Miernik cęgowy

Za pomocą urządzenia typu miernik cęgowy można mierzyć prądy bez konieczności przerywania linii przewodzącej prąd. Miernik cęgowy mierzy prąd pośrednio poprzez pole elektromagnetyczne, które tworzy się wokół przewodnika z prądem. W celu przeprowadzenia pomiaru cęgi lub element pomiarowy w kształcie kabla należy umieścić wokół mierzonej linii i zamknąć. Miernik cęgowy można łatwo rozpoznać po cęgach pomiarowych służących do pomiaru pośredniego. Przy dużej liczbie oferowanych typów urządzeń jakim jest miernik cęgowy, występują znaczne różnice zarówno w konstrukcji cęg pomiarowych, jak i w ich funkcjonalności.

Każdy, kto zamierza kupić miernik cęgowy, powinien przed porównaniem różnych modeli wyjaśnić, które właściwości są absolutnie niezbędne lub przydatne do zamierzonego zastosowania. Na przykład ważne jest, aby wiedzieć, czy mierzyć będziemy tylko prąd przemienny, czy prąd zmienny i stały. Ponieważ pola elektromagnetyczne prądu stałego znacznie różnią się od pól elektromagnetycznych prądu przemiennego, miernik cęgowy musi być zaprojektowany do pomiaru przy użyciu dwóch różnych zasad pomiarowych. W przypadku wielu zastosowań z pewnością sensowny jest wybór urządzenia typu miernik cęgowy, który może mierzyć nie tylko prąd, ale także inne zmienne, a w razie potrzeby również je przechowywać.

Przed dokonaniem wyboru należy określić następujące ważne parametry, które musi posiadać urządzenie typu miernik cęgowy:
- Czy mierzyć będziemy tylko prąd przemienny, czy prąd stały i przemienny?
- Jakie dodatkowe funkcje pomiarowe będą przydatne?
- Jaki zakres pomiarowy powinien posiadać wybrany przez nas miernik cęgowy?
- Jaka rozdzielczość jest niezbędna dla wykonywanych pomiarów?
- Dla jakiej kategorii przepięciowej i dla jakiej maksymalnej wartości napięcia powinno być odpowiednie urządzenie?
- Jakie maksymalne przekroje kabli będziemy mierzyć?
- Co powinno być pokazane na wyświetlaczu?
- Jakie opcje przechowywania danych są konieczne?
- W jaki sposób należy przesyłać otrzymane dane pomiarowe?

Miernik cęgowy - dodatkowe funkcje
Miernik cęgowy często oferuje możliwość pomiaru wielu innych zmiennych oprócz pośredniego pomiaru prądu np. niektóre spośród dostępnych modeli oferują funkcje multimetru (są one używane i obsługiwane do tych funkcji pomiarowych, podobnie jak multimetr i są dostarczane z niezbędnymi czujnikami). Niektóre typy urządzenia jakim jest miernik cęgowy umożliwiają również bezpośredni pomiar temperatury za pomocą jednego lub kilku podłączonych czujników. Bardziej wyspecjalizowane funkcje obejmują bezdotykowe testowanie napięcia i częstotliwości AC, funkcję rozruchu do pomiaru szczytowych wartości prądu podczas uruchamiania maszyn, wykrywanie prądu upływu i różne pomiary mocy. Niektóre warianty modelowe urządzenia miernik cęgowy wyposażone są również w funkcję latarki, aby móc oświetlić punkt pomiarowy w słabo oświetlonych miejscach. Oprócz pomiaru prądu, napięcia, mocy i częstotliwości, wysokiej jakości modele umożliwiają również wyznaczanie i wyświetlanie harmonicznych, przebiegów i symetrii. Do szczegółowego jednoczesnego pomiaru kilku przewodów można zastosować miernik cęgowy wyposażony w trzy lub cztery cęgi pomiarowe.

