Электроизмерительные клещи предназначены для измерения электрических величин – тока, напряжения, мощности, фазового угла и др. Наибольшее распространение получили клещевые амперметры переменного тока, которые обычно называют токоизмерительными клещами. Они служат для быстрого измерения тока в проводнике без разрыва и без вывода его из работы. Электроизмерительные клещи применяются в установках до 10 кВ включительно. Назначение того или иного прибора известно каждому; о том, как работать перфоратором или паяльником знает любой обыватель. Но далеко не в каждом доме, и даже не в каждом предприятии, имеются токоизмерительные клещи (КТ). Неужели этот прибор относится к разряду тех, которые предназначены только для пользования узким кругом специалистов, либо же обыватель просто не догадывается об их ценности и не умеет ими пользоваться? Ниже перечислены только несколько способов применения токоизмерительных клещей, с которыми может столкнуться как бытовой потребитель, так и субъект предпринимательской деятельности.
Простейшие токоизмерительные клещи переменного тока работают на принципе одновиткового трансформатора тока, первичной обмоткой которого является шина или провод с измеряемым током, а вторичная многовитковая обмотка, к которой подключен амперметр, намотана на разъемный магнитопровод (рис. Рис. 1. Схемы токоизмерительных клещей переменного тока: а – схема простейших клещей с использованием принципа одновиткового трансформатора тока, б – схема, сочетающая одновитковый трансформатор тока с выпрямительным устройством, 1 – проводник с измеряемым током, 2 – разъемный магнитопровод, 3 – вторичная обмотка, 4 – выпрямительный мостик, 5 – рамка измерительного прибора, 6 – шунтирующий резистор, 7 – переключатель пределов измерений, 8 – рычаг Для охвата шины магнитопровод раскрывается подобно обычным клещам при воздействии оператора на изолирующие рукоятки или рычаги клещей. Переменный ток, проходя по токоведущей части, охваченной магнитопроводом, создает в магнитопроводе переменный магнитный поток, индуктирующий электродвижущей силой (ЭДС) во вторичной обмотке клещей. В замкнутой вторичной обмотке ЭДС создает ток, который измеряется амперметром, укрепленным на клещах. В современных конструкциях токоизмерительных клещей применяется схема, сочетающая трансформатор тока с выпрямительным прибором. В этом случае выводы вторичной обмотки присоединяются к электроизмерительному прибору не непосредственно, а через набор шунтов (рис. 1, б). Электроизмерительные клещи бывают двух типов: одноручные для установок до 1000 В и двуручные для установок от 2 до 10 кВ включительно. Совет Электроизмерительные клещи имеют три основные части: рабочую, включающую магнитопровод, обмотки и измерительный прибор, изолирующую – от рабочей части до упора, рукоятки – от упора до конца клещей. У одноручных клещей изолирующая часть служит одновременно рукояткой. Раскрытие магнитопровода осуществляется с помощью нажимного рычага. Электроизмерительные клещи для установок 2 – 10 кВ имеют длину изолирующей части не менее 38 см, а рукояток – не менее 13 см. Токоизмерительными клещами можно определить силу тока бесконтактно, т.е. не прикасаясь к частям электроустановок, находящихся под напряжением. Это стало возможно благодаря так называемому эффекту Холла – возникновению разности потенциалов в поле вокруг проводника с током. Раскрытыми клещами охватывают часть провода или шины, по которой протекает электроток, после чего клещи должны быть сомкнуты. Не важно – изолированный это провод или же неизолированный, главное – охватывать нужно только одну шину или провод, то есть либо фазу, либо ноль. После этого на дисплее прибора отображается токовая величина в измеряемой цепи. Для работы в труднодоступных местах современные токоизмерительные клещи оснащают фиксирующей показания кнопкой; то есть, охватив проводник, можно нажатием сохранить отображаемые на дисплее цифры, после чего разомкнуть токопровод клещей и извлечь их.
