Proudové kleště pro měření stejnosměrného proudu

Při měření napětí musí být voltmetr nebo multimetr zapojen na určitou část elektrického obvodu paralelně a při měření proudu je ampérmetr zapojen do série. Proto se pro měření síly proudu provede umělé přerušení obvodu a k němu se připojí měřící zařízení.

Pro zjednodušení a urychlení procesu se používají proudové měřicí kleště, které fungují zcela odlišnou metodou. Umožňují měřit intenzitu elektromagnetického pole, které se vždy objeví kolem jakéhokoli vodiče. Tento materiál bude probírat stejnosměrné proudové kleště, jejich princip činnosti a typy existujících proudových kleští.

Co je proudová svorka?

Proudové kleště je nástroj, který umožňuje měřit sílu elektrického proudu, aniž by došlo k přerušení obvodu. Například při použití multimetru pro taková měření budete muset pokaždé přerušit drát, což je v praxi nepohodlné.

Vypadají jako jednoduchý multimetr s kleštěmi na horní straně. Právě tento kolíček na prádlo je připojen k drátu a zařízení zobrazuje všechny údaje na svém displeji.

Princip činnosti kleští

První zařízení pro měření proudu tohoto druhu byly jakési transformátory, ke kterým byl připojen běžný ampérmetr. Samotné kolíčky na prádlo, které jsou viditelnou částí zařízení, také představují primární vinutí transformátoru. Když je do ní umístěn vodič s proudem, bude se v důsledku jeho elektromagnetického pole indukovat na toto vinutí. Poté elektrický proud půjde do sekundárního vinutí. Z něj budou převzaty ukazatele.

Důležité! První typy těchto zařízení byly jednoduchým doplňkem měřicích přístrojů a napomáhaly k pohodlnější fixaci měřeného drátu.

Hodnoty, které ukazuje ampérmetr, bylo nutné vypočítat dodatečně, protože bylo nutné vzít v úvahu transformační poměr. Další nuance: pracujte pouze se střídavým proudem, protože transformátory nepracují s konstantními hodnotami.

Bude vás zajímat toto Měření napětí multimetrem

Moderní proudové kleště umí pracovat s jakýmkoliv typem elektrického proudu, ale pro měření konstantních hodnot místo ampérmetru používají Hallův senzor, který umožňuje zaznamenávat elektromagnetické pole a jeho intenzitu.

Typy proudových kleští

Typy kleští závisí na jejich vzhledu, provedení a typu výstupu. Obvykle jsou rozděleny do následujících kategorií:

• Analogové nebo ukazovátko. Skládají se z jednootáčkového transformátoru a měřicího zařízení připojeného na sekundární vinutí. Taková zařízení jsou levnější a vizuálnější, ale mají zvýšenou citlivost na mechanické nárazy a vibrace. Analogové měřiče jsou obvykle dimenzovány pro konkrétní frekvenci;
• Digitální nebo elektronické. V nich se naměřené hodnoty zobrazují na digitálním displeji pomocí mikroprocesorových výpočtů a lze je nakonfigurovat tak, aby zobrazovaly různé hodnoty;

• Multimetr. Jedná se o univerzální nástroj pro měření všech elektrických parametrů. V něm lze kleště zabudovat přímo do těla. Funkce a vlastnosti multimetru jsou určeny jeho cenou a modelem. Často mají stejný Hallův senzor;
• Kleště pro sítě vysokého napětí. Jejich hlavním účelem je měření proudových parametrů v sítích, jejichž napětí přesahuje 1 kV. Tento typ má zvýšenou ochranu a izolaci a lze jej připevnit na dielektrické sloupy, aby se elektrikář nedostal příliš blízko k síti.

Pro stejnosměrný i střídavý proud

Existuje další odrůda tohoto zařízení, která stojí za to umístit do samostatné sekce. V závislosti na konkrétní aplikaci jsou k dispozici proudové kleště pro stejnosměrný a střídavý proud. První z nich fungují na základě Hallova jevu. Z tohoto důvodu jsou mnohem dražší, ale kvalitnější a spolehlivější. Téměř všechny stejnosměrné modely obsahují měřiče střídavého napětí.

Střídavý proud se měří na principu transformátoru, takže odpovídající modely jsou levné. Neumějí také měřit stejnosměrné napětí.

