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Pinza amperometrica per la misura indiretta della corrente fino a 1000A senza interruzione del cavo.
La pinza amperometrica misura in un range tra 0 … 1.000 A AC/DC. La misurazione della corrente viene effettuata in modo induttivo attraverso la pinza. Con la pinza amperometrica è possibile misurare correnti in cavi con diametro fino a 32 mm. La bobina di Rogowski opzionale aumenta il range di misura della pinza amperometrica fino a 3.000 A AC. La pinza dispone di varie funzioni per la misurazione della corrente. Ad esempio, con la pinza amperometrica è possibile misurare la corrente d'avvio. È una funzione importante perchè i motori che hanno integrato un sistema di ventilazione, ad esempio, richiedono una corrente elevata quando si mettono in moto.
È noto dalle basi dell'ingegneria elettrica che la corrente deve sempre essere misurata in serie con un'utenza. La resistenza interna dell'amperometro porta quindi inevitabilmente sempre a un cambiamento nel circuito generale. Pertanto, la resistenza interna deve essere la più piccola possibile... Ma spesso non è possibile separare il circuito per misurare la corrente con un amperometro o la corrente nella rete AC è molto alta, così che una misura della corrente di contatto non è possibile. È qui che entra in gioco una pinza amperometrica.
Intorno ad ogni conduttore elettrico attraverso il quale scorre una corrente, un campo magnetico si estende linearmente alla corrente che scorre. Con la corrente continua questo è un campo magnetico DC e con la corrente alternata un campo magnetico AC. Le pinze amperometriche sfruttano questo effetto e, a seconda del tipo di corrente, misurano la corrente tramite un sensore Hall (corrente continua) o tramite il principio del trasformatore (corrente alternata).
La scelta della pinza amperometrica dipende da diversi fattori. Il primo fattore è il tipo di corrente. La pinza amperometrica più comune è quella per la corrente alternata. Per le applicazioni in cui la corrente continua deve essere misurata anche con l'aiuto di una pinza amperometrica, ad esempio per misurare la corrente di un sistema PLC, è necessaria una pinza amperometrica che possa misurare la corrente continua. Spesso, le pinze amperometriche che possono misurare la corrente continua misurano anche la corrente alternata.
Un'altra questione per scegliere la giusta pinza amperometrica è l'intensità della corrente. In generale, maggiore è la corrente da misurare, maggiore è la progettazione della pinza amperometrica. Un tipo speciale di pinza amperometrica è la bobina di Rogowski. Questo tipo di pinza amperometrica è spesso utilizzato per correnti alternate molto alte, poiché qui si possono ottenere dimensioni estremamente grandi. Il grande vantaggio della pinza amperometrica basata sulla bobina di Rogowski è che la bobina di misurazione è molto flessibile rispetto alle ganasce di misurazione della pinza amperometrica basata sul nucleo di ferrite. Le pinze amperometriche flessibili sono spesso utilizzate soprattutto per le misurazioni nel quadro elettrico, ma anche in molti altri luoghi di difficile accesso.
Le pinze amperometriche sono anche frequentemente utilizzate per misurare la potenza elettrica. Questa forma speciale di pinza amperometrica è ampiamente utilizzata nella tecnologia di misurazione elettrica. Qui bisogna notare quanto segue: La misurazione della potenza con l'aiuto di una pinza amperometrica in una rete trifase, detta anche corrente trifase, è possibile solo in presenza di un carico simmetrico. Tuttavia, il carico simmetrico è abbastanza raro e si verifica solo nella pratica con un motore trifase o un riscaldatore trifase. Con fasi caricate asimmetricamente in una rete trifase, è necessario utilizzare una pinza amperometrica separata per ogni fase. Qui, PCE Instruments offre pinze di corrente appropriate con funzioni di misurazione della conducibilità. Misurando le 3 correnti delle diverse fasi con la rispettiva pinza amperometrica e contemporaneamente la tensione delle 3 fasi compreso il conduttore neutro, l'utente di una pinza amperometrica trifase con funzione di misurazione della potenza riceve un'intera gamma di risultati misurati e calcolati. Questi sono in dettaglio: Le tensioni tra le fasi, le tensioni tra la fase e il neutro, la corrente di fase misurata con la pinza amperometrica, la potenza attiva, apparente e reattiva per fase e totale, i fattori di potenza, gli spostamenti di fase per fase e l'energia attiva, reattiva e apparente.
Una funzione di misurazione speciale su una pinza amperometrica è la cosiddetta funzione di spunto. Questa funzione è sempre utilizzata quando si deve misurare la corrente di avviamento di macchine o motori. Dopo l'attivazione, la pinza amperometrica è in una sorta di modalità standby. Non appena la pinza rileva una corrente, questa viene rilevata con una frequenza di campionamento molto elevata e il valore di picco viene visualizzato sul display, anche se la corrente è di nuovo a un livello inferiore dopo l'accensione.