Согласно п.7.6 Правил безопасной эксплуатации электроустановок потребителя (ПБЭЭП), проводить работы с измерительными клещами должны люди, прошедшие специальное обучение и имеющие группу по электробезопасности. В электроустановках до тысячи вольт таких лиц должно быть двое – минимум с четвёртой группой и с третьей квалификационной группой.Человек, производящий измерение, должен пользоваться диэлектрическими перчатками и стоять на изолирующем основании. Второй человек должен стоять сзади и несколько сбоку оператора и читать показания приборов электроизмерительных клещей. Прибор должен регулярно проходить испытание повышенным напряжением (раз в 2 года) и проверен на правильность работы в лабораторных условиях. Конечно же, используемый в домашних условиях прибор вряд ли будет поверяться и испытываться, но можно приобрести уже готовые к применению клещи, на корпусе которых в таких случаях стоят соответствующие штампы. Советы по выбору токоизмерительных клещей. Обратите внимание Не стоит стремиться к приобретению излишне дорогого измерительного прибора, наделённого массой функций, значение которых вы не понимаете. Для использования в домашних условиях достаточно купить недорогой мультиметр, который помимо определения силы тока «умеет» прозванивать цепи, измеряет вольтаж и сопротивление. В то же время не нужно чересчур экономить – вместо нормальных токоизмерительных клещей вы можете приобрести низкокачественный китайский прибор, который вам будет демонстрировать на дисплее далёкие от истины величины. Такие «измерители» можно отличить по низкопробному качеству пластмассы, издающей резкий неприятный запах, по корпусу, детали которого не подогнаны друг к другу (щели), и, конечно же, по низкой стоимости. Практикум: измеряем нагрузку на сеть в квартире. Включаем токоизмерительные клещи поворотом рукоятки на отметку АСА-200. Раскрываем клещи и охватываем ими изолированный провод на вводе в квартиру, после чего фиксируем показания на табло прибора.
Исходя из этого, можно осуществить проверку работы прибора учёта электроэнергии, проверить соответствие вводного кабеля фактической нагрузке и многое другое |
Открываем капот автомобиля, далее берем клещи. На измерительном приборе нужно выставить измерение силы постоянного тока. На экране сразу появятся какие то цифры, но на всех токовых клещах есть обнуление и нужно сбить эти цифры. Прибор готов к измерению.
– без разрыва токовой цепи и без нарушения ее работы. Соответственно измеряемым величинам существуют клещевые амперметры, ампервольтметры, ваттметры и фазометры.
1, а).
Чтобы определить нагрузку однофазной сети, осуществляется замер на вводном кабеле, полученное значение тока в амперах умножается на напряжение в сети и косинус угла между фазами (cos ?). Если отсутствует реактивная нагрузка (мощные индуктивные элементы, дроссели, двигатели), то последнее значение принимается равным единице (cos ? = 1).
Переключатель пределов установить в положение, соответствующее измеряемому диапазону.
Вторичная обмотка, имеющая больше количество витков, намотана на разъемный магнитопровод и находится в самих клещах. К вторичной обмотке подключен амперметр.
| Чтобы обеспечить работу в труднодоступных местах, современные токовые клещи обычно оснащаются кнопкой, фиксирующей показания. |
Таким образом, если охватить проводник и нажать кнопку, то после размыкания магнитокопровода на экране прибора сохранится зафиксированное измеренное показание прибора.
По токоведущей части, которая охвачена магнитопроводом, проходит переменный ток. В магнитопроводе создается переменный магнитный поток, в результате которого во вторичной обмотке возникает электромагнитная индукция – по ней (вторичной обмотке) начинает протекать ток, который измеряется амперметром.
Современные токоизмерительные клещи выполняются по схеме, в которой сочетается трансформатор тока и выпрямительный прибор. Она позволяет выводы вторичной обмотки присоединять к измерительному прибору через набор шунтов, а не напрямую.
Как пользоваться токоизмерительными клещами
Как измерить нагрузку сети в квартире?
Переключатель диапазонов устанавливается в положение АСА 200.
Раскрыв токовые клещи, на вводе в квартиру охватить ними изолированный провод, зафиксировать показания, которые появились на экране прибора.
Полученная величина умножается на напряжение сети 220 В, косинус берется равным единице.
Пример. Допустим, прибор показывает 6А. Это значит, что нагрузка сети квартиры составляет:
Совет
Р = 6 · 220= 1320 Вт = 1.32 кВт.
По этим данным можно проверить правильность работы счетчика потребляемой электроэнергии, соответствие фактической нагрузке вводного кабеля и др.