Důležité! Odrůdy této kategorie se vzhledově neliší. Pro praktičnost a spolehlivost se doporučuje vzít zařízení, které dokáže měřit konstantní i proměnný elektrický proud.

Konstrukce proudových kleští

Konstrukce proudových kleští předpokládá přítomnost:

• Odnímatelný magnetický drát vyrobený z ferimagnetické elektrooceli. Je na něm umístěna cívka, která představuje sekundární vinutí;
• Počítací zařízení, které lze vyrobit v analogovém nebo digitálním stylu, v závislosti na modelu a typu;

Bude vás zajímat toto Měření odporu

• Přepínač pro rozsah měřeného elektrického proudu;
• Speciální rukojeti a izolace, za které člověk drží svorky při měření. Je relevantní pro práci s vysokonapěťovými sítěmi. Při nízkých hodnotách napětí zajišťuje dielektrické vlastnosti samotné pouzdro.

Jak správně měřit proud pomocí klešťových měřičů střídavého a stejnosměrného proudu

Pro měření parametrů stejnosměrného proudu je třeba nejprve nastavit jeho pracovní rozsah. Další pokyny krok za krokem jsou následující:

• Izolujte zařízení od vodičů a jiných zařízení, abyste zabránili falešnému rušení;

• Stiskněte tlačítko reset. Často se označuje jako „Sel“;

• Začněte měřit s ohledem na to, že potřebujete zachytit pouze jeden vodič;
• Uchopte drát tak, aby byl v dutině kolíčku na prádlo, a umístěte jej tak, aby byl ve středu;

• Zaznamenejte hodnoty.

Hodnota může být záporná. To je určeno směrem toku proudu. Na čelistech zařízení mohou být šipky, které ukazují směr elektrického proudu. Pokud je tedy zařízení otočeno, zobrazí se hodnota bez mínusu.

Pro měření střídavého proudu můžete vzít jednoduchou žárovku a připojit ji k síti 220 voltů. Další pořadí je následující:

• Nastavte multimetr na sektor měření AC proudu ~A a zaznamenejte naměřené hodnoty;

• Proveďte stejná měření pomocí spároměrů a získejte podobné hodnoty. Řetěz se nesmí přetrhnout.

bezpečnostní opatření

Při práci s takovým zařízením byste měli dodržovat obecná bezpečnostní pravidla pro provoz elektrických měřicích přístrojů, a to navzdory skutečnosti, že použití proudových svorek je bezpečný postup. V průběhu měření je zakázáno překračovat hodnotu zvoleného rozsahu elektrického proudu a měnit rozsah. Také byste se neměli dotýkat holých sond nechráněnýma rukama, protože nejsou chráněny dielektrikem.

Před použitím jakéhokoli spotřebiče byste si měli pečlivě přečíst návod k obsluze a všechny pokyny. To pomáhá nejen vyhnout se nebezpečí, ale také prodloužit životnost zařízení. To je velmi důležité, protože návod popisuje nastavení zařízení, jeho provozní režimy a zásady jeho bezpečného používání. Navíc vám takové manuály říkají, jak dlouho a jak kalibrovat zařízení. Provádí se ve specializovaných centrech a je potřeba pro zlepšení přesnosti měřených parametrů.

Bude vás zajímat tato Práce s elektrickým testerem

Klešťový měřič stejnosměrného proudu je tedy pohodlným a praktickým nástrojem pro stanovení síly elektrického proudu bez odpojování vodičů, jako je tomu v případě ampérmetru nebo multimetru. S jeho pomocí můžete kdykoliv měřit elektrický proud v autě a jeho elektroinstalaci, doma i v místech pokládky, instalace nebo údržby elektrické sítě.

Pomohl článek? Hodnotit

Při pokládání, opravách nebo výměnách elektrických kabelů je často potřeba kontrolovat maximální výkon přenášený kabelem. K tomuto účelu můžete použít multimetr nebo tester, zaznamenávající aktuální hodnotu pomocí sond zapojených do série s měřenou částí obvodu. To však není vždy vhodné: obě ruce pracovníka jsou zaneprázdněny, není dodržena správná elektrická bezpečnost měření a nemusí být vhodné místo pro umístění multimetru. Je lepší použít proudové kleště.

Princip

K čemu slouží proudové kleště?

