Ilość energii elektrycznej, która przepłynęła przez przekrój poprzeczny przewodnika (natężenie prądu - I), tradycyjnie mierzy się, otwierając obwód i podłączając w tym momencie specjalny przyrząd pomiarowy. Cęgi prądowe służą do określania natężenia pola elektromagnetycznego występującego w pobliżu przewodnika. Ich stosowanie przyspiesza i upraszcza proces pomiaru.
Zawartość
Co można zmierzyć za pomocą miernika cęgowego?
Przed zakupem miernika cęgowego należy wiedzieć, do jakich celów ma być on używany.
Składa się on z transformatora z podłączonym amperomierzem. Samo urządzenie jest uzwojeniem pierwotnym transformatora. Umieszczenie w nim przewodnika powoduje indukowanie w uzwojeniu prądu elektrycznego dzięki powstającemu polu elektromagnetycznemu. Następnie trafia do uzwojenia wtórnego cewki, co jest odczytywane przez amperomierz. Odczyt z tego przyrządu jest przeliczany przez skorygowanie wskazanego na nim współczynnika przemiany. Przekładnik nie działa z prądem stałym, dlatego opisane cęgi prądowe są przeznaczone dla prądu zmiennego.
Obecnie produkowane cęgi prądowe są stosowane do pomiarów wartości mierzonych przy prądzie stałym. W miejscu amperomierza znajduje się czujnik hallotronowy, który wykrywa obecność i napięcie pola elektromagnetycznego.
Za pomocą tych urządzeń wykonuje się następujące pomiary:
- dostępne obciążenie sieci zasilającej;
- Dokładność odczytów różnych urządzeń do pomiaru energii elektrycznej poprzez porównanie ich z odczytami wykonanymi przez miernik cęgowy;
- Moc urządzeń domowych i profesjonalnych.
Cęgi prądowe prądu stałego są droższe niż ich odpowiedniki prądu przemiennego, ale są dokładniejsze i mają lepsze wskaźniki jakości.
W połączeniu z multimetrem cyfrowym przyrząd ten oszczędza użytkownikowi kłopotów z obliczaniem wartości, ponieważ ma wbudowany kalkulator.
Zasada działania miernika cęgowego
W przypadku wszystkich metod podstawową zasadą jest pomiar. Dotyczy to zarówno multimetrów do użytku codziennego (do 1000 V), jak i profesjonalnego (powyżej 1000 V). Domowe mierniki cęgowe są jednoręczne, podczas gdy profesjonalne mierniki cęgowe są zazwyczaj dwuręczne. W przypadku pracy z sieciami wysokiego napięcia sensowne jest kupowanie profesjonalnych urządzeń.
Gdy miernik cęgowy jest podłączony do multimetru, stosowana jest następująca sekwencja pomiarowa
- W celu pomiaru natężenia prądu umieszcza się przewód (jeśli przyrząd dotknie kilku przewodów, może podawać błędne odczyty);
- wybrać zakres i tryb pracy testera - jeśli wartość I jest nieznana, rozpocząć pomiar od największej skali;
- umieść w cęgach prądowych przewodnik, w którym ma być mierzone I (aby uzyskać dokładny pomiar, przewodnik należy umieścić prostopadle do korpusu urządzenia).
Tryb pomiaru jest automatyczny, a wartości liczbowe są wyświetlane na wyświetlaczu.
Na prostym przykładzie można pokazać, jak sprawdzić obciążenie sieci 220 V. Pozycja przełącznika cęgów do pomiaru prądu to AC 200, cęgi chwytają przewodnik, a następnie dokonują odczytu. Znajdowany jest iloczyn wartości zmierzonej i napięcia. Obliczoną wartość można porównać z wartościami uzyskanymi z licznika energii elektrycznej.
Elementy składowe miernika cęgowego
Główne elementy miernika cęgowego są następujące:
- wtyczki, do których podłącza się odpowiednią sondę;
- Wyświetlacz, na którym pokazywany jest wynik pomiaru;
- przełącznik trybu pracy;
- przycisk zwalniający narzędzie;
- drut magnetyczny (same szczypce).
Podczas pomiaru prądu stałego obwód przyrządu obejmuje:
- przekładnik prądowy;
- mostek prostowniczy.
Uzwojenie wtórne jest połączone z zaciskami za pomocą zestawu bocznikującego.
Obecnie zaciski dzielą się na jednoręczne i dwuręczne. Szczypce jednoręczne składają się z rękojeści i części izolacyjnej. Otwieranie odbywa się za pomocą uchwytu do pchania. Praca wykonywana jest jedną ręką.
W przypadku urządzeń dwuręcznych uchwyt jest większy niż 13 cm, a część izolująca ma długość 38 cm lub więcej. Cechą konstrukcyjną jest możliwość używania ich dwiema rękami.
