Токовые клещи и переносные мультиметры

№ 3’2001
PDF версия
Настоящий обзор посвящен наиболее распространенным электроизмерительным приборам, без которых не обходится ни одно предприятие. Эти приборы — переносные мультиметры.

Настоящий обзор посвящен наиболее распространенным электроизмерительным приборам, без которых не обходится ни одно предприятие. Эти приборы — переносные мультиметры. Также рассмотрены и токовые клещи, поскольку сейчас большая часть из них представляет собой мультиметры с датчиками тока той или иной конструкции, и невозможно рассматривать эти группы приборов раздельно.

1. Конструкции магнитопроводов устройств для бесконтактного измерения силы тока без разрыва цепи

Токовые клещи для бесконтактного измерения силы тока без разрыва измеряемой цепи представляют собой магнитопровод, замыкаемый вокруг проводника с измеряемым током, играющим роль первичной обмотки.

Для измерения силы только переменного тока выходной сигнал снимается со вторичной обмотки, наложенной на этот сердечник. Погрешность преобразования таких трансформаторов обычно составляет порядка ±0,5…2 % и в той или иной мере зависит от расположения токовой шины относительно магнитопровода. Это существенно хуже, чем у трансформаторов тока с неразъемным сердечником, где достигается погрешность 0,1 %. Однако удобство работы во многих случаях перевешивает этот недостаток. Нижняя граница полосы пропускания таких устройств обычно нормируется от 10 до 30 Гц, верхняя — от 65 Гц до 0,5…5 кГц, в некоторых случаях достигая 100 кГц (модель C160 французской компании Chauvin-Arnoux).

Кроме конструкции, описанной выше, для измерения силы только переменного тока без разрыва цепи применяются и другие устройства. Некоторое распространение получила конструкция с магнитопроводом в виде одеваемой на шину жесткой незамкнутой вилки. Она проще, но дает значительную погрешность и зависимость от положения токовой шины. Например, модель A7 фирмы APPA имеет погрешность ±(30 % + 3 ед. отсчета).

Для работы с шинами большого размера и сложной формы используется так называемый «пояс Роговского». Он представляет собой гибкую цилиндрическую вторичную обмотку, намотанную на немагнитном сердечнике (шнуре) и замыкаемую вокруг играющей роль первичной обмотки шины с током (серии AmpFlex A100 и AmpFlex A101 компании Chauvin-Arnoux, серия CP-Flex испанской компании Circutor). Погрешности и полоса пропускания «пояса Роговского» одного порядка с погрешностями, которые дают стандартные клещи перемен- ного тока. Преимуществом его является высокая линейность, определяемая отсутствием магнитного сердечника, недостатком — чувствительность, существенно меньшая, чем у токовых клещей стандартной конструкции. Поэтому в комплект поставки таких устройств может входить усилитель, как, например, у AmpFlex A100.

Если необходимо измерять силу как постоянного, так и переменного тока, в зазорах магнитопровода клещей размещают датчики Холла, преобразующие магнитное поле в напряжение. При протекании тока по силовой шине, охватываемой магнитопроводом, датчики Холла вырабатывают напряжение, пропорциональное силе измеряемого тока. Погрешности таких клещей несколько больше, чем у клещей переменного тока трансформаторного типа — обычно ±1…3 %. Нижняя граница полосы пропускания — постоянный ток, значения верхней границы ниже, чем у клещей переменного тока трансформаторного типа — обычно 2…10 кГц.

2. Выполняемые функции, схемотехника и конструкции переносных мультиметров

В состав любого мультиметра входят измерительная схема, устройство индикации (дисплей) и узел питания, роль которого обычно выполняет батарея гальванических элементов или аккумулятор. Большинство современных мультиметров имеют устройства для реализации дополнительных сервисных функций, облегчающих процесс измерения.

В течение многих лет самыми распространенными электроизмерительными приборами были переносные мультиметры без усилительных элементов и сервисных функций, использующие индикацию и измерительную схему на основе микроамперметров постоянного тока. Такие приборы измеряли напряжения и силу постоянного и переменного тока (средне-выпрямленное значение), а также сопротивление по постоянному току. Главные преимущества — дешевизна и отсутствие необходимости в питании при измерении напряжения и силы тока. Недостатки: большие погрешности измерения, низкая чувствительность, нелинейность шкалы при измерениях переменного напряжения, переменного тока и сопротивления.

Необходимость получения приемлемой устойчивости к механическим сотрясениям определяла использование микроамперметров с током полного отклонения 25…100 мкА. Подвеска подвижной части их выполнялась на игольчатых подшипниках. В результате сухого трения в них имеет место гистерезис, то есть показания зависят от того, с какой стороны стрелка подходит к установившемуся значению. Погрешность таких микроамперметров лежит обычно в пределах 2…3 % полной шкалы, и ниже опуститься практически невозможно.

