Дуже коротко і доступно про струмові кліщі

Незважаючи на виникнення напруги та потужності, робочий струм є найважливішим параметром у електротехніці. Однак при вимірюванні струму змінного струму проблеми, оскільки при прямому вимірюванні необхідно підключити вимірювальний прилад до ланцюга (наприклад, мультиметри). Це може не тільки спотворювати результати вимірювань і створювати ризики для безпеки, але часто проведення вимірювань стає неможливим. Наприклад, якщо ви хочете дізнатися, який токче в силовому кабелі, що веде до холодильника, ви не можете просто розрізати кабель навпіл, щоб вставити між ними вимірювальний прилад. Це, звичайно, пошкодить силовий кабель і призведе до псування продуктів у вашому холодильнику.

Для вирішення таких проблем існують так звані струмові кліщі. Вони можуть виміряти струм без контакту та без розриву ланцюга. У наступних абзацах описані типи струмових кліщів, які доступні та відповідають тому, як вони працюють.

Токові кліщі змінного струму

Часто розрізняють два типи струмових кліщів: струмові кліщі змінного та постійного струму. Токові кліщі змінного струму, як випливає з назви, можна використовувати тільки для вимірювання змінного струму. Це пов'язано з їх принципом роботи, який такий самий, як у перетворювача струму. Власне, кліщі змінного струму насправді є справжніми трансформаторами струму, первинна обмотка яких складається лише з одного витка — силового кабелю, який необхідно виміряти.

На наступному малюнку показана структура кліщів змінного струму:

Принцип роботи для вимірювання змінного струму

Робота полягає в наступному:

1. Струм у силовому кабелі створює магнітне поле навколо кабелю. Це закон Ампера та основний закон природи.

2. Тепер ми охоплюємо силовий кабель круговим струмовим затискачем. Оскільки сердечник струмового затиску складається з матеріалу з гарною магнітною провідністю, магнітне поле «тече» через цей сердечник.

3. «Змінне» магнітне поле (через змінний струм) тепер створює додатковий струм у вторинній котушці (яка також намотується навколо сердечника). Це відбувається згідно із законом індукції. Індукований струм зазвичай набагато менший за струм у вимірюваному кабелі.

4. Тепер можна виміряти струм у вторинному ланцюзі як завжди. У більшості випадків джерелом живлення самого вимірювального приладу є цей вторинний струм, тому вам не потрібні додаткові батареї або акумулятори.

Однак важливо пам'ятати: струмовий затискач вимірює електричний струм опосередковано, виявляючи магнітне поле, що змінюється, проводного кабелю. Ви можете дізнатися більше про те, як працює струмовий затискач змінного струму, в нашому записі в блозі про перетворювачі струму.

Токовий затискач постійного струму

На відміну від струмових затискачів змінного струму, струмові затискачі постійного струму найчастіше можуть вимірювати всі типи струму. Провідник, яким тече постійний струм, створює лише статичне постійне магнітне поле. Його не можна виміряти струмовими затискачами змінного струму, оскільки їм потрібне «змінне» магнітне поле. Для реалізації струмового затиску постійного струму потрібні датчики, які можуть вимірювати статичні магнітні поля.

Датчики Холла належать до них. Ви можете побачити структуру такого струмового затискача постійного струму з датчиком Холла на схематичному малюнку:

Принцип роботи для вимірювання постійного струму

Як ви можете бачити, датчик Холла поміщається в зазор в магнітопровідному сердечнику. Внаслідок цього магнітне поле протікає безпосередньо через датчик Холла.

Проблеми та недоліки

Як уже згадувалося, струмові кліщі використовуються для непрямого, безконтактного та безпечного вимірювання струму. Однак, як і майже у всього в житті, струмові кліщі також мають свої недоліки. Наприклад, струмові кліщі, хоча дуже корисні для вимірювання одного кабелю, дають невірні результати при вимірі кількох кабелів одночасно. Наприклад, якщо переплетені два силові кабелі з протилежним напрямом струму, результат вимірювання буде 0 А. Але чому?

Відповідь така: обидва провідники створюють магнітне поле, але протилежні струми також створюють протилежні магнітні поля. Таким чином, магнітні поля обох струмів компенсують один одного, і струмовий кліщ (який охоплює обидва силові кабелі) визначає струм 0 А.

Звичайно, існують також спеціальні струмові кліщі, які можуть вимірювати кілька провідникових кабелів одночасно. Однак вони зазвичай дуже дорогі і досить неточні.

Токові кліщі також доступні у широкому діапазоні діапазонів вимірювання. Верхня межа практично відсутня. Зазвичай вони мають діапазон вимірювання до 600 А, але можливі значення в чотиризначному діапазоні. Єдина межа - вниз (слабкі струми та струми витоку), оскільки магнітне поле тоді стає дуже слабким.

Магазин Gtest(R) - авторизований постачальник струмових кліщів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/tokovye-kleshchi