Pince mètre

Clamp Meter - un appareil permettant de mesurer sans contact le courant de tout circuit sans avoir besoin de coupure, comme cela se produit avec un ampèremètre ordinaire. Cette solution technique assure la sécurité du personnel de service. Particulièrement utile pour les postes de travail et autres sources de tension accrue.

Historique du développement des appareils de mesure

Ceinture de Rogowski

La ceinture de Rogowski est considérée comme le prototype du multimètre à pince. Pour la première fois, une telle construction fut décrite en 1887 par le professeur de l'Université de Bristol Chattok. Il a proposé de bobiner une bobine de manière spéciale sur une tige flexible en caoutchouc indien, de sorte que la force électromotrice induite dans le circuit soit proportionnelle à la différence de potentiel magnétique à ses extrémités. Le scientifique a recouvert la bobine de fil et s'est engagé dans la recherche. Par exemple, Chattok a essayé de déterminer la résistance magnétique du fer en utilisant la loi d’Ampère.

Rogowski et Steijus se sont également intéressés au domaine de la physique mentionné.Un examen de Die Messung der magnetischen Spannung( 1912) fournit une description de ce potentiomètre magnétique, mais sans faire référence aux activités de Chattok. Il n'est pas certain que ces deux personnes sachent que leur appareil est connu depuis un quart de siècle. Modèle de bobine échantillon:

1. Une bobine est posée le long d'une tige flexible.
2. Sa fin est enroulée autour et commence à chaque tour. Bobine de mesure

La conception simple présente de nombreux avantages:

1. évite l'influence du dispositif sur le résultat des mesures;
2. , contrairement aux tiques modernes sur les noyaux magnétiques, ne présente pas le phénomène de saturation magnétique, il devient possible de mesurer des courants de toute ampleur;
3. , en raison de la cause précédente, l'étalonnage est simplifié: la dépendance est linéaire et peut être facilement estimée sur toute la plage;
4. modifie simplement la sensibilité de l'appareil, ce qui le rend approprié pour résoudre divers problèmes. La ceinture de Rogowski
5. devient un récepteur de courant à impulsions idéal( faible inertie). Elle est utilisée dans la technologie numérique, idéale pour estimer les processus transitoires, où des transformateurs de mesure sont utilisés: contrôle de courant

• de stations de soudage de précision et de machines à souder;Mesure du courant de plasma de laboratoire
• ;Paramètres d'arc
• dans les fours de fusion;
• pour le contrôle automatique des paramètres de circuit électrique;
• évaluation des courants de démarrage des armes à feu;
• simulation du mode de court-circuit en électrotechnique( voir rapport de transformation);
• en raison de la ceinture de Rogowski sans inertie est acceptable pour une évaluation précise de formes d'onde complexes avec des composantes harmoniques( courants de thyristors);Les
• sont utilisés sur les chemins de fer pour travailler avec des signaux en temps réel;Les
• sont utilisés pour évaluer les courants induits par le champ magnétique dans les parties métalliques des transformateurs;
• conforme aux objectifs du processus éducatif pour illustrer la loi d’Ampère.

La ceinture de Rogowski est un outil idéal pour l’étude de circuits avec des courants jusque-là inconnus. Un avantage supplémentaire est la facilité de fabrication, il est possible d’obtenir un outil de mesure pour toutes les structures, quelles que soient leurs dimensions géométriques. La tension reçue à la sortie de la ceinture de Rogowski passe dans un amplificateur opérationnel pour obtenir un effet prononcé.Le courant résultant commande un commutateur ou un ampèremètre numérique.

En raison de la spécificité de la loi d'Ampère, le chemin de couverture d'un conducteur avec une bobine de courant, des courbes ou des aiguilles directes d'un maître n'est pas important. Dans le pire des cas, cela affectera légèrement la précision, mais le résultat restera généralement le même. Cependant, le pince ampèremétrique est dit de la même manière: il n'y a pas de différence, le conducteur est au centre ou à la périphérie.

