Klämmätare

Klämmätare - En apparat för kontaktlös mätning av strömmen i en krets utan att behöva bryta, vilket händer med en vanlig ammeter. Denna tekniska lösning säkerställer servicepersonalens säkerhet. Särskilt användbar för arbetsstationer och andra källor till ökad spänning.

Historien om utvecklingen av mätinstrument

Rogowski bälte

Rogowski bältet anses vara prototypen av klämmätaren. För första gången beskrivs en sådan konstruktion 1887 av professorn vid University of Bristol Chattok. Han föreslog att slinga en spole på ett speciellt sätt på en flexibel stång tillverkad av indiskt gummi så att den inducerade emf i kretsen skulle stå i proportion till skillnaden i den magnetiska potentialen vid dess ändar. Forskaren täckte trådspolen och engagerade sig i forskning. Till exempel försökte Chattok bestämma järnns magnetiska resistans med hjälp av Ampers lag.

Rogowski och Steijus var också intresserade av det nämnda fältet fysik. En översyn av Die Messung der magnetischen Spannung( 1912) gav en beskrivning av denna magnetiska potentiometer, men utan hänvisning till aktiviteterna i Chattok. Det är inte säkert förvisso om dessa två visste att deras enhet har varit känd för kvart i ett sekel. Provprofildesign:

1. En spole läggs längs en flexibel stång.
2. Dess ände är omslagen och med varje tur närmar sig början.

Enkel design ger ett antal fördelar:

1. undviker enhetens påverkan på mätresultatet;
2. , till skillnad från moderna fästingar på magnetiska kärnor, har inte fenomenet magnetisk mättnad, blir det möjligt att mäta strömmar av vilken storlek som helst;
3. , på grund av föregående orsak, är kalibreringen förenklad: Beroendet är linjärt och lätt approximativt över hela intervallet;
4. ändrar helt enkelt enhetens känslighet, vilket gör den lämplig för att lösa olika problem.
5. Rogowski-bältet blir en idealisk impulsströmmottagare( liten tröghet), används i digital teknik, lämpad för att uppskatta övergående processer, där typiska mättransformatorer strömmar:

• strömstyrning av precisionslödstationer och svetsmaskiner.
• laboratorieplasma strömmätning;
• bågparametrar i smältugnar;
• -apparater för automatisk styrning av elektriska kretsparametrar;
• -utvärdering av järnvägsstartströmmar;
• simulering av kortslutningsläge inom elteknik( se transformationsförhållande);
• på grund av det tröghetsfria Rogowski-bältet är acceptabelt för exakt utvärdering av komplexa vågformer med harmoniska komponenter( tyristorströmmar);
• används på järnvägarna för att fungera med signaler i realtid;
• används för att utvärdera strömmar som induceras av magnetfältet i metalldelarna av transformatorer;
• överens med målen för utbildnings processen för att illustrera Ampers lag.

Rogowski Bältet är ett idealiskt verktyg för att studera kretsar med tidigare okända strömmar. En ytterligare fördel är känd genom tillverkningslättnad, det är möjligt att erhålla ett mätverktyg för alla strukturer, oavsett små eller stora geometriska dimensioner. Den spänning som mottas vid utsignalen från Rogowski-bandet passerar genom en operationsförstärkare för en uttalad effekt. Den resulterande strömmen styr en strömbrytare eller digital ammeter.

På grund av Ampers lagstiftning specificitet är täckningsbanan för en ledare med en strömspole, kurvor eller direkta händer hos en mästare inte viktigt. I värsta fall påverkar detta noggrannheten, men resultatet blir stort sett detsamma. Men den nuvarande klämmätaren sägs på samma sätt: det finns ingen skillnad, ledaren är i mitten eller på periferin.

Trots en sådan långvarig upptäckt var inte användningen av Rogowski-bältet. Det första patentet på detta område är den österrikiska, efter namnet Werner, nummer 191015( 1957), som beskriver möjligheten att studera densiteten av magnetiskt flöde med hjälp av en stålnål. En liknande typ av anordning betraktas i US2644135 A, deklarerad 20 mars 1950.Och det är omöjligt att hitta ett patent på Rogowski-bältet. Apparaten är uppenbarligen inte förklarad till byrån.

Men Rogowski-bältet visar en påtaglig brist, en uppfinningsrik tanke måste gå vidare. Det innebär behovet av stram stängning av spolens ändarAnnars kan konturen inte anses uppfylla villkoren för tillämpningen av Ampers lag. Konturens homogenitet är också viktigt: antalet omvända varv antas vara konstanta per längd, även i det böjda tillståndet. Vad är inte alltid bekvämt ur teknologisk synvinkel. Komplexiteten löses med nuvarande klämtång.

Frekvensen blir den andra begränsningen av Rogowski-bältet. Den nedre gränsen är 0,1 Hz, och den övre är inte okej. Mätningarna på ultraljud är ganska tolererbara upp till 1 MHz. Och då måste du tillämpa integrationen på ett lågmotståndsmotstånd med sin egen induktanskrets. Processen skiljer sig från det som beskrivits ovan( strömmen är redan uppmätt, inte EMF).Denna princip förlänger tillämpningen av Rogowski-bältet till 100 MHz.

