钳表的测量原理

Part 1  概览


 

多数人,使用老式指针万用表和数字万用表测量电流。但是,钳表是这样一种工具,它不需要切断导线,即可测量到导线中的电流。

(fig1. 电流检测方式万用表/钳表)

本文简单介绍钳表的基础知识和测量方法,并提供钳表的选型方法。

Part 2  钳表测量的是什么?


钳表是一种“夹子”形状的测量工具,可以直接“夹住”带电的导线,测量导线中流过的电流。传统的数字万用表,必须将万用表调至电流档,并串联在电流回路中,这就导致不得不剪断导线。相比之下,钳表不需要切断导线,直接检测被“钳”导线中,电流产生的磁场大小,得出电流值。

(fig2. 钳表配电箱电流测量)

简而言之,钳表可以在被测设备不断电,持续工作时的电流大小。钳表有很多功能,根据钳表测量的参数类型,可以有如下以下几类:

  • 直流电流测量
  • 交流电流测量
  • 漏电流测量(漏电流通常很小几十mA,要求高精度,价格昂贵)
  • 启动电路测量
  • 电压测量
  • 通断检测,电阻检测,二极管检测
  • 电容测量,温度测量

 

通常,厂商定义产品的时候不会把所有功能都集成,需要用户自己根据“腰包”鼓的程度购买。

Part 3  钳表测量基础理论


上面我们谈及,钳表不需要破线,可以直接“钳”住导线,安全的测量电流。这归功于钳表是通过检测导线中流过电流,电流产生的磁场大小来判断电流大小的。

(fig3. 培右手螺旋定则)

根据安培右手螺旋定则,流动的电流产生同心圆形状的磁场,磁场强度正比于电流的大小。

此外,磁场的变化会在穿过它的线圈中感应出电流。电流的大小由变化的量决定。钳形计测量感应电流以确定磁场的大小,从而测量导体中流动的电流。

(fig4. 钳表交流电流测量原理)

Part 4  钳表选型的要点


钳表有多种不同的种类,需要根据用户的需求购买,下面是一些小技巧:

  • 被测电流的类型

漏电流/负载电流

  • 统计方法

真有效值/平均值

  • 交流/直流电流

钳表有单交流,或者交直流都有的档位,交流档还有能够测量的交流电流频率范围。

  • 钳嘴的大小

钳表钳嘴有大有小,被测导线的粗细需要被考虑在内。

(fig5. 钳口大小差异)

  • 被测电流的大小/最小分辨率

钳表除了被测电流有大小限制,同样也有最小分辨率,对于测量小电流,那么0.1A的分辨率是并不合适的。(参考fluke选型表,量程200~1000A,分辨率1uA~0.1A)

Part 5  钳表测量基础


钳表测量及其简单,把钳表的钳子“夹住”导线,即可测量导线中的电流大小。

(fig6. Leakage current measurement(single-phase 2-wire))

把钳表夹在单相电路中的两根电线上,你将无法准确测量电流。正如安培定律所指出的那样,两条以相反方向输送电流的电线会产生相互抵消的磁场。

在这种情况下,测量磁场的结果为零,因为这两个磁场相互抵消。

当测量泄漏电流时,仪器有时被夹在两根电线上,而不是一根。(当测量地线中的泄漏电流时,仪器被夹在一根导线上)。

泄漏电流是流经负载绝缘电阻的电流,在正常条件下通常在几微安或更少的数量级。

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