreitet. Im letzteren Fall wird das Ergebnis anhand der in der Abbildung dargestellten Formel berechnet. Mit V ist die von der Schaltung genommene EMF gemeint, A ist eine bestimmte Konstante, n ist die Anzahl der Windungen in der Schaltung, und die Differenz in Klammern kennzeichnet die Änderungsrate des Magnetfelds. Daraus geht klar hervor, dass das ursprüngliche Patent US2494206 A nicht die schlechteste Lösung zum Messen der Parameter eines konstanten Magnetfelds mit einem Zangenmessgerät ist. Stromzange

in der modernen Elektrotechnik

Sensorspulen mit Luftspalt weisen aus naheliegenden Gründen eine geringe Empfindlichkeit auf: Die Feldstärke entspricht in etwa der Induktion. Dies führt zu einer geringen Reaktion in Form von EMF.Bei der Entwicklung von Miniaturanwendungen ist es vorteilhafter, einen ferromagnetischen Kern zu verwenden, der den Induktionswert um ein Vielfaches multipliziert. Moderne Materialien haben einen Permeabilitätskoeffizienten von Hunderttausenden von Einheiten, wonach die Reaktion in Form von EMF zunimmt. Luftsensoren sind linear. Selbst der beste Ferromagnet führt zu Verzerrungen in Abhängigkeit von Frequenz, Temperatur, magnetischer Flussdichte usw.

Durch den Barkhausen-Effekt wird das Signal des Kerns schrittweise erzeugt. Dies ist heute ein unüberwindlicher Defekt, das als Quantisierungsrauschen bezeichnet wird. Aus diesem Grund kann die Stromzange häufig nicht als ideales Werkzeug zum Messen von Strömen angesehen werden. Sie eignen sich zwar zur Beurteilung der in der Kette ablaufenden Prozesse. Zum Beispiel ist es einfach, den Startstrom des Elektromotors zu erfassen, obwohl aufgrund der Trägheit des Indikators die Erfahrung mehrmals gemacht werden muss.

Die neuesten Modifikationen kombinieren ihre eigene Rolle mit dem üblichen Tester. Günstig in der Fähigkeit, hohe Ströme zu messen, ohne das Netzwerk berühren zu müssen, erleidet jedoch einen großen Fehler. Hier ist zu beachten, dass für die Funktionserweiterung drei Eingänge hinzugefügt werden, die standardmäßig für Multimeter verwendet werden:

1. Common - Common( Masse, Minus).
2. V - zum Messen von Spannungen und Widerständen.
3. Ext - Anschluss einer externen Quelle zur Beurteilung des Isolationswiderstands elektrischer Stromkreise.

Es sind Schwankungen bekannt, bei denen die Temperatur mithilfe einer speziellen Sonde mit einem Sensor geschätzt wird. Es ist leicht, die Diode anzurufen. Es wird vorgeschlagen, das Gerät an der Theke anhand des Verhältnisses von Preis und Qualität zu wählen. Es ist notwendig, das Zangenmessgerät vor dem Kauf auf Fehler zu überprüfen. Viele geben, wenn die Kontakte kurzgeschlossen werden, Spannungswerte ungleich Null ab. Dies ist in praktischer Hinsicht unbequem, insbesondere für Niederspannungsschaltungen. Die Stromquelle ist wie bei den meisten Testern das übliche Crohn. In dieser Hinsicht bietet das Zangenmessgerät keine Vor- oder Nachteile.