【鉗錶學問】鉗錶是什麼?你認識幾多?(Part 1) Clamp Meter


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鉗錶武林門派多 如何選擇必須懂

鉗錶 (Clamp Meter),又名鉗型錶或鉤錶,是一個以無損檢測方法 (Non-Destructive Testing – NDT) 來進行測量電流的儀錶。所謂「無損檢測」是指在檢測過程中確保不會影響現時正在運行的狀態大前提下進行測試,也不會影響被檢測設施在日後的使用功能。


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傳統的測量電流方法是採用萬用儀錶 (Multimeter) 以串聯 (in series) 方式連接到被測量的線路上,即是要先把被測量線路關閉電源,把原有的線路斷開,把萬用儀錶放置在中間以串聯方式重新接駁線路才能進行測試,這樣的做法並非「無損檢測」。


而使用鉗錶進行測量電流是無須停機,也無須把原有的線路斷開,直接把鉗口繞過被檢測線路的導線而進行測量電流。


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選擇鉗錶有幾個重點要留意,同樣也要考慮被檢測的設施環境因素被檢測線路的屬性來決定。

選擇鉗錶主要規格可分為:


1. 鉗口的大小尺寸 (Jaw Size):

  • 1.1 一般鉗錶的鉗口是一個閉合型的硬鉗設計,使用時要先將鉗口打開,然後直接繞過被檢測線路的導體,再把鉗口重新閉合,才能進行測量。標稱的規格以鉗口完全打開來計算,即可容納或繞過最大的導體線纜的直徑 Ø 為參數單位,如 Ø30mm。


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  • 1.2 另一款的鉗錶鉗口是非閉合長期打開的,稱為開口鉗錶,又名 U 型開口鉗錶。使用時只需將開口硬鉗叉在導體線纜上即可測量。這個 U 型開口鉗的設計主要是針對在狹窄的空間中進行測量,或被檢測的導體線纜是緊貼牆身而沒有空間給鉗口閉合。標稱的規格以U型鉗口可容納最大的導體線纜的直徑 Ø 為參數單位,如 Ø20mm。


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  • 1.3 針對較粗的導體線纜或匯流排 (Busbar),一般的閉合鉗口是難以應付。所以市場有另一款柔性軟帶 (Flexible current clamp/probe)。使用時要先將柔性軟帶的扣打開,然後繞過被檢測線路的導體線纜或匯流排,再把柔性軟帶重新扣合,才能進行測量。這個柔性軟帶的設計主要針對在狹窄的空間密集的線纜較粗的線纜匯流排的環境使用。標稱的規格以柔性軟帶的長度為參數單位,如 600mm。


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2. 電流的屬性:交流電流 (AC Current) 和 直流電流 (DC Current)

  • 2.1 一般的鉗錶設計是測量 AC 交流電流,在沒有特別標示之下是默認只支援測量交流電流

  • 2.2 能支援測量直流電流的鉗錶多數會標示出來,大部份都會同時支援 AC 和 DC。使用時需要先選擇測量那一個電流屬性才進行。要注意在測量直流電流之前,大部份鉗錶都需要在鉗口閉合時先將鉗錶讀數歸零 (Set zero) 才進行測量。


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3. 電流的量程:

  • 3.1 選擇鉗錶「可檢測的最大電流量程」必須大於「被檢測線路的最大負荷電流值」。一般的規格是 400A, 600A, 1000A…等等。如用到柔性軟帶可測量至 2500A、3000A 或 6000A 都能提供。而分辨率一般是 1A,0.1A,甚至 0.01A 也有提供。要注意在不同的量程下有不同的分辨率。

  • 3.2 如應用在檢測漏電的環境中使用,則必須選擇支援測量量程在 mA 的範圍。漏電鉗錶的量程規格是可測量 30mA,而分辨率應該是 0.1mA 或更低。史丹堡可提供漏電鉗錶的分辨率達到 1µA 的高精度級別。

  • 3.3 如應用在檢測 PLC (Programmable Logic Controller 可編程邏輯控制器) 的控制系統,則必須選擇支援測量量程在 4 至 20mA 訊號的毫安級別專門鉗錶。


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4. 被檢測電流的特征

  • 4.1 一般交流電流的波形都是以正弦波 (Sinusoidal wave, Sine wave) 為主。大部份較入門級別的鉗錶設計都只能測量出被測電流的平均值。如被測量電流訊號是純正弦波 (Pure sine wave),這類鉗錶的測量值是準確的。但現實環境中被測量的訊號往往不是一個純正弦波,可能當中存在諧波 (有接變頻摩打都會出現),階梯波、三角波,或連接非線性負載…等等。

  • 4.2 針對現實環境大部份都是非純正弦波,所以要選擇一部支援「真有效值 True RMS/ TRMS」的鉗錶才能準確測量任何電流波形的訊號。


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…待續