Miernik cęgowy - zakresy pomiarowe i konstrukcja
Ważnym kryterium przy wyborze urządzenia jakim jest miernik cęgowy jest zakres pomiarowy, który ma obejmować. Ważne jest również, aby upewnić się, że cęgi pomiarowe prądu mierzą prąd przemienny lub prąd przemienny i stały. Jeśli mierzy jedno i drugie, zakresy pomiarowe lub dokładności mogą się różnić. Istnieją urządzenia, które są przeznaczone do prądów do 2 amperów i mierzą bardzo dokładnie w tym zakresie. Inne modele urządzeń typu miernik cęgowy są budowane dla prądów do 200 amperów, 600 amperów, 1000 amperów lub nawet maksymalnie do 3000 amperów. Jeśli maksymalna wartość jest wysoka, zakres pomiarowy jest zwykle dzielony na różne podzakresy z różnymi rozdzielczościami. Odpowiedni zakres pomiarowy można wybrać automatycznie za pomocą miernika cęgowego lub poprzez wybór ręczny na urządzeniu.

Im wyższy mierzony prąd, tym większy przekrój linii przewodzącej prąd. Miernik cęgowy do wysokich prądów ma zatem również większy otwór zaciskowy, aby objąć przekrój kabla. Zamiast stosunkowo sztywnych cęgów do pomiarów prądu przemiennego można zastosować również specjalne elastyczne przewody pomiarowe. Ten kabel pomiarowy, zwany cewką Rogowskiego, jest umieszczony w okręgu wokół mierzonej linii zamiast nóg szczypiec.

Miernik cęgowy - wyświetlacz
Rodzaj wyświetlacza, w który wyposażone jest urządzenie typu miernik cęgowy ma znaczenie nie tylko dla rozpoznawania wyników pomiarowych, ale również dla bezpiecznej obsługi przyrządu pomiarowego. Wiele wyświetlaczy jest podświetlanych, dzięki czemu można je łatwo odczytać nawet w złych warunkach oświetleniowych. Im większy zakres funkcji urządzenia jakim jest miernik cęgowy, tym więcej danych można wyświetlić na wyświetlaczu w tym samym czasie. Niezależnie od tego, czy wyświetlana jest tylko jedna lub więcej zmierzonych wartości lub grafiki, ważne jest, aby użytkownik mógł wystarczająco dobrze rozpoznać wszystkie istotne dane na miejscu.

Miernik cęgowy - kategoria przepięciowa
Miernik cęgowy może być używany tylko wtedy, gdy posiada zabezpieczenie przeciwprzepięciowe odpowiednie dla obszaru zastosowania. Ma to na celu zapobieganie wypadkom spowodowanym skokami napięcia. Cztery kategorie przepięć CAT I, CAT II, CAT III i CAT IV są zdefiniowane w normach DIN EN 61010 i IEC 61010. Kategoria CAT I jest najniższa i nadaje się do pomiarów w obwodach, które nie są niezależne od sieci, ponieważ są zasilane na przykład bateriami. Kolejna wyższa kategoria przepięciowa, CAT II, nadaje się do pomiarów w obwodach zasilanych za pomocą wtyczek z sieci niskiego napięcia. Cęgi amperomierza kategorii CAT III mogą być również używane do stacjonarnych odbiorników i połączeń dystrybutorów. Jeżeli miernik cęgowy jest przeznaczony do najwyższej kategorii CAT IV, może być również stosowany do pomiarów na licznikach i głównych przyłączach instalacji niskonapięciowych. Oprócz określonej kategorii należy zachować ostrożność jakie szczyty napięcia mogą zostać osiągnięte. Dla cęgów prądowych często określa się dwie kategorie przepięć, dla których różni się maksymalna wartość napięcia. Na przykład miernik cęgowy może być używany w kategorii CAT II do 1000 woltów, ale w kategorii CAT III tylko do 600 woltów.

Miernik cęgowy - przechowywanie i transmisja danych
Miernik cęgowy, który może przechowywać dane pomiarowe w postaci cyfrowej na przykład w urządzeniu lub na karcie SD, upraszcza dokumentowanie wyników pomiarów i ich ocenę. Zapisane dane można później wywołać i przenieść do raportów z testów, dzienników konserwacji, dzienników eksploatacji lub specjalnego oprogramowania do diagnostyki i oceny.

