Das Funktionsprinzip einer Strommesszange und der Unterschied zwischen einem Multimeter
Die Hauptfunktionen und Funktionsprinzipien von Klemmuhren
Das hervorstechendste Merkmal eines Zangenmessgeräts ist die an der Vorderseite zu öffnende Zange, die einfach in das Kabel eingeführt werden kann, um den Strom im Stromkreis zu messen, sodass keine Beschädigung oder Änderung des ursprünglichen Stromkreises erforderlich ist. und es kann eine große Strommenge messen. Ein Multimeter verfügt auch über eine Strommessfunktion. Was ist also der Unterschied zu einer Strommesszange? Lassen Sie uns zunächst die Prinzipien und Unterschiede zwischen einem Multimeter zur Stromerkennung und einer Strommesszange verstehen.
Bei der Strommessung mit einem Multimeter ist es notwendig, den Messkreis zu trennen und das Multimeter in Reihe zu schalten, um den Strom zu messen. Durch die interne Stromerkennungsschaltung des Multimeters ist ersichtlich, dass der Strompegel im Multimeter tatsächlich ein Widerstand mit einem sehr kleinen Widerstandswert ist. Wenn Strom durch diesen Widerstand fließt, entsteht an ihm ein Spannungsabfall, da der Widerstandswert bestimmt wird. Solange die Spannung am Widerstand gemessen wird, kann der durch den Widerstand fließende Strom nach der Formel berechnet werden, da dieser Widerstand im Stromkreis in Reihe geschaltet ist, der durch ihn fließende Strom also der Strom des gemessenen Stromkreises ist.
Daher umfasst der Strommesskreis im Multimeter viele Strommesskreise im Instrument, die durch die Umwandlung von Strom in Spannung über einen Widerstandsshunt gemessen werden. Es gibt auch Anforderungen an die Auswahl des Widerstandswerts dieses Widerstands. Wenn der Widerstandswert zu groß ist, ist der Spannungsabfall, der entsteht, wenn der Strom durch den Widerstand fließt, groß. Einerseits wird dadurch mehr Spannung verteilt, was den normalen Betrieb der Messlast beeinträchtigt. Andererseits gilt: Je größer der Widerstandswert, desto größer ist der Stromverbrauch, der bei gleichem Strom erzeugt wird, was zu einer Erwärmung des Widerstands führt. Unter Berücksichtigung dieser beiden Aspekte gilt daher: Je kleiner der Widerstandswert, desto besser.
Allerdings sollte der Widerstandswert nicht zu klein sein. Wenn der Widerstand zu klein ist, ist der Spannungsabfall, der beim Durchfließen des Stroms entsteht, geringer. Dies erfordert bestimmte Anforderungen an die nachfolgende Messschaltung, da Niederspannung verstärkt werden muss, bevor sie von der Schaltung erfasst werden kann.
Nachteile der Strommessung mit einem Multimeter
Aus der Methode und dem Prinzip der Stromerfassung mit einem Multimeter geht hervor, dass es bei der Strommessung erforderlich ist, das Multimeter in Reihe in den zu prüfenden Stromkreis zu schalten. Dies ist für einige Schaltkreise, die für die Messung nicht ausgeschaltet werden können, nicht geeignet. Ein weiterer Punkt ist der Messbereich des Stroms des Multimeters. Normalerweise beträgt der maximale Messbereich des Stroms des Multimeters 10 A oder 20 A. Um zu verhindern, dass sich der interne Stromerkennungswiderstand erwärmt, darf das Multimeter auch keine großen Ströme über längere Zeit messen. Die Messung noch größerer Ströme ist mit einem typischen Multimeter nicht einfach zu erreichen.
Das Prinzip der Strommessung mit einer Stromzange
Das Funktionsprinzip einer Strommesszange ist im Wesentlichen das gleiche wie das eines Multimeters zur Strommessung. Der Unterschied besteht darin, dass das Zangenmessgerät die Spannung am Shunt-Widerstand nicht direkt erfasst, sondern einen Stromwandler verwendet. Transformator ist eigentlich eine Anwendung eines Transformators, der den Strom entsprechend einem bestimmten Verhältnis umwandeln kann. Nachdem der Stromwandler an die Last angeschlossen ist, entspricht seine Primärstufe einer Windung, und die Sekundärstufe hat mehr Windungen innerhalb der Strommesszange, wodurch der Strom in einem bestimmten Verhältnis reduziert wird. Daher entspricht der Stromwandler auch einem Aufwärtstransformator. Der Schaltkreis im Zangenmessgerät kann den gemessenen Strom berechnen, indem er die Spannung auf der Sekundärseite des Transformators erfasst.
