44 ELEKTRO 12/2014 téma Měření a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika; Průmyslové automatizační prvky Klešťové ampérmetry 1. Princip činnosti klešťových přístrojůKlešťové ampérmetry a multimetry jsou důležité přístroje pro měření proudu i při mě-ření výkonu a elektrické energie v systémech, kde nelze rozpojit proudový obvod. Obvody měření střídavého proudu jsou založeny na stejném principu jako měřicí transformáto-ry proudu. Liší se tím, že jejich magnetický obvod je složen z obvykle dvou pohyblivých částí, které lze rozevřít a obepnout jimi vodič s měřeným proudem, jenž potom představuje jeden závit primárního vinutí. Sekundární vi-nutí je umístěno na části magnetického obvo-du a je u transformátorového měřiče obvykle zatíženo odporem malé hodnoty. Pro měření střídavého a stejnosměrného proudu bez roz-pojení obvodu jsou používány i přístroje zalo-žené na měření velikosti magnetické indukce vyvolané v magnetickém obvodu měřeným proudem. K měření magnetické indukce je zpravidla používána Hallova sonda, umístě-ná ve vzduchové mezeře klešťového obvodu. K bezkontaktnímu měření proudu bez roz-pojení proudového obvodu lze použít i spe-ciálně upravené vzájemné indukčnosti, rea-lizované pomocí tzv. Rogowského snímače. Základem tohoto snímače je ohebné nefero-magnetické jádro, nejčastěji ve tvaru trubky o průměru přibližně 10 až 30 mm a délce při-bližně 0,4 až 1,5 m, na které je rovnoměrně navinuto snímací vinutí.2. Přehled vlastností proudových převodníkůProudové převodníky a klešťové přístroje byly dlouho vyvíjeny a zdokonalovány. Tím je způsoben velký rozsah použitelných princi-pů a dosažitelných parametrů. Pro orientační informaci lze uvažovat dále uvedené převod-níky pro měření proudu.a) s otevřenou smyčkou (O/L)Magnetické pole vytvořené primárním proudem je koncentrováno magnetickým ob-vodem a měřeno ve vzduchové mezeře Hallo-vou sondou. Výstup z Hallovy sondy je zpra-cován a měřen. Výhody jsou:– malé rozměry,– rozšířený rozsah měření,– omezená hmotnost,– malý příkon,– nevnáší ztráty.b) s uzavřenou smyčkou (C/L)Magnetické pole vytvořené primárním proudem je vyváženo komplementárním polem vytvořeným polem sekundárního vinutí. Hallova sonda a příslušná elek-tronika generují sekundární kompenzač-ní proud, který je přesnou odezvou na pri-mární proud. Výhody jsou:– široký rozsah frekvence,– dobrá celková přesnost,– rychlá odezva,– malý teplotní drift,– vynikající linearita,– nevnáší ztráty.c) s uzavřenou smyčkou C typu proudové-ho převodu (CT model)Převodníky typu C jsou přesné převodníky s širokým pásmem přenosu, které nepoužívají Hallovy sondy. Tato technologie používá dvě toroidní jádra a dvě sekundární vinutí a pra-cuje na principu kompenzace ampérzávitů s použitím kompenzačního proudu z vnitř-ního generátoru. Výhody jsou:– velká přesnost,– velmi široký rozsah frekvence,– malý teplotní drift,– vynikající linearita,– měří diferenciální proud (CD-ROM).d) s uzavřenou smyčkou IT typu proudo-vého převodu Převodníky IT jsou velmi přesné široko-pásmové převodníky, které nepoužívají Hallo-vy sondy. Magnetické pole vytvořené primár-ním proudem je kompenzováno sekundárním proudem. Detektor nulového magnetického pole je symetrický detektor používající dvě navinutá jádra připojená na generátor obdél-níkových kmitů. Sekundární kompenzační proud je přesnou odezvou na primární proud. Výhody jsou:– velmi velká celková přesnost,– velmi malý šum,– linearita <1 ppm,– malé křížové zkreslení,– velká teplotní stabilita,– široký rozsah frekvence.e) proudový Eta Technologie Eta kombinuje prvky z obou hlavních uvedených principů s otevřenou i uzavřenou smyčkou. Výsledkem je prvek s nejlepším vyvážením mezi výhodami obou principů. Tento princip je vhodný pro měře-ní DC proudu i AC proudu. Výhody jsou:– široký rozsah frekvence,– rozšířený rozsah měření,– velmi malý příkon,– napájecí zdroj jedné polarity (+ 5 V),– rychlá odezva.f) s Rogowskiho cívkami Rogowského princip, kde cívka je magnetic-ky vázána s polem vytvářeným měřeným prou-dem. Použitelný je pouze pro měření střídavého proudu. Napěťový signál indukovaný do cívky je úměrný derivaci magnetického pole, a tedy i derivaci měřeného proudu. Vyrábí se jako vi-nutá cívka a přesnost je ovlivněna polohou pri-márního vodiče měřeného proudu vzhledem ke snímači a také vlivem vnějších polí. Výhody jsou:– široké pásmo (několik hertzů až několik kilohertzů),– bez magnetické hystereze a saturace,– velká přetížitelnost,– dobrá linearita,– široký dynamický rozsah,– převodník je lehký a malý,– dobrá přesnost v celém rozsahu,– malý příkon a malé termální ztráty.Mimo tento základní výčet principů pře-vodníků jsou i desítky patentů vylepšujících některé vlastnosti. Pro kleště jsou typická konstrukční omezení, způsobená nutností po-užít pohyblivé čelisti, aby bylo možné kleště umístit okolo měřeného vodiče. Pro kontrolu Poznámky k vlastnostem a kalibraci doc. Ing. Jiří Horský, CSc., doc. Dr. Ing. Pavel Horský, Ing. Jana Horská, Ph.D.Obr. 1. Základní principy činnosti kleští – a) transformátor, b) kleště s Hallovou sondou, c) Ro-gowského cívka a)b)c)i i i Ip