Come funzionano sensori e pinze per misurare la corrente continua e alternata

Per espandere la funzionalità di multimetri, oscilloscopi e altri strumenti di misura elettrici, vengono utilizzati sensori di corrente a forma di pinza: pinze di corrente. Per effettuare misurazioni con morsetti, vengono chiusi nella circonferenza del conduttore con corrente e, quindi, senza interrompere il circuito e senza la necessità di tagliare alcuno shunt nel conduttore, misurano.

È semplice e conveniente. Il dispositivo visualizza il risultato della misurazione sulla sua scala sotto forma di tensione o corrente proporzionale al valore di corrente misurato. Il vantaggio del metodo risiede nel fatto che il dispositivo potrebbe non avere un intervallo di ingresso sufficientemente ampio, mentre i morsetti del sensore sono abbastanza in grado di accettare liberamente il conduttore anche con una corrente molto elevata.

Il conduttore con la corrente misurata non solo rimane intatto, ma è sempre galvanicamente isolato dai circuiti del dispositivo di misurazione. Il dispositivo stesso può avere un circuito di ingresso con un'impedenza molto elevata e persino essere messo a terra. Non è necessario in alcun modo regolare o accendere e spegnere l'alimentazione del circuito, i cui parametri sono misurati da morsetti, il che significa che non ci saranno tempi di inattività nel funzionamento dell'apparecchiatura alimentata.

Il valore efficace della corrente nell'intervallo di frequenza del sensore può essere misurato utilizzando un sensore di corrente con un multimetro in grado di misurare valori rms. In questo caso, l'intervallo sarà limitato dalle capacità (scala) del multimetro. I migliori risultati si ottengono con sensori con ampia risposta in frequenza, spostamento di fase minimo e alta precisione.

Sensori che funzionano secondo il principio convenzionale misurazione del trasformatore di corrente. Ogni trasformatore ha un avvolgimento primario e secondario installato su un circuito magnetico comune. La tensione primaria viene fornita all'avvolgimento primario, viene creato un flusso magnetico alternato nel nucleo, inducendo nell'avvolgimento secondario il corrispondente coefficiente di trasformazione EMF. Le correnti degli avvolgimenti primario e secondario sono correlate come il numero di giri negli avvolgimenti secondario e primario.

Ecco come funziona il sensore di corrente per la misurazione della corrente CA. Un circuito magnetico a forma di morsetto si chiude attorno al conduttore. Il conduttore è l'avvolgimento primario, costituito da un singolo giro, il valore corrente in cui è necessario scoprirlo.

La corrente nell'avvolgimento secondario sarà proporzionale alla corrente nel conduttore e differirà da essa per un numero di volte uguale al coefficiente di trasformazione, cioè tante volte quante più curve nell'avvolgimento secondario. Il numero di giri nell'avvolgimento secondario del sensore è in genere 1000, 500 o 100.

Se il sensore ha 1000 giri, i morsetti sono indicati con 1000: 1 o 1mA / A - ciò significa che 1 mA nelle letture del dispositivo è identico a 1A nel conduttore studiato. Oppure 1A sul dispositivo - 1000 A nel conduttore.

Il rapporto può, in linea di principio, essere diverso: 3000: 5 o 2000: 2, a seconda dello scopo del dispositivo. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, le zecche sono accoppiate con un multimetro convenzionale e il rapporto è di solito 1000: 1.

Con un rapporto di 1000: 1 o 1 mA / A, le letture saranno le seguenti. Con una corrente di ingresso di 700 A, l'uscita risulterà essere di 700 mA, a 300 A - 300 mA, ecc. Questo perché l'uscita del sensore è collegata a un multimetro digitale in modalità di misurazione della corrente CA con un intervallo di valori selezionato.

Per determinare il valore corrente della corrente nel conduttore, le letture del multimetro vengono moltiplicate per il coefficiente del sensore. La cosa principale è che il dispositivo di misurazione ha l'impedenza di ingresso richiesta.

Se il dispositivo di misurazione ha un ingresso solo tramite tensione (voltmetro o oscilloscopio), può essere utilizzato anche con un sensore di corrente - morsetti. Per questo, l'uscita corrente del sensore deve essere coordinata con l'ingresso del dispositivo, usando il principio di un trasformatore di corrente di misura. Quindi le letture della tensione alternata saranno proporzionali alla corrente alternata misurata.

Esistono pinze amperometriche in grado di misurare non solo l'alternanza, ma anche la corrente continua. In tali tick, il principio del loro funzionamento si basa sull'effetto Hall, quando i parametri attuali sono derivati ​​dai parametri del campo magnetico da esso generato, agendo sul semiconduttore e iniziando l'effetto Hall in esso.

Una piastra sottile di un semiconduttore è montata perpendicolarmente al campo magnetico della corrente da misurare. Una corrente di eccitazione viene applicata alla piastra in una certa direzione (diciamo lungo), che si discosta in un campo magnetico esterno sotto l'azione della forza di Lorentz nella direzione trasversale, e quindi in questa direzione la EMF (tensione di Hall) può essere misurata ai bordi della piastra.

Con una corrente di eccitazione costante attraverso la piastra, l'EMF di Hall, così come l'induzione del campo magnetico della corrente misurata, sarà proporzionale alla corrente misurata. Cioè, la tensione di Hall corrisponde alla corrente nel conduttore, che passa all'interno del circuito magnetico del sensore. Tale circuito presenta grandi vantaggi rispetto ai dispositivi basati su un trasformatore di corrente.

Poiché la generazione dell'EMF Hall non dipende dalla direzione del vettore di induzione magnetica, ma dipende solo dalla sua grandezza, un sensore basato sull'effetto Hall misura sia la corrente alternata che la corrente continua. Inoltre, il sensore acquisisce in modo assolutamente accurato la fase del cambiamento (direzione) del campo magnetico ed è quindi adatto per osservare la forma della corrente.

Le zecche con sensore Hall sono dotate di uno o due sensori integrati. Vari modelli di tick hanno un'ampia gamma dinamica e risposta in frequenza, linearità del segnale e alta precisione.

Lo scopo di tali pinze copre tutte le apparecchiature con una corrente continua fino a 1500 A senza la necessità di incorporare shunt costosi. La corrente alternata con una frequenza di decine di kilohertz è anche misurabile usando le zecche basate sull'effetto Hall e la forma corrente può essere molto diversa, il valore rms sarà trovato.

Il segnale di uscita in millivolt, proporzionale alla corrente misurata, può essere facilmente percepito dalla maggior parte dei multimetri, oscilloscopi e registratori.

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