Jsou typem elektrických testerů se širokými čelistmi, které mohou uchopit elektrický vodič. Původně byly vyvinuty jako univerzální přístroj pro měření střídavého proudu. Jak se však konstrukce zlepšovala, byly kleště vybaveny vstupy pro příjem měřicích vodičů a dalších snímačů, které podporují širokou škálu naměřených hodnot. Zkušební svorky, které jsou nepostradatelné jako testovací nástroj, usnadňují práci ve stísněných prostorách a umožňují práci na vodičích pod napětím bez přerušení obvodu. Vzhledem k tomu, že se jedná o vysoce přesné měřicí zařízení, nelze kleště vyrábět v nespecializovaných dílnách nebo ručně.

Měřicí kleště implementují princip magnetické indukce, která umožňuje bezkontaktně určit hodnotu proudu. Elektrický proud protékající vodičem indukuje kolem něj magnetické pole. Protože se polarita často mění, dochází k dynamickým oscilacím magnetického pole, které jsou úměrné síle proudu.

Všechny velikosti proudových kleští pracují s využitím Hallova jevu – přítomnosti příčného napětí, ke kterému dochází, když je vodič umístěn v magnetickém poli. Uvnitř pouzdra je transformátor, který určuje intenzitu magnetických vibrací a převádí jejich hodnotu na indikaci síly střídavého nebo stejnosměrného proudu. Proto i při malé hodnotě potenciálního rozdílu, který vznikne, senzor zaznamená magnetické pole. Toto napětí, které je úměrné proudu, se poté zesílí a změří (viz obrázek 1). Tímto způsobem se měří velmi silné proudy.

Obrázek 1. Obvod měření střídavého proudu

Jak měřit proud pomocí transformátoru

Když vodič prochází svorkami zařízení, prochází těmito svorkami proud, který působí jako železné jádro výkonového transformátoru. Dále proud vstupuje do sekundárního vinutí, které je připojeno přes bočník ke vstupu elektroměru. Vzhledem k poměru počtu sekundárních vinutí k počtu primárních vinutí navinutých kolem jádra je proud dodávaný na vstup mnohem menší. Primární vinutí je obvykle jeden vodič s čelistmi upnutými kolem něj. Pokud má sekundární vinutí například 1000 závitů, pak proud v sekundárním vinutí bude 1000krát menší než proud protékající primárním vinutím. Tedy 1 ampér v měřeném vodiči bude produkovat pouze 1 miliampér na vstupu měřiče. Zvýšením počtu závitů v sekundárním vinutí lze snadno měřit vysoké proudy.

Jak měřit stejnosměrný proud, protože protéká vodiči s pevnou polaritou? Zde se magnetické pole kolem vodiče nemění a není možné zaznamenat odpovídající hodnoty obvyklým způsobem. Proto jsou svorky kolem takového vodiče uzavřeny s určitou mezerou (viz obrázek 2).

Rogowského cívka a její aplikace v proudových klešťových měřičích

Moderní konstrukce předmětných zařízení zahrnují i ​​další snímače – voltmetry, ohmmetry – které zvyšují univerzálnost zařízení. Zejména konstrukce klešťových měřičů využívající Rogowského cívku jsou vhodné pro určování hodnot střídavého proudu při měřeních ve stísněných prostorách.

Rogowského cívka je zařízení sestávající z ohebné spirálové cívky s drátem, který prochází středem cívky na druhou stranu tak, že oba vývody jsou na stejném konci (viz obrázek 3). Cívka musí být omotaná kolem vodiče, kde se bude měření provádět. Tok střídavého proudu ve vodiči způsobuje indukci napětí v cívce.

Obrázek 2. Obvod měření stejnosměrného proudu

Obrázek 3. Princip činnosti Rogowského cívky

Měření pomocí Rogowského cívky má několik výhod:

1. S jeho pomocí je možné měřit proudy ve zvýšeném rozsahu hodnot – od 100 mA do 100 kA a ještě více.
2. Samotný naviják je pružný, tenký, lehký a odolný.
3. Protože neexistují žádné magnetické materiály, Rogowského cívky se nemohou nasytit, a proto mají vysokou nosnost.
4. Odolnost proti stejnosměrnému proudu.
5. Široká šířka frekvenčního pásma, dosahující několika MHz.

