آمپرمتر کلمپی، کاربردهای مولتی متر کلمپی چیست؟

یکی از پرمصرف ترین دستگاه های اندازه گیری جریان الکتریکی در آزمایشگاه های برق و الکترونیک آمپرمتر می باشد. آیا می دانید ویژگی های مهم بهترین آمپرمتر و مولتی متر کلمپی چیست؟

دستگاه آمپرمتر دارای انواع مختلفی مانند آمپرمتر تابلویی و آمپرمتر کلمپی می باشد. در ادامه قصد داریم به مرور برخی از ویژگی‌های این ابزار بپردازیم. پاسخ به سوالاتی از قبیل اینکه،  آمپرمتر کلمپی یا مولتی متر کلمپی چیست؟ انواع کلمپ متر چیست؟ آمپرمتر کلمپی True RMS چیست؟

انواع آمپرمتر

ابزار اندازه گیری جریان الکتریکی در دو نوع آنالوگ و دیجیتال هم برای جریان مستقیم و هم متناوب تولید می شوند. نوع آنالوگ با صفحه‌ی مدرج و عقربه‌ای خود حاصل اندازه‌گیری را به کاربر نشان می‌دهد و آمپرمترهای دیجیتال می‌توانند با محاسبات ریاضی به صورت دقیق‌تر و در واحدهای کوچک‌تری مانند میلی‌آمپر و میکروآمپر، آمپراژ مدار را نشان دهند.

برای اندازه گیری آمپرهای پایین انواع مختلف مولتی‌مترها به خوبی جواب‌گوی نیازهای سبک آزمایشگاهی و دانشجویی هستند اما با افزایش مقدار جریان الکتریکی در کاربردهای برق صنعتی و قدرت باید به دنبال مدل‌هایی رفت که توانایی سنجش جریان بالاتر را دارند. یکی از انواع آمپرمتر که توانایی سنجش آمپر در بازه چند هزار آمپر را دارد آمپرمتر انبری است که برخی افراد آن را مولتی متر کلمپی نیز می نامند! اندازه گیری آمپر با آمپرمتر انبری علاوه بر سرعت بالاتر دارای ایمنی بیشتر نسبت به مولتی متر است.

آمپرمترها را بر اساس نحوه‌ی ساخت آن‌ها به چند نوع اصلی تقسیم می‌کنند؟

• آمپرسنج با سیم ‌پیچ مغناطیسی متحرک: در این نوع آمپرسنج با عبور جریان از یک رسانا در میدان مغناطیس دائم، انرژی مکانیکی تولید شده که در صورت اتصال به یک عقربه‌ی متحرک در صفحه‌ی مدرج می‌توان شدت جریان الکتریکی را اندازه گرفت. این نوع از آمپرمتر به دلیل خطی بودن نسبت به جریان فقط قادر به اندازه‌گیری جریان‌های DC است تا جهت عقربه همواره عددی مثبت باشد. از مزایای آن می‎توان به خطی بودن، اتلاف انرژی کم و دقت بالا اشاره کرد.
• آمپرمتر با آهن متحرک: در این نوع که می‌توان هم برای جریان AC و هم برای DC استفاده کرد، گشتاور مکانیکی با جریان عبوری از سیم‌پیچ رابطه درجه 2 دارد بنابراین جهت عقربه همواره مثبت است.
• آمپرسنج الکترودینامیکی: در این مدل آمپرمتر، عنصر متحرک در میدان الکترومغناطیسی قرار می‌گیرد که از رد شدن جریان از دو سیم‌ پیچ مقابل هم شکل گرفته‌است، به این ترتیب قادر به اندازه‌گیری جریان‌های الکتریکی مستقیم DC و  غیر مستقیم AC است.
• آمپرمتر یکسوکننده: نوع دیگری از آمپرمترها که مجهز به ترانسفورماتور جریان و یک مدار یکسوکننده است وجود دارند که می‌توانند اندازه گیری جریان AC در فرکانس‌های بالا را اندازه بگیرند. در این آمپرمترها، جریان ثانویه به مراتب کوچک‌تر از جریان اولیه است و در مسیر خود از یک مدار یکسوکننده عبور می‌کند.
• آمپرمتر دیجیتالی