Malgré une découverte de longue date, l'utilisation de la ceinture de Rogowski ne l'était pas. Le premier brevet dans ce domaine est l'Autrichien, d'après le nom de Werner, numéro 191015( 1957), qui décrit la possibilité d'étudier la densité de flux magnétique à l'aide d'une aiguille en acier. Le document US2644135 A, déclaré le 20 mars 1950, prévoit un dispositif similaire. Et il est impossible de trouver un brevet pour la ceinture de Rogowski. Apparemment, l'appareil n'est pas déclaré au bureau.

Mais la ceinture de Rogowski montre un défaut tangible, la pensée inventive doit avancer. Cela implique la nécessité d'une fermeture étanche des extrémités de la bobine. Sinon, le contour ne peut pas être considéré comme satisfaisant les conditions d'application de la loi d'Ampère. L'homogénéité du contour est également importante: le nombre de spires en sens inverse doit être constant par unité de longueur, même à l'état plié.Ce qui n’est pas toujours pratique d’un point de vue technologique. La complexité est résolue avec les pinces actuelles.

La fréquence devient la deuxième limite de la ceinture de Rogowski. La limite inférieure est de 0,1 Hz et la limite supérieure n’est pas correcte. Les mesures aux ultrasons sont tout à fait tolérables jusqu'à 1 MHz. Et vous devez ensuite appliquer l'intégration sur une résistance à faible résistance utilisant son propre circuit d'inductance. Le processus diffère de celui décrit ci-dessus( le courant est déjà mesuré, pas le CEM).Ce principe étend l'applicabilité de la ceinture de Rogowski à 100 MHz.

Pinces de mesure

Dans une pince de mesure, un noyau ferromagnétique est utilisé.La flexibilité est absente, il est supposé fournir un mécanisme pour ouvrir le circuit. En appuyant sur un stylo spécial, le maître couvre le fil avec du courant. La première construction de ce type se trouve dans le brevet US1924039 A, déposé le 7 décembre 1932.William Hockley de Crompton Parkinson Ltd. Il écrit à propos de sa propre invention:

1. Le circuit magnétique est cassé à deux endroits: au coude et au point d’ouverture pour couvrir le circuit à l’étude.
2. L'outil contient les composants du multimètre de pince moderne. Même la forme du boîtier est similaire: rectangulaire avec un bouton latéral pour l’ouverture du circuit magnétique à ressort.
3. Un certain nombre de limites de mesure sont distinguées et chacune utilise son propre capteur de type amovible. Ainsi, l'universalité de l'appareil est revendiquée.
4. Une bobine de mesure est enroulée à l'arrière du noyau. L'indicateur devient un ampèremètre ordinaire.

Le brevet revendique la première utilisation( dans le monde) d'un noyau mobile, demandant de conclure à l'existence de pinces ampèremétriques dans leur forme d'origine. Puis répète les idées, cela se passe dans le brevet US2494206 A, déclaré le 23 avril 1946.Cependant, dans ce dernier cas, il est précisé que la force continue est mesurée en modifiant son champ par la perméabilité du circuit magnétique. En effet, c'est quelque chose de nouveau.

Le brevet US1924039 A traitait du courant continu, mais ne spécifiait pas la méthode proposée pour l'estimation des paramètres. Comme on le sait, seul un flux magnétique variable induit une emf dans le circuit, il ne peut pas être utilisé dans ce cas.

Le phénomène de magnétisation par courant continu est connu en ingénierie depuis 1921, grâce au brevet US1640881 A. La demande avait été examinée six ans avant son adoption en 1927.Cela signifie que les spécialistes du bureau n'ont pas considéré que l'invention était appliquée à l'échelle industrielle ou ne percevaient pas la nouveauté.En effet, le magnétisme permettant de régler la vitesse des moteurs asynchrones n’est pas très utilisé, même aujourd’hui, et les premiers dispositifs d’enregistrement du son utilisant cet effet ne sont apparus que pendant la Seconde Guerre mondiale. Le brevet US2494206 A est considéré comme une idée distincte, conçue pour résoudre les difficultés manquées dans les versions précédentes des pinces ampèremétriques( capacité de mesurer des courants avec une fréquence de 0,1 Hz).