Použití Rogowského cívky v proudových kleštích je také spojeno s řadou omezení, například s povinnou přítomností externího zdroje napětí, které musí být napájeno integrátorem. Největší nevýhodou je však přítomnost fázového posunu, který zase závisí na poloze cívky (vertikální a horizontální). Chybu polohování nelze kompenzovat použitím snímače, proto je nutné ke svorkovým konektorům připojit další měřicí kabely Dewesoft.

Hlavní funkcí

Klešťové měřiče jsou k dispozici s řadou funkcí, které usnadňují získání přesných hodnot a zpracování výsledných dat. Mezi tyto funkce patří:

• Skutečné RMS. Protože střídavý proud mění směr několikrát za sekundu, jeví se jako sinusovka. Amplituda vlny se během periody neustále mění, takže výsledky měření se mohou v různých časových bodech mírně lišit. Vestavěná funkce True-RMS (Root Mean Square) převádí AC signály na ekvivalentní DC hodnoty pro stabilnější a přesnější údaje;
• Záznamník dat. Jeho účelem je ukládání dat do vnitřní paměti s možností následného vyvolání;
• Hodnocení ochrany proti vniknutí. Funkce klasifikuje a vyhodnocuje stupeň ochrany krytů před vlhkostí a cizími tělesy. Čím vyšší je třída ochrany, tím širší je rozsah prostředí, ve kterých lze proudové kleště použít;
• Sériové porty. Jsou prostředkem pro přenos dat z měřiče do počítače, kde může probíhat další zpracování výsledků. Mezi běžná rozhraní patří Ethernet, USB, FireWire nebo RS-232;
• Startér: Tato funkce poskytuje uživatelům přesné měření silných proudových rázů, ke kterým dochází v motorech během spouštění. Toto měření je nezbytné při odstraňování problémů, jako je nechtěné vypínání nadproudových ochranných zařízení.
• Zobrazení automatického výběru rozsahu. Tím se automaticky nastaví správný rozsah naměřených hodnot a uživatelé tak nebudou muset nastavovat výchozí polohu přepínačů.

Pohled na pracovní panel proudové kleště je na obrázku 4.

Jak vybrat velikost klešťového měřiče proudu

Většina moderních konstrukcí je také schopna zaznamenat hodnoty takových charakteristik elektrického obvodu, jako je napětí, frekvence, výkon, kapacita a odpor. Klešťový měřič však lze použít k detekci teploty (ze senzorů nebo termočlánků) a lze jej také použít k provedení rychlého testu odolnosti proti průchodu/selhání k určení, zda je okruh otevřený nebo uzavřený. Při provádění testu kontinuity, pokud je obvod uzavřen, měřič pípne, takže není třeba se dívat na displej.

Výběr pozic, které je třeba vzít v úvahu:

1. Požadovaný rozsah měření.
2. Jaká by měla být velikost a konfigurace svorek/čelisti?
3. Jaká třída ochrany je požadována?
4. Jaká by měla být přesnost měření?
5. S jakou sadou příslušenství je zařízení dodáváno?
6. Splňují kleště bezpečnostní normy pro tuto práci?

Jak bezpečně měřit parametr? Bez ohledu na stupeň ochrany zařízení před vnějšími nebezpečími je nutné pracovat s kleštěmi pouze v ochranných rukavicích, jak je znázorněno na obrázku 5.

Trvanlivost tohoto měřicího zařízení závisí také na přísném dodržování pokynů výrobce a také na načasování periodického ověřování zařízení ve speciálních laboratořích.

Obrázek 4. Ovládací panel klešťového měřiče proudu DT202

Obrázek 5. Jak správně držet proudovou klešť během měření

Příklad použití kleští pro měření proudu v jednofázové síti je na obrázku 6 a postup kalibrace je na obrázku 7.

Obrázek 6. Instalace svorek pro měření parametrů jednofázové sítě

Obrázek 7. Proces kalibrace proudové kleště

Pokud potřebujete zakoupit tato měřicí zařízení, musíte se obrátit na organizace, které mají licenci pro tento typ činnosti. Proudové kleště od certifikovaných výrobců jsou zárukou přesnosti a kvality přístroje, možnosti jeho včasné opravy nebo výměny.

Související videa

• Hlavní
• Zapojení
• Přístroje a nástroje