این تجهیزات بدون نیاز به انجام محاسبات و به‌ صورت مستقیم می‌توانند جریان را اندازه‌گیری کرده و با دقت بالایی در خروجی نشان دهند. طرز کار آمپرمتر دیجیتالی آسان است کافی است بدانید آمپرمتر چگونه در مدار قرار می گیرد؟ و آن را با استفاده از قوانین اتصال سری در مدار قرار داده و عدد نمایشگر را بخوانیم. این نوع از آمپرمترها معمولا محدوده‌ی جریان‌های کوچکتری را پوشش می‌دهند اما قیمت ارزان‌تر و دقت بالاتری در نمایش دارند.

آمپرمترهای دیجیتالی که با قرارگیری به‌ صورت سری در مدار اندازه‌گیری و محاسبات خود را انجام می‎دهند، دقت بالاتری مخصوصا در اندازه گیری جریان‌ DC دارند و نیازی به کالیبره شدن مکرر ندارند.

تفاوت مولتی متر با کلمپ متر (آمپرمتر انبری) چیست؟ وسیله اندازه گیری جریان الکتریکی

ابتدا باید بدانیم که جریان الکتریکی چیست؟ جاری شدن بارهای الکتریکی در هادی ها را جریان الکتریکی می گویند. در دستگاه بین‌المللی یکاها، واحد اندازه گیری جریان الکتریکی، آمپر است. عامل شارش بارهای الکتریکی و ایجاد جریان الکتریکی، اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی به دو سر رسانا می باشد. یک آمپر برابر است با یک کولن بار که در مدت زمانی معادل یک ثانیه می تواند از سطح مقطع یک هادی جریان عبور کند. برای اندازه گیری جریان الکتریکی از دستگاه آمپرسنج استفاده می شود. آمپرسنج با امپدانس کم و به صورت سری در مدار قرار می‌گیرد تا جریان مدار را در همان شاخه‌ای که در آن قرار گرفته ‌است با افت ولتاژ کم و دقت بالا اندازه بگیرد.

وسیله اندازه گیری جریان الکتریکی در صنعت برق و الکترونیک آمپرمتر کلمپی است که علاوه بر اندازه گیری شدت جریان در سنجش ولتاژ و اهم نیز از آن استفاده می شود. این نوع دستگاه در انواع آمپرمتر کلمپی، میلی آمپرمتر و میکرو آمپرمتر کلمپی جهت کاربرد های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

فرق مولتی متر با کلمپ متر یکی از سؤالات پرتکراری است که معمولاً بسیاری از افراد با آن رو به رو می‌شوند. دلیل آن نیز کمیت های اندازه گیری مشترک میان این دو دستگاه است. معمولاً از مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ، مقاومت و جریان های کمتر از 10 آمپر استفاده می شود اما از کلمپ متر در اندازه گیری شدت جریان الکتریکی بالا استفاده می شود. معنی کلمه کلمپ clamp، حلقه یا انبر است که هنگام سنجش جریان، آنرا به دور سیم فاز قرار می دهند. به همین دلیل، ابزار اندازه گیری جریان الکتریکی را کلمپ متر می نامند. سیم پیچ درون کلمپ امواج الکترو مغناطیسی اطراف سیم فاز را دریافت و به مدار منتقل می کند.

کاربرد آمپرمتر کلمپی (آمپرمتر انبری)

خرابی وسایل برقی و نیاز به تعمیر آن اجتناب ناپذیر است نوسانات برق و قطعات الکتریکی نامرغوب موجب سوختن وسایل الکترونیکی خانگی و کارگاه ها می شوند. در تمام جاهایی که با جریان‌های بالا و یا برق قدرت سروکار داریم با خرابی وسایل برقی و نیاز به تعمیر آن روبرو می شویم  اینکه چطور می توان جلوی سوختن لوازم برقی گرفت؟ در این مواقع با داشتن یک آمپرمتر کلمپی یا کلمپ متر دیجیتال میتوان دلیل نوسان برق و تست وسایل الکترونیکی را بررسی کرد و بدین وسیله از سوختن لوازم برقی جلوگیری کرد. یکی از ابزار ها برای محافظت از سوختن وسایل الکترونیکی خانگی استفاده از محافظ برق است.

