Medidor de pinza

Clamp Meter: un dispositivo para medir sin contacto la corriente de cualquier circuito sin necesidad de interrupción, como ocurre con un amperímetro normal. Esta solución técnica garantiza la seguridad del personal de servicio. Especialmente útil para subestaciones de trabajo y otras fuentes de voltaje incrementado.

La historia del desarrollo de dispositivos de medición

Cinturón Rogowski

El cinturón Rogowski se considera el prototipo del medidor de pinza. Por primera vez, esta construcción fue descrita en 1887 por el profesor de la Universidad de Bristol Chattok. Propuso enrollar una bobina de una manera especial en una varilla flexible hecha de caucho indio para que la fem inducida en el circuito fuera proporcional a la diferencia del potencial magnético en sus extremos. El científico cubrió la bobina de alambre y se dedicó a la investigación. Por ejemplo, Chattok intentó determinar la resistencia magnética del hierro, utilizando la ley de Ampere.

Rogowski y Steijus también estaban interesados ​​en el mencionado campo de la física. Una revisión de Die Messung der magnetischen Spannung( 1912) proporcionó una descripción de este potenciómetro magnético, pero sin referencia a las actividades de Chattok. No se sabe con certeza si estos dos sabían que su dispositivo ha sido conocido durante un cuarto de siglo. Ejemplo de diseño de la bobina:

1. Una bobina se coloca a lo largo de una varilla flexible.
2. Su final se envuelve y con cada giro se acerca al principio. Bobina de medición

El diseño simple ofrece una serie de ventajas:

1. evita la influencia del dispositivo en el resultado de las mediciones;
2. , a diferencia de las garrapatas modernas en los núcleos magnéticos, no tiene el fenómeno de la saturación magnética, se hace posible medir corrientes de cualquier magnitud;
3. , debido a la causa anterior, la calibración se simplifica: la dependencia es lineal y se puede aproximar fácilmente en todo el rango;
4. simplemente cambia la sensibilidad del dispositivo, lo que lo hace adecuado para resolver varios problemas;El cinturón Rogowski de
5. se convierte en un receptor ideal de corriente impulsiva( inercia pequeña), se utiliza en tecnología digital, adecuado para estimar procesos transitorios, donde los transformadores de medición típicos fluyen: control de corriente

• de estaciones de soldadura de precisión y máquinas de soldadura;Medición de corriente de plasma
• de laboratorio;Parámetros de arco
• en hornos de fundición;Dispositivos
• para el control automático de los parámetros del circuito eléctrico;
• evaluación de corrientes de arranque de cañón de riel;Simulación
• del modo de cortocircuito en ingeniería eléctrica( ver relación de transformación);El
• debido a la correa Rogowski sin inercia es aceptable para la evaluación precisa de formas de onda complejas con componentes armónicos( corrientes de tiristores);Los
• se utilizan en los ferrocarriles para trabajar con señales en tiempo real;
• se usa para evaluar las corrientes inducidas por el campo magnético en las partes metálicas de los transformadores;
• consistente con los objetivos del proceso educativo para ilustrar la ley de Ampere.

El Rogowski Belt es una herramienta ideal para estudiar circuitos con corrientes desconocidas anteriormente. Una ventaja adicional es reconocida por la facilidad de fabricación, es posible obtener una herramienta de medición para cualquier estructura, independientemente de las dimensiones geométricas pequeñas o grandes. El voltaje recibido en la salida de la correa Rogowski se pasa a través de un amplificador operacional para un efecto pronunciado. La corriente resultante controla un interruptor o un amperímetro digital.

Debido a la especificidad de la ley de Ampere, el camino de cobertura de un conductor con una bobina, curvas o manos directas de un maestro no es importante. En el peor de los casos, esto afectará ligeramente la precisión, pero el resultado seguirá siendo el mismo. Sin embargo, el medidor de pinza de corriente se dice de manera similar: no hay diferencia, el conductor está en el centro o en la periferia.