Una pinza amperometrica TRMS è in grado di misurare il valore di corrente TRMS. TRMS sta per True Root Mean Square. Il termine è un po' infelice, poiché un valore RMS non può essere vero o falso. Ciò che significa è che una pinza amperometrica TRMS registra la corrente ad un'alta frequenza di campionamento e la calcola di conseguenza. Una pinza amperometrica senza la funzione TRMS misura il valore di picco e assume un'onda sinusoidale e calcola il valore della corrente con il fattore di forma corrispondente. Tuttavia, se la corrente non è sinusoidale a causa del consumatore o della forma originale della tensione, la pinza amperometrica mostrerà un valore misurato errato. Altre funzioni speciali come la misura della tensione o anche la misura della resistenza e la misura della temperatura completano l'ambito delle prestazioni di una pinza amperometrica.
Una pinza amperometrica è utilizzata per la misurazione indiretta della corrente elettrica nei conduttori che trasportano corrente. A differenza della misura della corrente continua, che richiede che il circuito da esaminare sia scollegato, una pinza amperometrica misura senza contatto. Qui, i dispositivi utilizzano il principio fisico di base dell'induzione magnetica, in cui i conduttori che trasportano corrente inducono un campo elettrico misurabile. La misurazione senza contatto ha diversi vantaggi. Da un lato, le misurazioni possono essere effettuate anche su conduttori isolati senza dover interrompere il funzionamento in corso di dispositivi e macchine elettriche. D'altra parte, questo metodo fa a meno dell'accoppiamento potenziale della variabile misurata e del segnale di misura, il che evita le imprecisioni metrologiche.
Determinando la forza del campo elettrico che circonda un conduttore di corrente alternata, la pinza amperometrica può determinare intensità di corrente molto precise della corrente alternata. Una pinza amperometrica per la corrente continua determina la corrente con l'aiuto di un sensore Hall. Questo misura il campo magnetico che esiste intorno a un conduttore attraverso il quale scorre la corrente continua. Per fare questo, il conduttore di corrente viene fatto passare attraverso un nucleo laminato, isolato e separabile nella parte anteriore della pinza amperometrica. Le moderne pinze amperometriche trasmettono il campo magnetico risultante attraverso le pinze ai circuiti elettronici e agli amplificatori all'interno della pinza amperometrica e traducono il campo E o l'intensità del campo magnetico, a seconda dell'impostazione e del design, in corrente DC o AC. Il valore misurato sulla pinza amperometrica viene solitamente visualizzato su un display LCD. A seconda del design e delle dimensioni della pinza attuale, questo display può visualizzare delle curve grafiche.
In questo video, il signor Ludger Göckeler fa una presentazione molto chiara della pinza amperometrica PCE-DC 3
I valori misurati corrispondenti possono poi essere letti su un display digitale. Tuttavia, il campo di misura di questo metodo di misurazione indiretto e pratico è limitato da due parametri. Da un lato, le correnti molto piccole possono difficilmente essere misurate con le pinze amperometriche perché i campi magnetici indotti non possono più essere rilevati. D'altra parte, le sezioni di conduttore richieste per le grandi correnti e i nuclei di pinza di dimensioni corrispondenti limitano la gestibilità di questi dispositivi di misurazione. Anche se una pinza amperometrica non è lo strumento di misura ideale per correnti particolarmente piccole e sezioni di conduttori estremamente grandi e per misurare in luoghi inaccessibili, lo spettro di prestazioni di questo strumento di misura pratico e veloce è sufficiente per una moltitudine di applicazioni.
Un esempio di questo è l'ingegneria automobilistica. Qui, con l'aiuto delle pinze amperometriche, è possibile esaminare l'elettronica difettosa del veicolo, e una pinza amperometrica è anche un utile aiuto nella ricerca di correnti di dispersione all'interno di un veicolo. Dal semplice uso privato nel settore hobbistico, all'uso in officina, all'analisi e alla valutazione su larga scala di variabili elettriche da parte di tecnici e ingegneri, questi dispositivi sono utilizzati in molti settori.
La pinza amperometrica indica “zero” anche se c'è flusso di corrente
Questo fenomeno si verifica quando i cavi L1 (fase) e N (neutro) sono entrambi all'interno della pinza amperometrica in una rete monofase. In questo caso, i campi magnetici dei due fili si contrastano, impedendo alla pinza di corrente di misurare qualsiasi corrente.
Correnti molto piccole
Quando le correnti sono molto piccole, è difficile che la pinza possa visualizzare un valore. In questo caso, è possibile avvolgere il filo più volte sulla pinza amperometrica. Per la misura sarà necessario dividere il valore indicato sul display della pinza amperometrica per il numero di volte che il filo è stato avvolto.
Nel contesto dei veicoli a motore, l'abbreviazione EV sta per veicolo elettrico. Per le misurazioni dell'impianto elettrico dei veicoli a motore convenzionali e a trazione elettrica, una pinza amperometrica deve essere adatta alle misurazioni in corrente continua e deve essere il più possibile compatta e robusta a causa dello spazio solitamente molto limitato.