Дополнительным источником погрешности при измерении на переменном токе является нелинейность за счет падения напряжения на открытых диодах детектора (для кремния — около 0,6 В). Эти погрешности значи- тельны при напряжениях, сравнимых с этим значением, и снижаются с увеличением измеряемого напряжения. Верхняя граница полосы пропускания таких мультиметров на переменном токе обычно лежит в пределах от 0,5 до 10 кГц.

Схема, используемая при измерении сопротивлений, приводит к гиперболической зависимости показаний от измеряемого сопротивления, существенно увеличивающей погрешность. Так, если погрешность по постоянному току составляет 2,5 % полной шкалы, при измерении сопротивления, соответствующего четверти шкалы, погрешность составляет около 10 %, середине — 5 %, трем четвертям — 10 %, 90%–25 %. Это приемлемо далеко не всегда.

Удобство аналоговой индикации для быстрого считывания результатов, особенно в случаях плохой видимости или плохого зрения оператора, так же, как и дешевизна, определяют устойчивое сохранение на рынке некоторого количества таких мультиметров, несмотря на их недостатки.

Введение в измерительные схемы мультиметров активных элементов — транзисторов и аналоговых интегральных схем (чаще всего — операционных усилителей) — позволило поднять чувствительность, использовать более прочные механически микроамперметры меньшей чувствительности, линеаризовать шкалы переменного напряжения, переменного тока и сопротивления. Выпрямление переменного напряжения обычно выполняется схемами на операционных усилителях с диодами в цепи обратной связи, обеспечивающими высокую линейность. Если такие схемы работают на микро-амперметре, и постоянные времени фильтров детектора невелики, то измеряется среднее значение, при значительных постоянных времени измеряется пиковое значение переменного напряжения, а дисплей показывает эффективное значение, пересчитанное для синусоидального сигнала (модель Protek 5050 фирмы Hung Chang). Измерение сопротивления производится схемой с источником тока, обеспечивающей хорошую точность, линейность и существенно расширяющей диапазон измерения. Например, в вышеупомянутом мультиметре Protek 5050 максимально измеряемое сопротивление — 1000 МОм. Наличие внутреннего источника питания позволяет добавлением несложных аналоговых схем получить функции измерения емкости, частоты, температуры, тестирования диодов, транзисторов, а также проверки целостности цепей с контролем при помощи звуковой индикации. Сервисные функции в таких приборах отсутствуют.

Широкое распространение получили приборы, основным элементом измерительной схемы которых является однокристальный вольтметр интегрирующего типа, управляющий жидкокристаллическим дисплеем. Обычно такие микросхемы имеют разрешение 3 1/2, 3 3/4 и 4 1/2 десятичных разряда, то есть максимальные показания дисплеев составляют 1999, 3999 и 19 999 соответственно. Ряд таких микросхем имеют сервисную функцию остановки измерения с запоминанием последнего значения. Так построено большинство имеющихся на рынке недорогих приборов, в частности производимых в Юго-Восточной Азии. Приборы устойчивы к сотрясениям, прочность их определяется практически только корпусом.

Выпрямление переменного напряжения обычно выполняется схемами типа «идеального диода» с операционными усилителями, обеспечивающими высокую линейность, причем измеряется пиковое значение переменного напряжения, а дисплей показывает эффективное значение, вычисленное для сигнала синусоидальной формы. Измерение сопротив- ления производится схемой с источником тока, обеспечивающей хорошую линейность и точность. Погрешности измерения постоянного и переменного напряжения, а также сопротивления обычно порядка 0,5…3 %, силы тока несколько выше — 2…3 %. Многие из таких мультиметров измеряют также емкость, иногда — температуру, частоту и имеют режим прозвонки цепей.

Аналоговая индикация удобнее для быстрого считывания, цифровая — для считывания точных значений результатов измерения. Чтобы совместить преимущества цифровой и аналоговой индикации, некоторые приборы имеют и жидкокристаллический дисплей, и микроамперметр. Так, например, выполнена модель С. А 5011 компании Chauvin-Arnoux. Другой вариант сохранения в цифровых мультиметрах преимуществ аналоговой индикации — введение на дисплей дополнительной строки или дуги аналоговой индикации. Такая имитация микроамперметра получила широкое распространение.

Как упоминалось выше, при использовании детекторов типа идеального диода с операционными усилителями, в зависимости от соотношения частоты сигнала и постоянной времени фильтра после детектора, получают среднее или пиковое значение переменного напря- жения на его входе. Это делает точность прибора зависимой от формы (или искажения) сигнала. Для получения не пересчитанного, а реального действующего значения переменного напряжения применяют микросхемы детекторов истинного среднеквадратичного значения (True RMS). При этом зависимость показаний от формы сигнала значительно уменьшается. Кроме того, появляется возможность измерять эффективное значение суммы переменного и постоянного напряжений. Количество мультиметров с такими детекторами неуклонно растет. Детекторы истинного среднеквадратичного значения могут иметь очень широкую полосу пропускания. Например, микросхема типа AD834 производства Analog Devices работает до частоты 500 МГц. Однако из соображений экономии энергии питающих батарей в переносных мультиметрах обычно используются микросхемы с полосой 20 кГц, а зачастую и гораздо ниже. Погрешность измерения при этом обычно составляет 2 %. В лучших моделях удается довести погрешность до 0,2 % и полосу до 100 кГц (модель 8060A фирмы Fluke).

