Clamp-on stroommonitoren

Begin met de verwachte piekstroom, pulsduur en stijgtijd van 10–90%. Vermenigvuldig de stroom met de pulsduur en selecteer een model waarvan zowel de piekstroom- als de I·t-waarde hoger zijn dan de resulterende waarden; een puls van 2.000 A die bijvoorbeeld 100 µs duurt, heeft een I·t van 0,2 A·s. De bruikbare stijgtijd van de monitor moet korter zijn dan de gemeten overgang om overshoot en ringing te beheersen. Vermenigvuldig vervolgens de opgegeven droopsnelheid met de pulsduur in microseconden om de afwijking van het pulsniveau te schatten. Gevoeligheid en grootte van de opening mogen pas worden meegewogen nadat aan deze elektrische limieten is voldaan.

Controleer de maximale RMS-stroom, de lage en hoge 3 dB-punten en de I/f-waarde. Een sinusgolf van bijvoorbeeld 100 A piek bij 50 Hz geeft een I/f-waarde van 2 A/Hz en een RMS-stroom van ongeveer 70,7 A. Het gekozen model moet beide waarden aankunnen en tegelijk 50 Hz binnen het opgegeven frequentiebereik houden. Gebruik dicht bij een van beide 3 dB-punten introduceert extra amplitude- en fasefouten, dus enige marge ten opzichte van de frequentiegrenzen is wenselijk. Als het signaal harmonischen bevat, herhaal dan de frequentie- en opwarmingsbeoordeling voor de hoogste relevante harmonische inhoud.

Gebruik een hoogohmige instrumentingang wanneer de volledige opgegeven V/A-gevoeligheid nodig is. Een afsluiting van 50 Ω is nuttig voor pulsen met stijgtijden van minder dan ongeveer 100 ns, RF-metingen boven enkele megahertz of installaties met elektrisch lange coaxkabels, omdat dit reflecties en effecten van de vultijd van de kabel vermindert. Met een bron van 50 Ω en een belasting van 50 Ω is de gemeten spanning ongeveer de helft van de hoogohmige waarde. Ook kabelverzwakking en tolerantie van de afsluiting moeten in de stroomomrekening worden meegenomen. Het acquisitiesysteem moet daarom vóór het begin van de metingen worden geconfigureerd voor afgesloten of niet-afgesloten gevoeligheid.

Ze kunnen geen stationaire DC meten, omdat het werkingsprincipe is gebaseerd op een veranderende magnetische flux. Een repeterende unipolaire pulstrein bevat een gemiddelde DC-component, ook al varieert elke afzonderlijke puls in de tijd. Deze gemiddelde component kan de magnetische kern richting verzadiging brengen, waardoor de droop en de lagefrequentie-afsnijding toenemen en de beschikbare I·t-capaciteit afneemt. Biasing kan sommige toepassingen ondersteunen door de kernflux te resetten of te verschuiven, maar de vereiste configuratie moet voor de specifieke monitor en golfvorm worden beoordeeld. In de praktijk moet u de gemiddelde stroom en het pulsoppervlak berekenen, in plaats van alleen naar de piekstroom te kijken.

Kies een opening waar de geleider en het volledige isolatiesysteem vrij doorheen passen, zonder dat de monitor tegen het onder spanning staande isolatieoppervlak wordt gedrukt. De beschikbare gatdiameters variëren van 0,5 tot 6,0 inch, maar de grootte van de opening bepaalt op zichzelf geen veilige bedrijfsspanning. De behuizing van de monitor is geleidend en de gelakte afwerking mag niet als elektrische isolatie worden beschouwd. Installeer, open of verwijder de monitor nooit terwijl de geleider onder spanning staat. Kruipafstand, vrije ruimte, centrering van de geleider, isolatiebarrières, aarding en de omgevingscondities moeten allemaal in het ontwerp van de apparatuur of het testsysteem worden meegenomen.

Selecteer een monitor waarvan de bruikbare stijgtijd korter is dan de stijgtijd van de te meten stroomovergang. Binnen deze reeks lopen de bruikbare stijgtijden van 1 tot 250 ns en geven ze de snelste 10–90%-overgang aan waarbij overshoot en ringing binnen ongeveer 10% blijven. Bij frequenties die ten minste één decade van beide afsnijpunten verwijderd zijn, blijft de faseverschuiving doorgaans onder 6 graden en de amplitudefout onder 1%. De prestaties worden minder voorspelbaar naarmate het signaal de lage of hoge 3 dB-grens nadert. Bij tijdkritische toepassingen moeten stijgtijd, bandbreedte, faserespons, kabellengte en de bandbreedte van de oscilloscoop daarom in samenhang worden beoordeeld.

De I²t-waarde geeft de grens voor de transiënte energie aan die samenhangt met opwarming in het interne secundaire circuit van de monitor. Voor een puls met constante amplitude kan deze worden benaderd als stroom in het kwadraat vermenigvuldigd met de duur; een puls van 500 A die 1 ms duurt, geeft dus 250 A²s. De I²t-limiet van de gekozen monitor moet hoger zijn dan de berekende waarde, met een passende marge voor onzekerheid in de golfvorm en herhaling. Kernverzadiging kan bij sommige eenrichtingsgebeurtenissen de secundaire energie begrenzen, maar mag niet als primaire beveiligingsmethode worden gebruikt. Bidirectionele en oscillerende transiënten vragen extra aandacht, omdat hun energie niet op dezelfde manier wordt beperkt door eenrichtingsverzadiging van de kern.

Bij een hoogohmige ingang is de uitgangsspanning gelijk aan de gemeten primaire stroom vermenigvuldigd met de gevoeligheid van de monitor. Een model van 1 V/A levert 10 V bij een stroom van 10 A, terwijl een model van 0,01 V/A 0,1 V levert bij dezelfde stroom. Door een afsluiting van 50 Ω toe te voegen, worden deze uitgangen verlaagd tot respectievelijk ongeveer 5 V en 0,05 V. Als de geleider twee keer door de opening wordt gevoerd, verdubbelt de effectieve gevoeligheid, maar worden de beschikbare I·t- en I/f-waarden ook gehalveerd. De grenswaarden voor piekstroom, RMS-stroom, opening en instrumentingang moeten daarom opnieuw worden gecontroleerd wanneer meerdere primaire doorvoeren worden gebruikt.