In contrasto con i veicoli convenzionali con motori a combustione, i veicoli con azionamenti elettrici richiedono tensioni e intensità di corrente molto più elevate per le potenti utenze elettriche aggiuntive. Questo è il motivo per cui nei veicoli elettrici e ibridi si usano diversi livelli di tensione, mentre nei veicoli convenzionali diesel e a benzina tutte le utenze sono di solito alimentate attraverso la batteria da 12 volt (o 24 volt). Una pinza amperometrica per le misurazioni sui veicoli elettrici e ibridi dovrebbe quindi idealmente essere in grado di misurare con precisione sia i bassi livelli di corrente, ad esempio dell'illuminazione del veicolo, dei regolatori dei finestrini e dei display dell'abitacolo, sia gli alti livelli di corrente lungo la catena cinematica elettrica.
A seconda del design della pinza amperometrica, i risultati di misurazione per la corrente continua possono essere influenzati in misura maggiore o minore dalla magnetizzazione precedente e da altre linee situate vicino al punto di misurazione. È vantaggioso se la pinza amperometrica compensa automaticamente questo fatto con un controllo dell'offset o può semplicemente essere impostata a zero prima dell'effettiva misurazione DC.
Dal momento che la corrente alternata dalla rete è utilizzata principalmente per caricare le batterie dei veicoli elettrici, i convertitori sono installati nei veicoli per convertire la corrente alternata in corrente continua. Il tempo di ricarica richiesto dipende sia dalla stazione di ricarica che dall'equipaggiamento del veicolo elettrico. Nei cavi di ricarica, come in altri cavi con connettori, i singoli fili non sono liberamente accessibili. Per poter misurare i singoli fili con la pinza amperometrica durante il processo di carica, sono disponibili adattatori speciali. Per esempio, ci sono casse di misurazione a cui è collegato il cavo di ricarica e che sono collegate al polo di ricarica tramite un cavo di connessione adatto. La pinza amperometrica può quindi misurare la corrente alternata sui singoli cavi di collegamento nella cassa.
Per ottenere misurazioni precise e di qualità è necessario calibrare periodicamente la pinza amperometrica. Calibrazione è un termine tecnico per comprovare la precisione di un dispositivo o strumento di misurazione mediante misurazioni comparative. I requisiti minimi per le procedure di calibrazione delle pinze amperometriche per corrente continua e corrente alternata di bassa frequenza vengono descritti nelle direttrici VDI/ VDE/ DKD/ DGQ 2622 - Foglio 23.1.
Le pinze multifunzione sono spesso utilizzate per calibrare gli strumenti di misura di grandezze elettriche. Questi calibratori producono valori di uscita stabili regolabili che possono essere confrontati direttamente con i valori visualizzati della pinza amperometrica. Il calibratore utilizzato deve essere controllato periodicamente utilizzando standard di calibrazione più precisi, cioè deve essere anche calibrato. Questo garantisce che la precisione delle grandezze generate soddisfi i requisiti.
Per calibrare una pinza amperometrica non è necessario che il calibratore sia progettato per fornire il maggior valore di corrente. L’amperaggio fornito può moltiplicarsi per avvolgimenti multipli del conduttore di corrente collegato o attraverso bobine speciali. Se con la pinza amperometrica si cerchiano 50 bobine allo stesso tempo, l’amperaggio misurato si moltiplica per 50. Ciò significa che invece di misurare 10 ampere, la precisione di misurazione può essere misurata a 50 ampere. Questo si applica sia alla corrente alternata che alla corrente continua.
La precisione di ciascuna pinza amperometrica viene indicata nelle specifiche tecniche. Tuttavia, l’utente necessita una prova per dimostrare che il dispositivo rispetta la precisione richiesta. La precisa tolleranza ammissibile per il lavoro di misurazione può essere minore o maggiore della precisione indicata dal produttore per il tipo di strumento utilizzato.
E per questo che per la valutazione dei risultati della calibrazione è necessario definire con precisione quali deviazioni sono ammissibili per le singole misurazioni della pinza amperometrica da controllare. Se il laboratorio di calibrazione non riceve altre specifiche, utilizza i dati di precisione indicati nelle specifiche tecniche del dispositivo. Se durante la calibrazione della pinza amperometrica la precisione non viene raggiunta previsto non sarà più utile, o solo in modo limitato.
Il numero e la posizione dei punti di riferimento selezionati sono importanti per la validità dei risultati di calibrazione. Una pinza amperometrica tarata solo per corrente continua non deve essere utilizzata per misure di corrente alternata. Una pinza amperometrica che serve per misurare la corrente continua, alternata e di spunto deve essere tarata su questi tre parametri. Devono essere controllati almeno tre punti di misurazione. per ciascuno dei parametri. I punti di misura devono coprire l'intera gamma per la quale viene utilizzata la pinza amperometrica. Più punti di misura sono controllati, più in dettaglio sarà possibile valutare le deviazioni riscontrate.