Podczas zakupu należy zdecydować, jak wybrać odpowiednie narzędzie do danej pracy. W punktach sprzedaży detalicznej jest duży asortyment tych urządzeń o różnych funkcjach, od których zależy ich cena. Przy zakupie konsument musi zdecydować o niezbędnych funkcjach, z których część może okazać się zbędna.
Narzędzie jest przeznaczone głównie do wykonywania następujących zadań:
- mierzy napięcie sieciowe i podaje ampery;
- Określ częstotliwość prądu elektrycznego;
- Przewody pomiarowe.
Sposoby pomiaru
Istnieją dwie metody określania amperażu:
- bezpośredni;
- Pomiar pośredni (indukcyjny).
Pierwszą metodę wykonuje się przez podłączenie amperomierza do obwodu otwartego. Przez urządzenie przepływa prąd, a na wyświetlaczu pojawia się wartość I.
Zalety tej metody są następujące
- Dokładność pomiaru, zależna od klasy sprzętu;
- Pomiary mogą być wykonywane w sposób łatwy i przystępny.
Wady:
- Ze względu na cechy konstrukcyjne nie jest możliwy pomiar dużych wartości prądów elektrycznych;
- Nie jest możliwe wykonanie pomiaru obwodu bez przerwy;
- Pomiary mogą być wykonywane tylko w obwodzie podłączonym do urządzenia.
Jeżeli miernik cęgowy pełni rolę przekładnika prądowego jako cewka wtórna, stosuje się metodę indukcyjną.
Jego zaletami są:
- bezpieczeństwo;
- Można mierzyć duże wartości elektryczne;
- Nie trzeba przerywać obwodu, aby wykonać pomiary;
- można łatwo wykonać pomiary.
Nie jest to jednak rozwiązanie pozbawione wad:
- Pomiary nie mogą być wykonywane w miejscach trudno dostępnych;
- przy małych wartościach pomiarowych odchylenie jest duże.
Korzystając z tego narzędzia dla elektryka, warto znać pewne niuanse, które poprawiają jakość wykonywanych czynności.
Zastanawiając się nad zastosowaniem miernika cęgowego w sytuacji, gdy wartość I w przewodniku jest zbyt mała, aby mogła być dokładnie wykryta przez tester, należy skorzystać z możliwości nawinięcia przewodu na jedną z części roboczych przyrządu. Całkowita wartość jest pokazywana na wyświetlaczu, a dokładna wartość jest określana przez stosunek uzyskanej wartości do liczby obrotów.
Jeśli natężenie prądu elektrycznego jest większe niż maksymalna możliwa wartość dla testera, na ekranie pojawi się "1". Zakres wykonywanych pomiarów jest zwiększany i powtarzany.
Prąd upływowy wykrywa się, szukając go na przewodzie uziemiającym i mierząc szczypcami prąd zerowy i fazowy. Jeżeli na ekranie pojawi się liczba inna niż "0", oznacza to, że występuje prąd upływu, należy poszukać na korpusie uszkodzenia izolacji.
Dzięki przyciskowi "Hold" cęgi prądowe mogą mierzyć prąd elektryczny w trudno dostępnych miejscach. Po wykonaniu tej czynności miernik cęgowy sięga do przewodu i naciska przycisk, co powoduje wyświetlenie wartości na ekranie, po czym można ją obejrzeć w dowolnym dostępnym miejscu.
Przełącznik trybu pomiaru może znajdować się w różnych pozycjach, w zależności od tego, jaka wartość jest mierzona. Na przykład, jest on umieszczany w pozycji "DCA" przy określaniu prądu stałego i w pozycji "DCV" dla napięć, oraz odpowiednio w pozycjach "ACA" i "ACV" dla typów przemiennych. Przełącznik umożliwia również testowanie ciągłości, diod i rezystancji.
Sondy są podłączane za pomocą różnokolorowych złączy z różnymi oznaczeniami alfa-symbolicznymi. Przewód czerwony jest podłączony do tego samego złącza oznaczonego "VΩ". Złącze "EXT" tego samego koloru służy do podłączenia miernika izolacji. Przewód neutralny jest podłączony do złącza tego samego koloru, oznaczonego jako "COM".
Środki ostrożności w miejscu pracy
Praca z każdym urządzeniem, które ma kontakt z elektrycznością, wymaga zachowania pewnych środków ostrożności. Szczypce, o których mowa, nie są wyjątkiem. Podczas aktywnych operacji wykonywanych przez nich jest to zabronione:
- gdy są one podłączone do części pod napięciem, dotykając odsłoniętych złączy;
- podczas pracy pod napięciem należy mierzyć rezystancję;
- przełączanie zakresów, gdy przewód znajduje się w narzędziu;
- przekroczenie maksymalnej przeciążalności narzędzia w określonym zakresie.
Prace z użyciem profesjonalnych narzędzi w instalacjach elektrycznych pod napięciem powyżej 1000 V wykonuje 2 pracowników: 1 z grupą III i 1 z grupą IV.