Маленькая хитрость при измерениях
Как можно измерить небольшой ток с помощью электроизмерительных клещей?
Для того, чтобы измерить токоизмерительными клещами небольшую силу тока, необходимо провод, на котором нужно узнать ток, намотать несколько раз на разомкнутый магнитопровод. Предел измерений установить на минимальное значение.
Для того, чтобы определить фактическое значение тока, необходимо показания прибора разделить на количество витков провода, намотанного на магнитопровод.
| Необходимо понимать, что так можно делать, если провод изолирован. При этом наматывать нужно аккуратно не перегибая сам провод. |
Фото подсказки по нашей теме
Источник: http://kakdigita.blogspot.com/2014/10/blog-post_594.html
Работа с токоизмерительными клещами
При выполнении ремонтных работ зачастую приходится замерять ток в действующих электрических сетях под напряжением. Это делает возможным диагностировать оперативную схему и вовремя ликвидировать возникшие недостатки.
Иногда анализ электрических цепей приходится делать, не отключая токоведущую линию. На этот случай существует специальный прибор – токоизмерительные клещи. В отличие от остальных измерительных инструментов, данный прибор отличается своим удобством в применении и точностью показаний.
Кроме этого, такие клещи применяются для измерения электрических линий, имеющих большую силу тока, в этом случае мультиметры не справятся ввиду своего малого сечения.
Разновидности токовых клещей
Существуют несколько видов токоизмерительных клещей. Различают аналоговые, цифровые и устройства высоковольтного типа.
Аналоговые токоизмерительные инструменты имеют табло со стрелкой и шкалой. Они реагируют на любое изменение напряжения, но показатели, полученные во время замеров не достаточно точны. Преимущество его состоит в том, что для его работы не требуется источник питания.
Цифровые – более удобная модель, работает от дополнительного источника питания. Показания моментально можно увидеть на табло.
Третий тип создан для измерения более высокого напряжения.
Кроме того токоизмерительные клещи бывают одноручные и двуручные. Отличительной особенностью друг от друга является количеством ручек и высотой измеряемого напряжения. В первом случае — применяются в сетях с напряжением до 1кВ, а второй тип – эксплуатируются в электрических сетях напряжением от 2кВ до 10кВ.
Критерии выбора
При покупке данного прибора нужно доверять только специализированным магазинам. Во-первых, в них продаются более качественные инструменты, а во-вторых, выбор помогут сделать специально обученные люди. При выборе данного устройства следует соблюдать ряд правил.
Необходимо определиться для каких токоведущих линий приобретается прибор. В этом случае нужно обратить внимание на маркировку: AC – замеры переменного тока, DC – постоянного, а ACDC – для измерения обоих типов.
Вид выбираемого прибора будет зависеть от диаметра провода.
Качество материала, из которого произведен прибор, должен защищать от поражения электрическим током и быть крепким в случае падения.
Также нужно обратить внимание, в каких величинах прибор выдает результат: мА, А, АС.
Специалисты рекомендуют не покупать приборы, имеющие множество функций.
Перед применением необходимо произвести пробный замер и определить правильность показаний.
Кроме того, для применения тестера в быту лучше приобрести прибор, умеющий измерить сопротивление, напряжение, а также прозвонить электрическую сеть.
Вдобавок следует тщательно изучить технические характеристики приобретаемого прибора.
Правила безопасности при работе
Замеры электроизмерительными клещами в токоведущих линиях свыше 1000В должны производиться двумя лицами, первое из которых имеют группу допуска не ниже четвертой, а второй – третьей. В электросетях до 1000В измерительный процесс разрешается проводить одному человеку, который имеет третью группу допуска.
Также измерять необходимо в диэлектрических калошах, с использованием резиновых диэлектрических перчаток.
Запрещается прикасаться к токоведущим элементам голыми руками. Нужно помнить, что высокое напряжение опасно для жизни и может привести к тяжелым последствиям.
Обратите внимание
Если данная работа приводит в замешательство, то лучше всего обратиться за помощью к специалисту.
Данный измерительный инструмент должен проходить периодическую аттестацию в специальной лаборатории. После такой процедуры на приборе ставится штамп, который имеет срок использования тестера.
