Hogyan működnek az érzékelők és a bilincsmérők az egyen- és váltakozó áram mérésére?

A multiméterek, oszcilloszkópok és más elektromos mérőműszerek funkcionalitásának bővítése érdekében kullancs formájú áramérzékelőket - árambilincseket - használnak. A bilincsekkel történő mérések elvégzéséhez árammal zárják be őket a vezető kerületébe, és így mérik meg az áramkört megszakítása nélkül, és anélkül, hogy a vezetékbe bármilyen sönt be kellene vágni.

Ez egyszerű és kényelmes. A készülék a mérési eredményt skálán jeleníti meg a mért áramértékkel arányos feszültség vagy áram formájában. A módszer előnye abban rejlik, hogy az eszköznek nem lehet elég széles bemeneti tartománya, míg az érzékelő-bilincsek nagyon nagy áram mellett is képesek a vezető szabadon elfogadására.

A mért áramerősségű vezető nemcsak ép marad, hanem mindig galvanikusan el van különítve a mérőkészülék áramköreitől. Maga a készülék bemeneti áramköre lehet egy nagyon nagy impedanciával, és még földelt is. Nincs szükség az áramkör teljesítményének valamelyikének szabályozására, be- és kikapcsolására, amelynek paramétereit bilincsekkel mérik, ami azt jelenti, hogy a meghajtású berendezés működésekor nem áll leállás.

Az érzékelő frekvencia-válasz tartományában lévő áram effektív értéke megmérhető egy multiméterrel ellátott árammérővel, amely képes mérni rms értékek. Ebben az esetben a távolságot a multiméter képességei (mérete) korlátozzák. A legjobb eredményeket széles frekvenciájú érzékelőkkel, minimális fáziseltolódással és nagy pontossággal érik el.

Az AC paraméterek mérésére a szenzorok a hagyományos elv alapján működnek áramváltó mérése. Bármely transzformátor elsődleges és másodlagos tekercsekkel rendelkezik, amelyek közös mágneses áramkörre vannak felszerelve. Az elsődleges feszültséget a primer tekercshez továbbítják, váltakozó mágneses fluxust hoznak létre a magban, a másodlagos tekercsben a megfelelő EMF transzformációs együtthatót indukálva. A primer és a másodlagos tekercsek áramát korreláljuk a másodlagos és az elsődleges tekercsnél a fordulások számával.

Így működik a váltóáram mérésére szolgáló áramérzékelő. Csipesz alakú mágneses áramkör zár be a vezető körül. A vezető az elsődleges tekercs, egyetlen fordulatból áll, az az aktuális érték, amelyben meg kell tudni.

A másodlagos tekercsben az áram arányos lesz a vezetőben lévő árammal, és különbözik tőle többszöröse az átalakulási együtthatóval, azaz annyiszor annyi fordulattal a másodlagos tekercsben. Az érzékelő másodlagos tekercsében a fordulások száma általában 1000, 500 vagy 100.

Ha az érzékelőnek 1000 fordulata van, akkor a bilincseket 1000: 1 vagy 1 mA / A jelzéssel jelölik - ez azt jelenti, hogy a készülék leolvasásakor 1 mA azonos a vizsgált vezető 1A értékével. Vagy 1A a készüléken - 1000 A a vezetékben.

Az arány elvileg eltérhet: 3000: 5 vagy 2000: 2, az eszköz rendeltetésétől függően. A legtöbb esetben azonban a kullancsok párosulnak egy hagyományos multiméterrel, és az arány általában 1000: 1.

1000: 1 vagy 1 mA / A arány mellett a leolvasások a következők lesznek. 700A bemeneti áram esetén a kimenet 700mA, 300A - 300mA feszültségnél, stb. Ennek oka az, hogy az érzékelő kimenete váltakozó áramú árammérési módban egy digitális multiméterhez van csatlakoztatva, egy kiválasztott értéktartományban.

A vezető áramának aktuális értékének meghatározásához a multiméter értékét szorozni kell az érzékelő együtthatójával. A lényeg az, hogy a mérőkészülék rendelkezik a szükséges bemeneti impedanciával.

Ha a mérőberendezés csak feszültséggel rendelkezik (voltmérő vagy oszcilloszkóp), akkor áramérzékelővel - bilincsekkel - is használható. Ehhez az érzékelő áramkimenetet össze kell hangolni az eszköz bemenetével, a mérőáram-transzformátor elve alapján. Ekkor a váltakozó feszültség leolvasása arányos lesz a mért váltakozó árammal.

Vannak olyan kapcsok, amelyek nemcsak a váltakozó, hanem az egyenáram mérésére is képesek. Az ilyen kullancsok működésének elve a Hall-effektuson alapszik, amikor az áramparamétereket az általa létrehozott mágneses mező paramétereiből származtatják, amelyek hatással vannak a félvezetőre és iniciálják a Hall-effektust benne.

Egy félvezető vékony lemezt merőlegesen szerelünk fel a mért áram mágneses mezőjére. Egy bizonyos irányban (mondjuk annak mentén) gerjesztő áramot vezetünk a lemezre, amely eltér a külső mágneses mezőben a Lorentz erő keresztirányú hatása alatt, majd ebben az irányban az emf (Hall feszültség) megmérhető a lemez szélein.

A lemezen keresztüli állandó gerjesztő áram mellett a Hall EMF, valamint a mért áram mágneses mező indukciója arányos lesz a mért árammal. Vagyis a Hall feszültsége megfelel a vezetőnek az áramnak, amely áthalad az érzékelő mágneses áramkörében. Egy ilyen áramkörnek nagy előnyei vannak az áramváltón alapuló eszközökkel szemben.

Mivel a Hall EMF generálása nem függ a mágneses indukciós vektor irányától, hanem csak annak nagyságától függ, ezért a Hall-effektuson alapuló érzékelő mind a váltakozó, mind az egyenáramot méri. Ezenkívül az érzékelő abszolút pontosan rögzíti a mágneses mező változásának (irányának) fázisát, ami azt jelenti, hogy alkalmas az áram alakjának megfigyelésére.

A Hall érzékelővel ellátott kullancsok egy vagy két beépített érzékelővel érkeznek. Különböző kullancsmodellek széles dinamikai tartományú és frekvencia-válaszúak, a jel linearitása és nagy pontossága.

Az ilyen fogók hatálya alá tartozik minden olyan berendezés, amelynek egyenfeszültsége legfeljebb 1500 A, anélkül, hogy be kellene illeszteniük drága šunteket. A tízes kilohertz frekvenciájú váltakozó áram is mérhető kullancsok segítségével, a Hall-effektus alapján, és az áram alakja nagyon eltérő lehet, az effektív érték megtalálható.

A kimeneti jel millivoltban, a mért árammal arányos, a legtöbb multiméter, oszcilloszkóp és felvevő könnyen észlelhető.

Mi az ampermérő, típusai, készüléke és működési elve?

Az árammérő bilincsek használata

A jelenlegi szorító alkalmazás példái

Milyen eszközökre van szükség az elektromos munka elvégzéséhez