Струмові кліщі — лише AC проти AC/DC (на ефекті Холла), і найчастіші помилки вимірювання

Гід із вимірювальних приладів і категорій CAT та гід із True RMS розглядають, відповідно, класифікацію безпеки вимірювальних приладів і відмінність між True RMS та мультиметрами, що реагують на середнє значення. Ця стаття присвячена третій, так само практичній відмінності, яка актуальна саме для струмових кліщів: різниці між двома принципами вимірювання струму кліщами та типовим помилкам вимірювання, що виникають за кожного з них.

Два принципи вимірювання

• Кліщі лише для AC (принцип трансформатора струму) — щелепи кліщів утворюють осердя трансформатора струму: вимірюваний провідник працює як первинна обмотка, обмотка всередині щелеп — як вторинна. Цей принцип працює лише на змінному магнітному полі і тому не може вимірювати постійний струм — за навантаження DC кліщі лише для AC показують значення (майже) нуль, незалежно від реального струму DC.
• Кліщі AC/DC (на ефекті Холла) — використовують датчик Холла в невеликому повітряному зазорі між двома половинами щелеп для прямого вимірювання магнітного поля, незалежно від того, постійне воно (DC) чи змінне (AC). Це робить кліщі на ефекті Холла придатними для вимірювань постійного струму (наприклад, на PV-строках, зарядних пристроях акумуляторів, DC-зарядних станціях), але повітряний зазор у місці змикання щелеп робить конструкцію чутливішою до неповного змикання щелеп, ніж принцип трансформатора струму.

Часта помилка вимірювання 1 — щелепи зімкнуті не повністю

Для обох типів кліщів: якщо половини щелеп під час змикання не прилягають одна до одної повністю й впритул (бруд, пошкодження чи просто не до кінця стиснуті), у магнітному колі виникає розрив. У результаті показання виявляється структурно заниженим — кліщі показують струм нижчий за реальний струм через провідник, при цьому жодного повідомлення про помилку не виникає.

Часта помилка вимірювання 2 — провідник не по центру щелеп

Навіть за повністю зімкнутих щелеп положення провідника всередині щелеп вносить похибку вимірювання: провідник, притиснутий до одного боку розкриття щелеп, а не розташований по центру, може спричинити відхилення на кілька відсотків. Для точних вимірювань (наприклад, під час оцінки навантаження, близького до номінального струму групи) провідник слід тримати максимально близько до центру розкриття щелеп.

Часта помилка вимірювання 3 — більше одного провідника в щелепах

Це найбільш недооцінена помилка: коли фазний і нульовий провідник однієї і тієї самої групи захоплюються разом, два магнітні поля (значною мірою) взаємно компенсуються — кліщі тоді показують низьке чи майже нульове значення, хоча реальний струм через кожен окремий провідник може бути суттєвим. На перший погляд це виглядає як звичайне низьке показання, але насправді це помилка вимірювання, спричинена неправильною схемою вимірювання.

Зверніть увагу: цей ефект взаємної компенсації якраз навмисно використовується під час вимірювання струму витоку: захоплюючи фазу й нуль разом, кліщі показують лише різницю між двома струмами — ця різниця і є струмом витоку на землю. Однак для звичайного вимірювання струму навантаження це помилка; для вимірювання струму витоку це саме передбачений метод.

Практична значущість

Під час оцінки навантаження групи, пошуку перевантаженої групи чи вимірювання постійного струму на PV-строці або зарядному пристрої акумулятора спершу потрібно встановити, який тип струмових кліщів доступний (лише AC чи AC/DC) та чи повністю зімкнуті щелепи з провідником по центру — перш ніж вважати відображене показання достовірним.

Часті помилки

1. Використання кліщів лише для AC на колі постійного струму (PV- строка, зарядний пристрій акумулятора, DC-зарядна станція) — кліщі показують значення близьке до нуля незалежно від реального струму DC, без жодного повідомлення про помилку.
2. Непомічене неповне змикання щелеп — дає структурно занижене показання, яке легко прийняти за звичайне низьке навантаження.
3. Захоплення фази й нуля однієї й тієї самої групи разом під час навмисного вимірювання струму навантаження — дає майже нульове показання через взаємну компенсацію полів замість реального струму по кожному провіднику.
4. Відсутність центрування провідника в розкритті щелеп під час вимірювання, яке потрібно оцінювати близько до порогового значення — похибка позиціонування може стати саме тією різницею між «в межах» і «за межами» норми.

Пов'язані матеріали

• Вимірювальні прилади та категорії CAT
• True RMS проти мультиметра, що реагує на середнє значення
• Вимірювання неперервності R1+R2 захисного провідника
• Струм навантаження групи та коефіцієнт одночасності