Использование токоизмерительных клещей
Настоящий инструмент быстро и просто позволяет производить замеры тока в электролинии. Для этого необходимо переключатель перевести в положение, соответствующее величине тока. Для правильного надевания клещи следует раздвинуть и одеть на провод. Тестер приходит в замкнутое состояние путем опускания ручки. Результат фиксируется, и прибор убирается таким же образом.
Процесс измерения допускается производить даже на неизолированных участках электроцепи. Кроме того важно знать, что измерения происходят только на одном проводе или шине по очереди. На табло появляется полученный результат. При работе в труднодоступных местах включается кнопка фиксации и результат можно посмотреть позже.
В случае если прибор показывает некорректные показатели, необходимо переключатель поставить на соответствующий диапазон.
Токоизмерительные клещи можно использовать в качестве вольтметра. Чтобы замерить напряжения нужно концы проводов вставить в гнезда клещей. Переключатель при этом перевести в режим замера напряжения.
Вторую пару концов присоединить к клеммам и снять показание. Для измерения сопротивления в системе измерительный прибор используют как простой мультиметр.
Также данным прибором, возможно, косвенно измерить мощность потребляемой энергии. Для этой цели требуется узнать силу тока и существующее в цепи напряжение. Умножение этих двух показателей это и будет мощностью.
Кроме этого такими клещами можно узнать наличие либо отсутствие посторонних потребителей. На вводном кабеле присоединить прибор в режиме измерения нагрузки, предварительно отключив все имеющиеся электроприборы.
Если результат будет равен нулю, то утечки тока не происходит.
Преимущества и недостатки
Плюсы данного измерительного инструмента:
- позволяет производить замеры в малодоступных местах;
- наличие фиксирования результатов;
- малогабаритные размеры прибора;
- измерения высоковольтных линий;
- точность показателей.
При наличии преимуществ у токоизмерительных клещей имеются и недостатки:
- приборы плохого качества будут показывать ложные показания;
- для более точных результатов необходимо правильно расположить тестер;
- устройство должно использоваться в строгом соответствии с инструкцией.
Источник: https://uzotoka.ru/instrumenty/rabota-s-tokoizmeritelnymi-kleshhami.html
Как пользоваться токовыми клещами »
Основная задача электроизмерительных клещей измерение тока без разрыва проводника, современные приборы обладают функциями измерения напряжения, емкости, температуры, мощности и т.
д. Принцип измерения основан на токовом трансформаторе или эффекте Холла.
Токовые клещи, работающие на принципе трансформатора тока, измеряют только переменный ток, т.к. трансформатор не пропускает через себя постоянный ток. Первичная обмотка это провод, обхватываемый токовыми клещами, а вторичная внутри токовых клещей с токовым датчиком.
Обхватить несколько витков одного проводника, то на вторичной обмотке ток во столько же раз увеличится. Это удобно для измерения небольших переменных токов, при этом нужно разделить полученное значение тока на количество витков.
Важно
Внешне токовые клещи, работающие на трансформаторе тока, отличаются отсутствием насечек на губках и диапазона постоянного тока.
Токовые клещи, работающие на эффекте Холла, измеряют и постоянный и переменный ток. Принцип работы на эффекте Холла основан на измерении напряжения на гранях полупроводниковой пластины, через которую протекает постоянный ток, помещенной в магнитное поле перпендикулярно к ней.
Магнитное поле образуется вокруг проводника, который обхватили токовыми клещами.
Изменение тока в проводнике, вызывает изменение магнитного поля вокруг проводника, что вызывает изменение напряжения на чувствительном элементе Холла. Напряжение чувствительном элементе преобразуется и выводится на экран в виде значения тока. Для токовых клещей, работающих на эффекте холла, важно располагать проводник перпендикулярно к губкам токовых клещей.
Измерение тока
Для работы на нашем приборе APPA 133 выберем режим переменного тока А~ обхватим один провод. Выбор диапазона измерения в APPA 133 автоматический, в других приборах возможно необходимо выбрать диапазон. Если размещать проводник не перпендикулярно или не по рискам, то погрешность показаний увеличивается до 3 %.
Для измерения броскового переменного тока необходимо выбирать режим “inrush current”, например в случае измерения пускового тока электродвигателя. Для измерения макс мин тока выбираем соответствующий режим.
При включенной печке максимальный ток 8,47 А.