A pesar de un descubrimiento tan antiguo, el uso del cinturón Rogowski no lo fue. La primera patente en esta área es la austriaca, después del nombre de Werner, número 191015( 1957), que describe la posibilidad de estudiar la densidad del flujo magnético utilizando una aguja de acero. Un tipo similar de dispositivo se considera en US2644135 A, declarado el 20 de marzo de 1950.Y es imposible encontrar una patente para el cinturón de Rogowski. Al parecer, el dispositivo no está declarado a la oficina.

Pero el cinturón de Rogowski muestra un defecto tangible, un pensamiento inventivo debe seguir adelante. Implica la necesidad de un cierre apretado de los extremos de la bobina. De lo contrario, no se puede considerar que el contorno cumpla con las condiciones para la aplicabilidad de la ley de Ampere. La homogeneidad del contorno también es importante: el número de vueltas inversas se proporciona para que sea constante por unidad de longitud, incluso en el estado doblado. Lo que no siempre es conveniente desde un punto de vista tecnológico. La complejidad se resuelve con pinzas de pinza actuales. Modelo

se convierte en la segunda limitación del cinturón Rogowski. El límite inferior es 0.1 Hz, y el superior no está bien. Las mediciones en ultrasonido son bastante tolerables hasta 1 MHz. Y luego necesita aplicar la integración en una resistencia de baja resistencia utilizando su propio circuito de inductancia. El proceso difiere del descrito anteriormente( la corriente ya está medida, no el EMF).Este principio extiende la aplicabilidad del cinturón Rogowski a 100 MHz. Medidor de pinza

En un medidor de pinza, se utiliza un núcleo ferromagnético. La flexibilidad está ausente, se supone que proporciona un mecanismo para abrir el circuito. Usando un lápiz especial, presionándolo, el maestro cubre el cable con corriente. La primera construcción de este tipo se encuentra en la patente US1924039 A, presentada el 7 de diciembre de 1932.William Hockley de Crompton Parkinson Ltd.escribe sobre su propio invento:

1. El núcleo magnético se rompe en dos lugares: en la curva y el punto de desconexión para cubrir el circuito en estudio.
2. La herramienta contiene los componentes de los medidores de pinza modernos. Incluso la forma de la caja es similar: rectangular con un botón lateral para abrir el circuito magnético cargado por resorte.
3. Se distinguen varios límites de medición, y cada uno utiliza su propio sensor de tipo móvil extraíble. Así, se reivindica la universalidad del dispositivo.
4. Una bobina de medición se enrolla en la parte posterior del núcleo. El indicador se convierte en un amperímetro ordinario.

La patente reivindica el primer uso( en el mundo) de un núcleo móvil, que solicita la conclusión de que existen medidores de pinza actuales en su forma original. Luego repite las ideas, esto está sucediendo en la patente US2494206 A, declarada el 23 de abril de 1946.Sin embargo, en este último caso, se aclara que la fuerza de CC se mide cambiando su campo por la permeabilidad del circuito magnético. De hecho, es algo nuevo.

. En la patente US1924039 A, se habló de la corriente directa, pero no se especificó el método propuesto para la estimación de parámetros. Como se sabe, solo un flujo magnético variable induce una fem en el circuito, por lo que no se puede utilizar en este caso.

El fenómeno del sesgo de corriente continua se conoce en tecnología desde 1921, gracias a la patente US1640881 A. La solicitud se revisó durante seis años antes de que fuera aceptada en 1927.Esto significa que los especialistas de la oficina no consideraron que la invención se aplicara a escala industrial o no percibieron la novedad. De hecho, el magnetismo para ajustar la velocidad de los motores asíncronos no se usa mucho incluso hoy en día, y los primeros dispositivos para grabar sonido utilizando este efecto aparecieron solo durante la Segunda Guerra Mundial. La patente US2494206 A se considera una idea separada, diseñada para resolver las dificultades que faltaban en las versiones anteriores de las pinzas de medición de corriente( la capacidad de medir corrientes con una frecuencia de 0,1 Hz).