Klämmätare

I en klämmätare används en ferromagnetisk kärna. Flexibilitet är frånvarande, det antas att tillhandahålla en mekanism för att öppna kretsen. Med en speciell penna, tryck på den, täcker masten kablarna med ström. Den första sådana konstruktionen finns i patentet US1924039 A, inlämnad den 7 december 1932.William Hockley från Crompton Parkinson Ltd.skriver om sin egen uppfinning:

1. Den magnetiska kärnan är uppdelad på två ställen: vid böjen och frånkopplingspunkten för att täcka kretsen under studien.
2. Verktyget innehåller komponenterna i moderna klämmätare.Även formens form är liknande: rektangulär med en sidoknapp för att öppna den fjäderbelastade magnetkretsen.
3. Ett antal mätgränser är utmärkta och varje använder sin egen flyttbara rörliga typgivare. Sålunda hävdas enhetens universalitet.
4. En mätspole lindas på baksidan av kärnan. Indikatorn blir en vanlig ammeter.

Patentet hävdar den första( i världen) användningen av en rörlig kärna och ber om slutsatsen att det finns aktuella klämmätare i sin ursprungliga form. Därefter upprepar idéerna, det här händer i patentet US2494206 A, deklarerat 23 april 1946.I det senare fallet finns emellertid en förtydligande att DC-kraften mäts genom att ändra sitt fält genom magnetisk kretsens permeabilitet. Det är faktiskt något nytt.

. I patent US1924039 A handlade talet om likström, men metoden som föreslogs för parameteruppskattning specificerades inte. Såsom är känt, inducerar endast ett variabelt magnetiskt flöde en emf i kretsen, den kan inte användas i detta fall.

Förekomsten av direktströms bias har varit känd inom teknik sedan 1921 tack vare patent US1640881 A. Ansökan har granskats i sex år innan den antogs 1927.Detta innebär att presidiet inte har ansett att uppfinningen ska tillämpas i industriell skala eller inte uppleva nyhet. Faktum är att magnetismen för att justera hastigheten på asynkronmotorer inte används allmänt ännu idag, och de första enheterna för inspelning av ljud med denna effekt uppträdde endast under andra världskriget. Patent US2494206 A betraktas som en separat idé, utformad för att lösa de svårigheter som missades i tidigare versioner av nuvarande klämmätare( förmågan att mäta strömmar med en frekvens av 0,1 Hz).

I andra fall, för att mäta likström, roteras den känsliga spolen vid en känd frekvens. Då förändras det magnetiska flödet ständigt, det är möjligt att beräkna det önskade värdet. Rotationshastigheten stabiliseras, t ex med användning av en kvartsoscillator. Ibland är spolens rörelse translational. Sådana vibrationsanordningar för mätning av likström beskrivs först av Groshkovsky 1937.Den translatoriska rörelsen utfördes med användning av ett excentriskt hjul. Idag är konstruktioner på piezoelements kända, där elektrisk energi omvandlas till mekaniska svängningar. På grund av detta är det möjligt att uppnå hastigheter på tiotals kHz, vilket kraftigt ökar EMF: s respons i kretsen, vilket innebär att mätningarna förenklas.

beräkningar

Praktiskt genomförda piezoelektriska strukturer innehåller en miniatyrspole med 10 varv av tråd med en längd av 30 och en bredd på 0,8 mikron. Med en frekvens på 2 kHz ger sensorn en känslighet av 18 μV / 100 μT.Tekniken för spolen som sätts in i fältet är allmänt känd. I det senare fallet beräknas resultatet med hjälp av formeln som visas i figuren. Med V menas att EMF tagen från kretsen, A är en viss konstant, n är antalet varv i kretsen, och skillnaden i parentes karaktäriserar förändringshastigheten för magnetfältet. Av detta är det uppenbart att det ursprungliga patentet US2494206 A inte anses vara den värsta lösningen för mätning av parametrarna i ett konstant magnetfält med en klämmätare.

Strömställare i modern elteknik

Sensoriska spolar med luftlucka visar låg känslighet av uppenbara skäl: Fältstyrkan är ungefär lika med induktion. Detta medför ett litet svar i form av EMF.Vid utformning av miniatyrapplikationer är det mer fördelaktigt att använda en ferromagnetisk kärna som multiplicerar induktionsvärdet många gånger över. Moderna material har en permeabilitetskoefficient på hundratusentals enheter, enligt vilka det finns en ökning av svaret i form av EMF.Luftgivare är linjära.Även den bästa ferromagneten ger förvrängningar beroende på frekvens, temperatur, magnetisk flödestäthet, etc.

Barkhausen-effekten gör kärnans signal stegvis. Detta är en oöverstiglig defekt idag kallad kvantiseringsbrus. Ofta av denna anledning kan nuvarande klämma inte anses vara ett idealiskt verktyg för mätning av strömmar.Även om de är lämpliga för att bedöma de processer som uppstår i kedjan. Det är till exempel lätt att detektera elmotorns startström, men på grund av indikatorns tröghet måste erfarenheten göras flera gånger.

De senaste ändringarna kombinerar sin egen roll med den vanliga testaren. Avviker fördelaktigt i förmågan att mäta höga strömmar utan att behöva röra nätverket, men lider ett stort fel. Här är det nödvändigt att göra en reservation som för förlängning av funktionella tre ingångar läggs till som är standard för multimetrar:

1. Common - common( ground, minus).
2. V - för mätning av spänningar och motstånd.
3. Ext - anslutning av en extern källa för att bedöma isolationsmotståndet hos elektriska kretsar.

Det finns kända variationer som uppskattar temperaturen med en speciell sond med en sensor. Det är lätt att ringa dioden. Det föreslås att välja enheten på disken, baserat på förhållandet mellan pris och kvalitet. Det är nödvändigt att inspektera klämmätaren före inköp för fel. Många, när korta kontakterna, ger icke-nollspänningsavläsningar. Detta är obekvämt i praktisk mening, speciellt för lågspänningskretsar. Strömkällan är den vanliga Crohn, som i de flesta testare. I detta avseende erbjuder klämmätaren inga fördelar eller nackdelar.