Появление недорогих микропроцессоров с малым потреблением энергии существенно расширило возможности переносных мультиметров, особенно это касается набора реализуемых функций. Появились автоматическая калибровка и выбор диапазона. Стало возможным запоминать максимальные, минимальные и средние значения за время измерений, накапливать результаты измерений, проводить измерения через заданный интервал времени.

Появились мультиметры, позволяющие измерять активную, реактивную и кажущуюся мощность, фазовый сдвиг, коэффициент нелинейных искажений, отношение пикового и эффективного значений и амплитуду каждой из гармоник. Дисплеи стали многострочными и получили возможность отображать одновременно несколько величин, например, ток, частоту и коэффициент нелинейных искажений.По точности новые мультиметры приблизились к стационарным приборам. В ряде случаев для выполнения всех функций переносного мультиметра приходится использовать более одного микропроцессора, например, в модели F27 компании Chauvin-Arnoux.

Нередко в ходе производства работ по наладке и обслуживанию промышленных установок необходимо вести запись изменения параметров с последующей их обработкой. Для этой цели используются временные системы сбора и обработки информации, обычно состоящие из мультиметра с последовательным интерфейсом и портативного компьютера. Для выполнения этой задачи в ряд моделей переносных мультиметров введен последовательный интерфейс, превращающий их в устройство связи системы с объектом измерения. Чаще всего используется интерфейс стандарта RS-232, наиболее распространенного в настоящее время.

Для того чтобы быть уверенным в результатах измерения, желательно увидеть форму измеряемого сигнала, убедиться в отсутствии неприемлемых искажений и помех. Поэтому, когда возможно, параллельно измерительному прибору включают осциллограф. С этой целью в некоторые переносные мультиметры встроен миниатюрный цифровой осциллограф. Причем подобные решения сегодня по силам не только таким лидерам мирового приборостроения, как Fluke (модели 863, 865, 867), но и сравнительно небольшим компаниям из Юго-Восточной Азии, например Hung Chang (модели S2400 и S2800).Цены мультиметров определяются точностью и набором выполняемых функций. Сегодня они лежат в пределах от нескольких десятков до нескольких тысяч долларов, что требует от покупателя четкого определения круга задач, для которых приобретается прибор.

При выборе средства измерения (СИ) необходимо обратить внимание на то, внесен ли его тип в Государственный реестр средств измерения, разрешенных к применению на территории Российской Федерации.

Все отечественные СИ проходят процедуру испытаний с целью утверждения типа, при которых проводится экспертиза (а при необходимости и коррекция) правильности выбора и определения метрологических характеристик, инструкций по эксплуатации и поверке. При положительном результате экспертизы документов и экспериментальных исследований на СИ выдается сертификат об утверждении типа и соответствующая запись вносится в упомянутый Реестр. Существует перечень СИ, тип которых должен быть утвержден обязательно. В частности, это СИ, предназначенные для использования при взаиморасчетах, как, например, весы и счетчики электроэнергии, или применение которых связано с опасностью для жизни и здоровья людей — например, медицинские приборы. Если СИ не входит в этот перечень, как рассматриваемые мультиметры, проводить утверждения типа вообще не обязательно.

Однако именно наличие утверждения типа является юридическим основанием для использования полученных с применением данного СИ результатов измерения в тех случаях, когда они должны быть документированы, например, при контроле качества изделий или разрешении спорных ситуаций. СИ, не внесенные в Государственный реестр, не подлежат поверке.

Отметим, что обязательным требованием разрешения деятельности предприятий сервиса, включая небольшие мастерские по ремонту бытовых электроприборов, является наличие поверенных СИ, за чем следят надзорные органы Госстандарта.

Нередко импортирующие организации по незнанию или из экономических соображений сертифицируют СИ только на безопасность (сертификат соответствия по ГОСТ Р), но не проводят испытания с целью утверждения типа. При этом СИ могут на законных основаниях без ограничения ввозиться, продаваться, использоваться при исследованиях, разработках, наладочных работах и т. д., но результаты, полученные с их использованием, не имеют юридической силы, даже если эти СИ имеют очень высокие характеристики и изготовлены всемирно известными фирмами.

В случае необходимости СИ иностранного производства, уже находящиеся в России, по заявке как продавца, так и покупателя, могут быть подвергнуты испытаниям с целью утверждения типа и включены в Госреестр. При этом может быть утвержден тип без ограничения количества ввозимых СИ, на партию или на единичные образцы СИ с указанием их числа и заводских номеров.

Сведения о СИ, внесенных в Государственный реестр СИ, допущенных к применению в Российской Федерации, можно получить, отправив запрос по адресу

xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *