Что такое токовый зонд?

Что такое токовый зонд?

Токовый зонд — это зонд для измерения тока непосредственно на осциллографе.

Форма тока наблюдается путем зажима кабеля головкой, по которой протекает измеряемый ток. Токовые клещи — это прибор, предназначенный для измерения тока, протекающего по кабелю, без его разрезания.

Главным преимуществом является то, что ток можно измерять при работе освещения и оборудования в обычном режиме, поскольку нет необходимости отключать кабель каждый раз при выполнении измерения. Как и токовые клещи, токовые зонды также могут наблюдать формы тока, не отсоединяя кабели.

Применение токовых зондов

Токовые зонды используются для наблюдения за формами токовых волн с помощью осциллографа. Приложения включают измерение тока в промышленном и электронном оборудовании. В частности, существуют различные приложения, такие как измерение тока инверторного оборудования, тока нагрузки двигателей, измерение импульсных источников питания и оценка схем управления светодиодным освещением.

Различные модели доступны для высокого тока, низкого тока и высокоскоростного тока, в зависимости от величины тока и применения. Существуют также зонды тока как для постоянного, так и для переменного тока, а также зонды переменного тока, которые могут измерять только переменный ток.

Принцип зондов тока

Токовые зонды используют магнитный поток, генерируемый при протекании тока через силовой кабель, поэтому в отличие от вставки амперметра, измерение можно проводить без отключения тестируемой цепи. Головка токового зонда (часть, которая зажимает кабель) изготовлена ​​из магнитного материала с высокой проницаемостью (материал на основе железа, такой как пермаллой), похожего на сердечник трансформатора, для улавливания магнитного потока, генерируемого кабелем.

Однако метод обнаружения магнитного потока отличается между токовыми зондами только переменного тока и токовыми зондами двойного назначения переменного/постоянного тока.

1. Токовый зонд только переменного тока

Трансформатор способен преобразовывать переменный ток, подаваемый на первичную обмотку, в напряжение или ток на вторичной стороне в соответствии с коэффициентом трансформации. В зонде тока, когда кабель, несущий переменный ток, помещается в пространство, ограниченное сердечником, он действует как первичная обмотка трансформатора.

Сердечник намотан катушкой, которая соответствует вторичной обмотке, и значение тока, протекающего в кабеле, можно определить по напряжению, которое появляется на обоих концах катушки в ответ на изменения магнитного потока в сердечнике. Этот метод в основном используется в зондах тока, предназначенных для переменного тока.

Однако, поскольку в постоянном токе нет изменения магнитного потока, напряжение во вторичной обмотке не возникает. Поэтому вышеуказанный метод с использованием принципа трансформатора не может быть использован.

2. Двойной зонд переменного/постоянного тока

Тип двойного назначения AC-DC, который также может измерять постоянный ток, использует головку с элементом Холла, встроенным в сердечник. Элемент Холла выдает напряжение, соответствующее плотности магнитного потока из-за эффекта Холла как для постоянного, так и для переменного тока, и когда это напряжение подается на клеммы осциллографа, текущее значение (форма сигнала) отображается на дисплее.

Другая информация о токовом зонде

1. Настройка токового зонда

Перед использованием токового зонда необходимо настроить следующие два элемента.

Отмена смещения
Однако смещение постоянного тока неизбежно, поскольку для обнаружения тока используется элемент Холла, а его выход усиливается усилителем постоянного тока и подключается к входному разъему осциллографа. Поэтому для точного измерения его необходимо отменить.

Процедура следующая:

1. Выполните размагничивание, чтобы устранить остаточный магнетизм сердечника на кончике зонда.
2. Используйте функцию регулировки напряжения смещения, чтобы настроить дисплей осциллографа так, чтобы он показывал 0 А.
3. После этой регулировки присоедините токовый зонд к проверяемой цепи. Однако, если измерение продолжается в течение длительного времени, смещение постоянного тока будет постепенно колебаться, и положение 0A изменится, поэтому вышеуказанную процедуру необходимо время от времени повторять.

Регулировка перекоса
При одновременном наблюдении за формами сигналов тока и напряжения с помощью зондов тока и напряжения, например, при измерении мощности в силовой цепи, необходимо настроить фазу форм сигналов, так называемую регулировку перекоса, поскольку время задержки сигналов, поступающих на корпус осциллографа, различно для каждого зонда. Доступны регулировочные устройства, такие как приспособления для устранения перекоса при измерении мощности, которые можно использовать для настройки фазы между зондами.

2. Что измеряется зондами переменного тока?

Как упоминалось выше, зонды переменного тока используют принцип трансформатора для обнаружения тока, протекающего в тестируемой цепи, но при низкочастотных токах наблюдается небольшая форма сигнала. В частности, низкоскоростные импульсные сигналы вызывают искажение формы сигнала из-за провисания.

Поэтому при измерении низкочастотных сигналов, включая постоянный ток, важно выбрать зонд переменного/постоянного тока двойного назначения.

3. Частотные характеристики зондов тока

Величина тока, с которой может справиться зонд тока, зависит от его частоты, и чем выше частота, тем ниже ток, который можно измерить. Это связано с тем, что чем выше частота, тем больше тепла выделяется в сердечнике и трансформаторе.

Модель зонда, который будет использоваться, следует выбирать на основе частоты измеряемого тока.

4. Эффект вносимого импеданса

Присоединение зонда тока к тестируемой цепи подразумевает вставку небольшого импеданса в тестируемую цепь. Влияние этого импеданса на цепь настолько мало, что его обычно можно игнорировать.

Однако, если линия, по которой течет ток, обмотана вокруг сердечника несколько раз для измерения малого тока, вышеупомянутое импеданс становится вдвое больше, чем число раз, когда он обмотан, тем самым увеличивая вероятность того, что он повлияет на тестируемую цепь.