Если обхватить сразу два провода, то токовые клещи покажут ноль, т.к. сумма токов двух проводников с разной полярностью равна нулю.
Если показания прибора не ноль, то имеется ток утечки или значение находится в пределах погрешности прибора. При измерении нескольких проводов одновременно значение тока будет суммой токов всех проводов.
Утечка тока может проявиться например, если вода из крана бьет током, нужно проверить ток утечки электрического бойлера.
Измерение напряжения
Для измерения постоянного и переменного напряжения выставим переключатель на V. Наш прибор имеет автоматический выбор диапазона, а так же позволяет измерять частоту. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах. У APPA 133 имеется защита от высокого напряжения более 1000 В.
Видим напряжение 221,1 В, частота 49,97 Гц.
При включенной печке видим что напряжение упало до 211,1 В, частота не изменилась. Произошло это из-за того что сечения проводов не хватает на мощность печки, что вызывает перегрузку и нагрев проводов.
Необходимо поменять провода на более толстого сечения.
Измерение потребляемой мощности
Полная мощность (В*А) равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. Реактивная мощность (Вар) равна произведению напряжения и тока, умноженному на синус угла сдвига фаз между ними. Если нет потребителей с реактивной мощностью (двигатели, трансформаторы), то полная мощность нагрузки будет равна активной.
Активная мощность вычисляется в приборе по формуле произведение напряжения на ток. Если прибор не позволяет измерять мощность, то полученный ток умножим на 220 В и получим мощность нагрузки. Для измерение активной мощности с помощью APPA 133 переводим переключатель W~. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах.
Вставляем щупы в розетку и обхватываем проводник.
Активная мощность потребления компьютера 28 Вт, а при включенной печке потребляемая мощность повысилась до 1728 Вт (~=211,1 В * 8,47 А). В APPA 133 так же можно измерить коэффициент мощности, отрицательное значение говорит о емкостном характере нагрузки (ток опережает напряжение), положительное значение говорит о индуктивном характере нагрузки (ток отстает от напряжения).
Выбрать токовые клещи можете в каталоге.
Источник: https://deomera.ru/stati/kak-polzovatsya-tokoizmeritelnyimi-kleshhami
Как пользоваться измерительными клещами
Получить значение основных электрических параметров можно с помощью определенных приборов. Одним из таких устройств являются специальные клещи, позволяющие снимать показатели без разрыва цепи.
Данные «умные» приборы очень часто используются, так как позволяют получать несколько видов параметров. Приобрести измерительные клещи можно практически в любом специализированном магазине, где также сразу можно получить консультацию к их применению.
Основные характеристики
Измерительные клещи представляют собой специальный механизм, позволяющий определить силу переменного тока без разрыва основной цепи.
Состоит данное изделие из нескольких основных компонентов:
- магнитопроводов, которые могут определенным образом открываться и смыкаться;
- переключателя диапазонов;
- дисплея;
- выходных разъемов для щупов;
- кнопки фиксации токовых измерений.
Измеряющие клещи можно также применять в качестве обычного мультиметра, что делает их конструкцию универсальной. На каждом виде устройства должно быть указано категорию безопасности и величину максимально измеряемого тока.
Существует несколько видов клещей, что позволяет использовать их в определенных сетях.
Проведение измерений
Работа с измерительными клещами не представляет особой сложности, но требует выполнения основных правил безопасности. Перед тем как приступать, обязательно следует надеть защитные перчатки и обувь, а под ноги постелить диэлектрический коврик.
Процесс измерения состоит из нескольких этапов:
- Сначала следует установить определенный диапазон измерения. Он зависит от того в какой сети вы работаете и какие параметры планируете получать. Более подробно об этом можно узнать в инструкции производителя.
- Затем, нажав специальную кнопку, открываем магнитопроводы и обхватываем ими один проводник. Выполнять замеры можно для постоянного и переменного тока (все зависит от модели устройства).
- После этого располагаем клещи перпендикулярно проводу и снимаем показатели с экрана.
Если вы попытаетесь замерять, таким образом, показания проводки от розетки, тогда вы должны увидеть 0. Этот показателя правильный, так как токи фазного и нулевого проводников аннулируют друг друга.
Если же вы увидели другое значение, то это указывает на утечку.
Измерять таким способом можно даже относительно малые показатели, что очень практично.