Im Vergleich zu einem Multimeter muss eine Strommesszange bei der Strommessung also nicht den Stromkreis wechseln und kann größere Ströme messen, beispielsweise den Strom induktiver Lasten wie Motoren. Aufgrund der Verwendung eines Stromwandlers im Inneren des Zangenmessgeräts kann dieser jedoch aufgrund seines Funktionsprinzips keinen Gleichstrom durchlassen. Kann eine Stromzange also nicht wirklich Gleichstrom messen? Tatsächlich kann eine Stromzange Gleichstrom messen, sie verwendet jedoch keinen Stromwandler.
Prinzip der Gleichstrommessung mit einer Stromzange
Da Gleichstrom keine Änderungen im magnetischen Fluss hervorrufen kann, kann eine Strommesszange keinen Gleichstrom mit einem Stromwandler messen. Die Verwendung eines Transformators zur Messung von Wechselstrom wird als elektromagnetischer Transformator bezeichnet, während die Strommesszange zur Messung von Gleichstrom einen anderen Sensortyp verwendet – den Hall-Sensor.
Das Prinzip der Verwendung eines Hall-Sensors zur Messung von Gleichstrom besteht darin, dass, wenn der Strom durch einen Draht fließt, ein Magnetfeld (ähnlich einem Elektromagneten) erzeugt wird, und dieses Magnetfeld proportional zur Stärke des Stroms ist. Die Zange des Zangenmessgeräts erfasst das von den Drähten erzeugte Magnetfeld und wird von einem Hall-Element im Inneren der Zange erfasst. Das Hall-Element ist ein magnetisches Sensorelement, das das Magnetfeld in ein Spannungssignal zur Ausgabe umwandelt. Dieses Spannungssignal wird von der Schaltung verstärkt, um den Strom der Last anzuzeigen. Viele Messgeräte in Zangenform verwenden heutzutage sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom, einschließlich elektromagnetischer Transformatoren und Hall-Sensoren zur Erkennung von Wechsel- und Gleichströmen.
Der Unterschied zwischen einer Stromzange und einem Multimeter
Wie oben erwähnt, besteht die Hauptfunktion einer Strommesszange darin, den Strom zu erfassen. Im Vergleich zu einem Multimeter ist eine Stromzange komfortabler zu bedienen und verfügt über einen deutlich größeren Messbereich. Eine Sache ist jedoch, dass eine Stromzange bei der Messung kleiner Ströme (z. B. einige hundert Milliampere) diese nicht normal anzeigen kann und ihre Messgenauigkeit nicht so gut ist wie die eines Multimeters.
Der zweite Unterschied besteht darin, dass die Hauptfunktion einer Strommesszange darin besteht, den Strom zu messen, sie in anderen Funktionen jedoch nicht so gut ist wie ein Multimeter. Obwohl viele Zangenmessgeräte mittlerweile viele Funktionen eines Multimeters integrieren, wie z. B. Spannungsmessung, Widerstandsmessung, Frequenzmessung, Temperaturmessung usw., sind diese Funktionen außer der Strommessung insgesamt nicht mit einem Multimeter zu vergleichen und ihre Genauigkeit nicht Die Messleistung ist im Allgemeinen geringer als die eines Multimeters.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Fokus und die Einsatzumgebung von Strommesszangen und Multimetern unterschiedlich sind. Liegt der Schwerpunkt auf der Messung von Strömen, insbesondere Hochströmen, werden Stromzangen bevorzugt; Wenn es zur Messung des Spannungswiderstands oder der Parameter elektronischer Komponenten im täglichen Gebrauch verwendet wird und bestimmte Anforderungen an die Messgenauigkeit gestellt werden, muss ein Multimeter ausgewählt werden. Daher können diese beiden Arten von Instrumenten je nach tatsächlichem Bedarf oder gleichzeitig entsprechend der Nutzungsumgebung ausgewählt werden.
