Как измеряется ток: самые известные способы, приборы. Принципы и особенности

В статье рассмотрены способы, которые используются для измерения переменного тока – в электрических щитах и розетках.

В любой электрической цепи нагрузка указывает на силу тока, которая измеряется в амперах. Измерение зачастую необходимо проводить в целях определения соответствия нагрузки на кабель допустимым значениям. Из-за применения кабеля с разным сечением, при работе с нагрузкой выше допустимого лимита, провода могут нагреваться, что приводит к постепенному разрушению изоляции. Результатом таких повреждений является короткое замыкание.

Когда нужно измерять ток

Необходимость в измерении тока возникает:

• После того, как был проложен новый кабель: ток измеряется при условии работ всех электрических устройств;
• При подключении к старому кабелю дополнительной нагрузки;
• Проверяется соответствие тока, который протекает через электроавтоматы, при нагрузках, равных верхним допустимым пределам. Величина напряжения должна быть ниже номинального значения рабочего тока. Если эта величина выше, произойдет обесточивание сети из-за возникшей перегрузки;
• В случаях, если нужно определить режимы эксплуатации электроприборов и оборудования в целях проверки их функциональности, а также выявления возможных превышений допустимых нагрузок.

Какие приборы используются для измерения тока

С учетом специфики потребителей, потребление электроэнергии определяется в различных эксплуатационных режимах. Для этого используются специальные измерительные приборы, позволяющие осуществить измерение сразу нескольких параметров тока.

Токоизмерительные клещи

Это разновидность электроизмерительного прибора, используемого при измерениях напряжения без необходимости разрыва электрической цепи. Устройства также способны измерять параметры мощности, отлично совмещаются с мультиметрами и ваттметрами. В зависимости от используемой модели, токоизмерительные клещи позволяют производить измерение переменного или постоянного напряжения, а также значения сопротивления и потребляемой активной мощности. Используется прибор преимущественно профессиональными электриками.
В стандартную конструкцию токоизмерительных клещей входят:

• Разъемный магнитопровод – выполнен в виде клещей с многовитковой катушкой, которая выполняет роль вторичной обмотки;
• Отчетное устройство – может быть стрелочным прибором либо электронным, снабженным цифровыми указателями;
• Кнопка, раскрывающая магнитопровод;
• Переключатель, позволяющий изменять методику проведения измерений и диапазон измеряемого тока;
• Дисплей;
• Гнезда, в которые подключаются щупы;
• Кнопка сохранения результатов, полученных в ходе измерительного мероприятия, в памяти устройства.

Электроизмерительные клещи действуют по следующему принципу: током, протекающим по кабелю, создается магнитное поле. Если оно является переменным, в другом проводнике (согласно закону о электромагнитной индукции) возникает ЭДC. При создании определенных условий, эта величина является пропорциональной величине измеряемого тока. Алгоритм измерения тока, используя токоизмерительные клещи, следующий:

• Рукоятки устройства присоединяются к прибору;
• Электронный прибор подключается к сети;
• Используя переключатель, устанавливается нужный диапазон для измерения тока;
• При помощи кнопки размыкается магнитопровод, после чего им охватывается кабель с проходящим током, и кнопка отпускается – благодаря встроенной пружине произойдет защелкивание магнитопровода и провод окажется захваченным;
• С учетом выбранного типа масштабирования производится отсчет показаний по индикаторной шкале;
• Если нужно, масштаб корректируется.

Токовые клещи позволяют измерить:

• Ток потребления электрических приборов (точность 100мA);
• Ток утечки в изоляции (точность 1мkA);
• Ток утечки на землю (точность 1мA);
• Гармонику тока – если такая функция предусмотрена в измерительном устройстве.

Осциллограф и токовые пробники

Если возникает необходимость в получении картинок измерений, электрики зачастую используют осциллограф. Осциллографическим токовым пробником пользуются, преимущественно, на производственных и промышленных предприятиях для проведения измерений, а также с целью последующего мониторинга за процессом изменения напряжения. При помощи такого оборудования контролируются значения электромагнитного поля, сформировавшегося в зоне выбранного для измерений проводника. Максимальный постоянный ток в системах, для которых могут применяться токовые пробники для осциллографа, не должен превышать 50А, независимо от полярности.

Выбирая измерительное оборудование, специалисты рекомендуют обратить внимание на следующие свойства и характеристики:

• величину максимально допустимого измеряемого тока;
• диапазон предусмотренных рабочих частот (MГц);
• наличие двух и более дополнительных субдиапазонов;
• уровень погрешности, который является допустимым во время измерений тока;
• разрешение;
• временной промежуток, за который ток нарастает;
• необходимые ресурсы и мощность питания;
• вес и габариты прибора.

Принцип работы токовых пробников для осциллографа аналогичен функционированию трансформатора. При этом в роли первичной обмотки выступает проводник, а в роли вторичной используется магнитопровод. Когда через устройство протекает ток определенного напряжения, это способствует возникновению на этом участке цепи переменного магнитного поля. В результате во вторичной обмотке образуется индуцированное напряжение, которое подается на измерительный прибор и происходит обработка получаемого сигнала. Данные пересчитываются в соответствующие значения силы тока.

Таким образом, применение осциллографа позволяет:

• «увидеть» форму протекающего тока, его изменения в разные временные периоды и полупериоды;
• составить спектр гармоник с их последующим измерением, используя функцию (если таковая имеется) Быстрого Преобразования Фурье;
• выполнить измерения токов, превышающих 1500Ампер;
• сохранить все полученные данные и показатели на любом цифровом носителе с целью дальнейшей презентации и анализа.

Анализаторы качества электроэнергии

Представляют собой измерительные приборы, в комплектацию которых входят устройства для текущей обработки полученных в ходе измерений данных по разным электрическим величинам. Цель применения таких анализаторов – качественный и количественный анализ этих данных на предмет их соответствия действующим требованиям, стандартам и нормам. Также устройства позволяют проводить поиск неисправностей и предотвращать их возникновение в электрораспределительных системах. В зависимости от типа конструкции анализаторы качества электроэнергии могут быть стационарными или переносными (мобильными).

При выборе определенного вида анализирующего устройства важно учитывать спектр задач, которые планируется решить. Стандартный список работ, где применяются анализаторы:

• проведение энергетического аудита и специализированных обследований;
• составление схем энергетического баланса;
• приведение параметров сети к заданным значениям по фазам и фидерам;
• графическое изображение поступающих на сеть нагрузок;
• долговременный мониторинг работы сетей и энергосистемы в целом, возможность выявления и своевременного устранения нарушений и неисправностей.

 Как правило, современные анализаторные устройства совмещаются с разными устройствами по измерению электрических величин. Их принцип действия основан на стробировании, согласно которому: измерение напряжения и тока в электросети выполняется многократно, в короткие промежутки времени. Количество проведенных измерений за определенный период, как правило, соответствует целой степени числа «2» - к примеру, 512 и больше. Таким образом, на вход анализатора поступают данные о значениях тока/напряжения в зависимости от определенного промежутка времени. Используя специальные математические алгоритмы, вычисляются требуемые параметры качества электрической энергии, а также рассчитывается ее количество, которое прошло через измерительную точку в указанное время.

Чтобы не ошибиться и не запутаться в показателях, специалисты рекомендуют использовать одновременно все вышеперечисленные методики измерения тока. Так можно увеличить количество проводимых измерительных операций, а также на месте перепроверять получаемую информацию.

Все необходимые измерения выполнят специалисты нашей электротехнической лаборатории. Звоните!