En otros casos, para medir la corriente continua, la bobina sensible se gira a una frecuencia conocida. Entonces, el flujo magnético está cambiando constantemente, es posible calcular el valor deseado. La velocidad de rotación se estabiliza, por ejemplo, utilizando un oscilador de cuarzo. A veces el movimiento de la bobina es traslacional. Tales dispositivos de vibración para medir la corriente directa fueron descritos por primera vez por Groshkovsky en 1937.El movimiento de traslación se llevó a cabo utilizando una rueda excéntrica. Hoy en día, se conocen construcciones en piezoelementos, donde la energía eléctrica se convierte en oscilaciones mecánicas. Debido a esto, es posible alcanzar velocidades de decenas de kHz, lo que aumenta considerablemente la respuesta de la EMF en el circuito, lo que significa que las mediciones se simplifican. Fórmula

Las estructuras piezoeléctricas implementadas en la práctica contienen una bobina en miniatura de 10 vueltas de cable con una longitud de 30 y un ancho de 0,8 micrones. Con una frecuencia de 2 kHz, el sensor proporciona una sensibilidad de 18 µV / 100 µT.La técnica de la bobina insertada en el campo es ampliamente encontrada. En este último caso, el resultado se calcula utilizando la fórmula que se muestra en la figura. Por V se entiende el EMF tomado del circuito, A es una cierta constante, n es el número de vueltas en el circuito y la diferencia entre paréntesis caracteriza la tasa de cambio del campo magnético. A partir de esto, queda claro que la patente original US2494206 A no se considera la peor solución para medir los parámetros de un campo magnético constante con un medidor de pinza. Medidores de pinza de corriente

en ingeniería eléctrica moderna Las bobinas sensoriales

con un espacio de aire muestran una baja sensibilidad por razones obvias: la intensidad de campo es aproximadamente igual a la inducción. Esto provoca una pequeña respuesta en forma de EMF.Al diseñar aplicaciones en miniatura, es más ventajoso utilizar un núcleo ferromagnético, que multiplica el valor de inducción muchas veces. Los materiales modernos tienen un coeficiente de permeabilidad de cientos de miles de unidades, según el cual hay un aumento en la respuesta en forma de EMF.Los sensores de aire son lineales. Incluso el mejor ferromagneto produce distorsiones según la frecuencia, la temperatura, la densidad del flujo magnético, etc.

El efecto Barkhausen hace que la señal del núcleo sea paso a paso. Este es un defecto insuperable hoy en día, llamado ruido de cuantificación. A menudo, por esta razón, la pinza de corriente no puede considerarse una herramienta ideal para medir corrientes. Aunque son adecuados para evaluar los procesos que se producen en la cadena. Por ejemplo, es fácil detectar la corriente de arranque del motor eléctrico, aunque debido a la inercia del indicador, la experiencia deberá realizarse varias veces.

Las últimas modificaciones combinan su propia función con el comprobador habitual. Favorablemente difieren en la capacidad de medir corrientes altas sin la necesidad de tocar la red, pero sufren un gran error. Aquí es necesario hacer una reserva de que para la expansión de la funcionalidad se agregan tres entradas que son estándar para multímetros:

1. Común - común( tierra, menos).
2. V - para medir voltajes y resistencias.
3. Ext: conexión de una fuente externa para evaluar la resistencia de aislamiento de los circuitos eléctricos.

Se conocen variaciones que estiman la temperatura utilizando una sonda especial con un sensor. Es fácil hacer sonar el diodo. Se propone elegir el dispositivo en el mostrador, en función de la relación entre precio y calidad. Es necesario inspeccionar el medidor de la pinza antes de la compra para detectar errores. Muchos, al poner en cortocircuito los contactos, dan lecturas de voltaje diferentes de cero. Esto es inconveniente en un sentido práctico, especialmente para circuitos de baja tensión. La fuente de alimentación es el Crohn habitual, como en la mayoría de los probadores. En este sentido, el medidor de pinza no ofrece ninguna ventaja o desventaja.