Нюансы использования токоизмерительных клещей можно узнать из этого видео:
Источник: http://postroyka.org/kak-polzovatsya-izmeritelnyimi-kleshhami/
Как пользоваться токоизмерительными клещами?
Если вы не знаете как пользоваться токоизмерительными клещами, то смело читайте данную статью. Здесь вы найдете инструкцию по их эксплуатации, снабженную подробными фотографиями. Тут я использовал модель, которая на данный момент оказалась у меня под рукой. Это токовые клещи Fluke 302+.
Данную инструкцию можно применить практически к любым подобным устройствам.
Как пользоваться токоизмерительными клещами?
Пользоваться данными устройствами очень легко. Конструкция токовых клещей позволяет проводить измерения на действующей электроустановке без каких-либо дополнительных монтажных работ и без разрыва цепи электропитания. Это является их огромным плюсом. Для измерения необходимо установить переключатель в нужное положение, обхватить клещами провод и зафиксировать показания тока.
Главная трудность в таких измерениях заключается в выделении отдельного одиночного проводника. Если клещами обхватить весь провод (фазный и нулевой проводники), то вы получите сумму токов, протекающих по обоим жилам. В идеале тут должен высветиться нуль, так как токи протекающие по фазному и нулевому проводникам равны по величине, но противоположны по направлению. Как показано на фотографии ниже вы ничего не узнаете и так измерять ток нельзя. Хотя если в таком положении клещи покажут какое-либо значение тока отличное о нуля, то это будет означать, что в данной цепи есть утечка, равная полученному значению.
Поэтому необходимо найти место, где данные проводники разделяются, и где есть возможность подлезть клещами. Например, в распределительном щитке в месте подключения фазы к автоматическому выключателю. К сожалению этого сделать можно не везде. Это является их небольшим минусом, но возможность измерения без разрыва цепи его полностью перекрывает, по крайней мере в моей деятельности.
Я работаю в связевых помещениях, где категорически запрещено обесточивать оборудование связи, поэтому токовые клещи являются единственным устройством, которым возможно померить ток и посчитать потребляемую нагрузку.
Как они устроены и какие бывают виды читайте в статье: Что такое токовые клещи и зачем они нужны?
Ниже инструкция описана на моделе Fluke 302+. Это качественные и хорошие токоизмерительные клещи, но они могут измерять только переменный ток. Постоянный ток другими моделями клещей измеряются аналогично как и переменный, только необходимо переключить их в режим измерения постоянного тока.
Перед любыми измерениями убедитесь, что ваша модель токоизмерительных клещей сможет для этого подойти. На них указано максимальное значение тока, которое можно ими измерить. В моем случае это переменный ток до 400А. Хотя такие большие токи вы у себя дома не встретите и поэтому дома подойдут любые модели.
Также на самих измерительных приборах указывается категория безопасности. В моем случае на моделе Fluke 302+ имеется маркировка:
- CAT III 600 V – это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения внутри оборудования при эксплуатации в составе стационарных систем напряжением до 600В, например распределительных панелей, фидеров и ответвлений, а также систем освещения крупных зданий.
- CAT IV 300 V – это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения от оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300В, например электрического счетчика, установки воздушной или подземной системы общего пользования.
Инструкция как пользоваться токоизмерительными клещами
- Находим место, где можно свободно обхватить клещами одиночный проводник.
- Переводим ручку переключения режимов измерения в нужное положение. В сети переменного тока на указатель A~ или AAC. В сети постоянного тока на указатель A- или ADC. Данные обозначения дополнительно дублируются на дисплее. Напомню, что мои клещи функцию измерения постоянного тока не поддерживают и поэтому на них данного обозначения нет.
- Нажимаем на кнопку раскрытия клещей.
- Обхватываем нужный проводник и устанавливаем клещи перпендикулярно плоскости провода.
- Отпускаем кнопку раскрытия клещей. Так замыкается цепь магнитопровода и происходит измерение тока.
- Записываем полученное значение тока на дисплее. Если его плохо видно, то можно результаты измерения зафиксировать, нажав кнопку “Hold”. Потом можно убрать клещи и увидеть измеренное значение тока. Оно будет показываться на экране пока вы не нажмете снова кнопку “Hold”.