دانشجویان مهندسی برق برای اندازه‌گیری‌ جریان الکتریکی مدارهای کوچک خود و صنعت‌گران و برق‌کاران حرفه‌ای در نیروگاه‌ها، بوردهای الکتریکی، تجهیزات الکترو مکانیکی و سایر بخش‌های صنعتی همه و همه به کلمپ متر دیجیتال نیاز دارند که بسته به نیاز خود و هزینه مورد نظر می‌توانند در بازه‌های قیمتی متنوع محصول خود را انتخاب کنند.

آموزش کار با مولتی متر انبری ( آمپرمتر کلمپی)

استفاده از مولتی متر انبری (کلمپی) بسیار ساده است با مطالعه آموزش کار با مولتی متر انبری در دفترچه راهنمای دستگاه، روش استفاده و طرز کار آن را خواهید آموخت. در اولین قدم آموزش کار با مولتی متر انبری، باید کمیت هایی که این دستگاه اندازه گیری می کند را بشناسیم. کافی است یکی از سیم‌های حامل جریان (دقت شود که منظور یک کابل انتقال برق نیست بلکه رشته‌سیم حامل جریان یک‌طرفه است، مثلا فاز) را در حلقه دستگاه قرار دهیم، این حلقه درواقع سیم‌پیچ ثانویه است و سیم برق داخل آن، سیم‌پیچ اولیه می باشد. بنابراین سیم برق داخل حلقه مطابق با قوانین الکترومغناطیسی به نسبت n به 1 (n همان تعداد سیم‌پیچ ثانویه است که تعداد آن را می‌دانیم.) در سیم‌پیچ ثانویه القا می‌کند و دستگاه با در نظر گرفتن این نسبت، جریان الکتریکی از سیم را نمایش می‌دهد.

اگر کابل فاز و نول با هم در کلمپ قرار دهیم، جریان عبوری از یک رشته‌سیم به علت آن‌که در خلاف جهت جریان عبوری سیم دیگر قرار دارد، یکدیگر را خنثی نموده و نمایشگر مقدار صفر را به‌عنوان آمپراژ جریان نشان می‌دهد.

اساس کار آمپرمتر کلمپی در اندازه گیری جریان الکتریکی DC

اساس کار این دستگاه سنجش آمپر بر مبنای مقایسه است امواج مغناطیسی تولیدشده از عبور جریان درکابل را سنسورهای اثرهال دریافت کرده وسپس  ولتاژ خروجی سنسور هال توسط مبدل ADC تبدیل به ارقام شده تا در صفحه نمایشگر مقدار آمپر نمایش داده شود.

آمپرمتر های کلمپی به کمک سنسور اثر هال و القای جریان مغناطیسی در سیم‌پیچ ثانویه‌ی خود می‌توانند بدون اتصال با مدار، جریان را تا مقادیر بسیار بالا اندازه‌گیری کنند. چون این تجهیزات نیازی به قطع مدار هنگام سنجش آمپر ندارند دارای کاربری آسان و ایمنی بیشتری می باشند. باید توجه داشت که جهت میدان مغناطیسی زمین در اندازه‌گیری‌های DC اثر گذاشته و دستگاه باید هر بار تنظیم مجددشود.

آیا مولتی متر کلمپی دیجیتال بهترین وسیله اندازه گیری شدت جریان الکتریکی است؟

مهندسین برق و الکترونیک معمولا با قرار دادن مولتی متر (در وضعیت سنجش آمپر ) بصورت سری در مدار، شدت جریان الکتریکی کمتر از 10 آمپر را سنجش می کنند جهت انجام این آزمایش ناگزیر به قطع مدار و قرار دادن آمپرسنج در مدار می باشند.