Jeśli chodzi o dane pomiarowe, które mają być zapisane, należy rozróżnić poszczególne wartości i dane z pomiarów długoterminowych, które w regularnych odstępach czasu są ejestrowane. Urządzenia pomiarowe, które mogą mierzyć i zapisywać automatycznie w ustalonym czasie cyklu, nazywane są również rejestratorami danych. W przypadku urządzenia jakim jest miernik cęgowy z funkcją rejestratora danych należy zwrócić uwagę na to, jakie mierzone zmienne i czasy cykli można wybrać oraz ile zestawów danych można zapisać. Istnieją również różne sposoby określania początku i końca rejestracji danych.

Im więcej danych powinien rejestrować miernik cęgowy, tym większa powinna być dostępna pamięć wewnętrzna. W przypadku karty pamięci SD pojemność pamięci można zwiększyć, wkładając nowe karty SD. Praktyczną alternatywą jest przesyłanie danych pomiarowych przez Bluetooth do urządzeń mobilnych, takich jak smartfony lub tablety, w celu szybkiego zwolnienia miejsca w pamięci. Jeśli pamięć wewnętrzna urządzenia jakim jest miernik cęgowy jest wystarczająco duża dla zamierzonych pomiarów, interfejs USB często wystarcza do przeniesienia danych.

Miernik cęgowy służy do pośredniego pomiaru wielkości elektrycznych w przewodach przewodzących prąd. W przeciwieństwie do pomiaru bezpośredniego, który wymaga odłączenia badanego obwodu, miernik cęgowy mierzy bezdotykowo. Urządzenia typu miernik cęgowy wykorzystują podstawową zasadę fizyczną indukcji magnetycznej, w której kable przewodzące prąd indukują mierzalne pole magnetyczne. Pomiar bezkontaktowy ma kilka zalet. Z jednej strony pomiary można wykonywać również na przewodach nieizolowanych bez konieczności przerywania bieżącej pracy urządzeń i maszyn elektrycznych. Z drugiej strony ta metoda eliminuje sprzężenie potencjału mierzonej wielkości i sygnału pomiarowego, co pozwala uniknąć niedokładności pomiaru.

Miernik cęgowy, określając natężenie pola magnetycznego, może pośrednio określić natężenie prądu przemiennego i stałego oraz inne wielkości elektryczne. W tym celu przewód przewodzący prąd jest prowadzony przez laminowany, izolowany i podzielny rdzeń z przodu cęgów prądowych. Nowoczesne urządzenia przesyłają powstałe pole magnetyczne za pośrednictwem cęgów do obwodów elektronicznych i wzmacniaczy wewnątrz mierników cęgowych i przetwarzają natężenie pola magnetycznego, w zależności od ustawienia i konstrukcji, na prądy, napięcia, rezystancje, moc lub częstotliwości.

Odpowiednie zmierzone wartości można następnie odczytać na wyświetlaczu cyfrowym. Jednak zakres pomiarowy tej pośredniej i praktycznej metody pomiarowej jest ograniczony dwoma parametrami. Z jednej strony bardzo małe prądy nie mogą być mierzone za pomocą urządzenia jakim jest miernik cęgowy, ponieważ nie można już wykryć indukowanych pól magnetycznych. Z drugiej strony przekroje przewodów wymagane dla dużych prądów i odpowiednio zwymiarowane rdzenie cęgowe ograniczają obsługę tych urządzeń pomiarowych. Nawet jeśli miernik cęgowy nie jest idealnym przyrządem pomiarowym do szczególnie małych prądów i bardzo dużych przekrojów przewodów oraz do pomiarów w trudno dostępnych miejscach, spektrum wydajności tego praktycznego i szybkiego przyrządu pomiarowego jest wystarczające do wielu zastosowań. Przykładem tego jest technologia pojazdów silnikowych. W tym przypadku uszkodzoną elektronikę pojazdu można sprawdzić za pomocą urządzenia typu miernik cęgowy, które jest również przydatną pomocą przy poszukiwaniu prądów upływowych w pojeździe. Urządzenia te są wykorzystywane w wielu dziedzinach, od prostego użytku prywatnego w obszarze hobby, przez zastosowanie w warsztacie, po wielkoskalową analizę i ocenę zmiennych elektrycznych przez techników i inżynierów.