Dans d'autres cas, pour mesurer le courant continu, la bobine sensible est entraînée en rotation à une fréquence connue. Ensuite, le flux magnétique change constamment, il est possible de calculer la valeur souhaitée. La vitesse de rotation est stabilisée, par exemple, à l'aide d'un oscillateur à quartz. Parfois, le mouvement de la bobine est en translation. De tels dispositifs vibratoires pour mesurer le courant continu ont été décrits pour la première fois par Groshkovsky en 1937.Le mouvement de translation a été réalisé à l'aide d'une roue excentrique. Aujourd'hui, on connaît des constructions d'éléments piézo-électriques dans lesquelles l'énergie électrique est convertie en oscillations mécaniques. De ce fait, il est possible d'atteindre des vitesses de plusieurs dizaines de kHz, ce qui augmente considérablement la réponse de la FEM dans le circuit, ce qui simplifie les mesures.

Les structures piézoélectriques mises en œuvre de manière pratique contiennent une bobine miniature de 10 spires de fil d'une longueur de 30 m et d'une largeur de 0,8 micron. Avec une fréquence de 2 kHz, le capteur fournit une sensibilité de 18 µV / 100 µT.La technique de la bobine insérée dans le champ est largement rencontrée. Dans ce dernier cas, le résultat est calculé à l'aide de la formule indiquée sur la figure. Par V, on entend la FEM prélevée dans le circuit, A est une certaine constante, n le nombre de tours dans le circuit et la différence entre parenthèses caractérise le taux de variation du champ magnétique. Il en ressort que le brevet original US2494206 A n’est pas considéré comme la pire des solutions pour mesurer les paramètres d’un champ magnétique constant avec un pince multimètre. Pinces ampèremétriques

en génie électrique moderne

Les bobines sensorielles à entrefer présentent une faible sensibilité pour des raisons évidentes: l'intensité du champ est approximativement égale à l'induction. Cela provoque une petite réponse sous forme de FEM.Lors de la conception d'applications miniatures, il est plus avantageux d'utiliser un noyau ferromagnétique, qui multiplie plusieurs fois la valeur d'induction. Les matériaux modernes ont un coefficient de perméabilité de plusieurs centaines de milliers d'unités, selon lequel il y a une augmentation de la réponse sous forme de champs électromagnétiques. Les capteurs d'air sont linéaires. Même le meilleur ferromagnétique donne des distorsions en fonction de la fréquence, de la température, de la densité du flux magnétique, etc.

L'effet Barkhausen crée le signal du noyau par étapes. C’est un défaut insurmontable aujourd’hui, appelé bruit de quantification. Souvent, pour cette raison, la pince ampèremétrique ne peut pas être considérée comme un outil idéal pour mesurer les courants. Bien qu'ils conviennent à l'évaluation des processus intervenant dans la chaîne. Par exemple, il est facile de détecter le courant de démarrage du moteur électrique, bien qu’en raison de l’inertie de l’indicateur, il faudra faire plusieurs expériences.

Les dernières modifications combinent leur propre rôle avec le testeur habituel. Différent favorablement dans la capacité à mesurer des courants élevés sans la nécessité de toucher le réseau, mais souffrent d'une erreur importante. Ici, il est nécessaire de faire une réservation pour l’extension de la fonction. Trois entrées standard sont également utilisées pour les multimètres:

1. Common - common( ground, moins).
2. V - pour la mesure de tensions et de résistances.
3. Ext - Connexion d'une source externe afin d'évaluer la résistance d'isolement des circuits électriques.

Il existe des variations connues permettant d'estimer la température à l'aide d'une sonde spéciale équipée d'un capteur. Il est facile de faire sonner la diode. Il est proposé de choisir l'appareil sur le comptoir en fonction du rapport qualité / prix. Il est nécessaire d’inspecter le pince multimètre avant l’achat pour rechercher les erreurs éventuelles. Beaucoup, en court-circuitant les contacts, donnent des lectures de tension non nulles. Ceci est peu pratique dans un sens pratique, en particulier pour les circuits à basse tension. La source d'alimentation est le Crohn habituel, comme dans la plupart des testeurs.À cet égard, le pince multimètre ne présente aucun avantage ni inconvénient.