اما بهترین وسیله اندازه گیری شدت جریان الکتریکی در مقیاس بالاتر از 10 آمپر، استفاده از مولتی متر کلمپی دیجیتال یا همان آمپرمتر انبری است چرا که مولتی مترهای کلمپی هم می توانند جریان های بالا در برخی موارد تا 3000 آمپر را بسنجند هم اینکه هنگام اندازه گیری مجبور به قطع مدار نیستیم.

ویژگی های بهترین کلمپ متر دیجیتال چیست؟

کلمپ متر دیجیتال دستگاهی با تکنولوژی روز دنیاست و بدلیل ساختار کلمپی آن، خطرات احتمالی در سنجش جریان الکتریکی مدار را تا حد زیادی کاهش داده است. جهت انتخاب بهترین مولتی متر کلمپی دیجیتال ویژگی های متعددی باید در نظر گرفته شود که در ادامه به برخی از آنها می پردازیم.

تکنسین های برق در عیب یابی مدارت الکتریکی معمولا نیاز خود را با یک کلمپ متر دیجیتال AC بر طرف می کنند اما در برخی کاربردها نیاز به کلمپ متر های پیشرفته تری است.  ویژگی های مهم کلمپ متر دیجیتال در امکاناتی مثل قابلیت سنجش جریان dc، سنجش RMS واقعی، اندازه گیری پاور فاکتور، هارمونیک ها و… می باشد. دقت اندازه گیری، فانکشن LPF مخفف Low Pass Filter جهت حذف امواج نویزمحیط، برخوردارای ازاستانداردهای ایمنی CAT III و CATVI از دیگر ویژگی های کلمپ متر دیجیتال پیشرفته می باشد. حال که می دانید کلمپ متر چیست بهتر است بدانید برخی از قابلیت های مهم کلمپ متر دیجیتال به شرح زیر می باشد.

• توانایی اندازه گیری انواع جریان مستقیم ( DC )
• توانایی اندازه گیری انواع جریان متناوب ( AC )
• برخورداری دستگاه از قابلیت True RMS
• اندازه گیری پاور فاکتور (کسینوس فی)
• اندازه گیری هارمونیک ها
• فانکشن LPF مخفف Low Pass Filter

آمپرمتر کلمپی True RMS چیست؟

همانطور که می‌دانید آمپرمترهای کلمپی دیجیتالی رایج در بازار بر اساس میانگین‌گیری از نمونه‌های متعدد جریان، اندازه گیری می کنند. اما اگر جریان ما نوسان زیادی داشته‌باشد یا شکل موج خروجی مدار، مربعی، مثلثی و یا دچار اعوجاج باشد روش میانگین‌گیری روش دقیقی محسوب نمی‌شود. این وضعیت در مواجهه با بارهای غیرخطی در مواردی چون مصارف الکترومکانیکی، صنعتی، برق‌های ولتاژ بالا و روشنایی ساختمان‌ها دیده می‌شود.

برای حل این مشکل، آمپرمترهای True RMS با توانایی محاسبه مقدار RMS واقعی تولید شدند. تا جریان یا ولتاژ را به مراتب دقیق‎‌تر از آمپرمترهای معمولی اندازه گیری کنند. یکی از علامت های روی مولتی متر کلمپی واژه True RMS می باشد.

آمپرمتر کلمپی True RMS در سیستم هایی مانند درایورهای سرعت متحرک، کنترلرهای موتور، کنترلرهای بورد، سیستم‌های ولتاژ پایین، دیمرهای کنترل فاز، منابع تغذیه، موتورهای صنعتی و… بسیار قابل استفاده می باشد.

مهندسین و تکنسین های با تجربه در صنعت برق و الکترونیک که تجربه کار با مولتی متر کلمپی دارند نام محصولات کمپانی ژاپنی کیس Kaise و همچنین آمپرمترهای شرکت تایوانی برند آپا  APPA را برندی برتر به شمار می آورند.