Оно будет показываться на экране пока вы не нажмете снова кнопку “Hold”.Выше я описал основные функции токоизмерительных клещей, т.е. измерение тока без разрыва цепи. Думаю, что все понятно.
Для универсальности данного прибора практически все производители добавляют в его конструкцию дополнительные функции. Это возможность измерения других параметров, таких как напряжение, сопротивление и т.д. Об этом я расскажу в следующей статье: “Дополнительные функции токоизмерительных клещей”.
Сегодня нам так не хватает улыбок:
Сидят два электрика на столбе. Мимо них идет старушка.
Первый электрик:
– Бабуль, подай, пожалуйста, провод.
Старушка:
– Какой, милай, этот?
Электрик:
– Нет, бабуль, другой.
Старушка подает.
– На, сынок.
Первый электрик второму:
– Я же говорил, что “ноль” , а ты – “фаза”, “фаза” !!!
Токоизмерительные клещи – что это такое и как ими пользоваться
Правила измерений гласят, что вольтметр подключается к необходимому участку электрической цепи параллельно, а амперметр – последовательно.
Следовательно, чтобы замерить силу тока, надо искусственно создать разрыв цепи и подключить к нему измерительный прибор. Для упрощения и ускорения измерений используются клещи токоизмерительные, которые работают по принципиально другому методу – их устройство позволяет замерять интенсивность электромагнитного поля, что всегда возникает вокруг проводника.
Устройство токоизмерительных клещей
Изначально, электроизмерительные клещи представляли собой трансформатор, к которому подключён измерительный прибор – амперметр.
Клещи, которые являются видимой частью устройства, одновременно являются первичной обмоткой трансформатора. Если внутри неё поместить проводник, по которому протекает электрический ток, то благодаря электромагнитному полю он индуцируется на обмотку трансформатора. Далее ток переходит на вторичную обмотку, с которой уже снимаются показания амперметром.
Первые модели клещей создавались как дополнение к измерительным приборам, просто позволяющее удобнее контактировать с измеряемым участком цепи.
Показания амперметра, которые получались с их помощью, приходилось дополнительно пересчитывать, учитывая коэффициент трансформации, что указывался на приборе. Также сам принцип работы позволял измерять значения только переменного тока, так как с постоянным трансформатор не работает – чтобы его замерить нужно было пользоваться другими устройствами.
Современные приборы могут быть использованы как для переменного, так и как клещи для точного измерения постоянного тока, но в последнем случае на таких устройствах используется не амперметр, а датчик Холла, который напрямую улавливает наличие и напряженность электромагнитного поля.
Такие модели несколько дороже, но отличаются более высоким качеством и точностью работы.
Также использование измерительных клещей в паре с цифровым мультиметром избавляет оператора от необходимости вычислять измеряемое значение тока, так как калькулятор уже встроен в схему прибора.
Возможности токоизмерительных клещей
Если изначально клещи создавались как дополнение к профессиональным измерительным приборам, то дальнейшие возможности промышленности по миниатюризации и упрощении устройств сделали этот прибор относительно недорогим и доступным рядовым пользователям для бытового применения.
При этом сфера его использования постоянно растет и только стандартные задачи, которые можно выполнять с его помощью включают следующие пункты:
- Измерение силы тока в отдельно взятом проводнике, который мало того, что не отсоединен от схемы, но и находится под напряжением.
- Определение фактической мощности любого электроприбора в разные моменты времени и в зависимости от нагрузки.
- Определение фактической нагрузки на всю электросеть дома или квартиры «в реальном времени».
- Проверка электросети на предмет несанкционированного подключения.
- Проверка наличия утечки тока на корпус электроприбора.
Преимущества и недостатки
Токоизмерительные клещи получили широкое распространение благодаря ряду преимуществ, что определяют выбор в их пользу, при необходимости иметь «на подхвате» соответствующее устройство:
- Максимально возможная простота, размеры устройства и точность измерений.
- Возможность использование для замеров в высоковольтных цепях и микротоков.
- Принцип работы клещей позволяет создавать устройства различного дизайна и функционала.
- Простота интеграции с другими электроизмерительными устройствами. К примеру, очень эффективными показали себя токовые клещи, совмещенные с мультиметром – границы возможностей для бытового применения у таких устройств очень сложно себе представить, так как они могут быть укомплектованы датчиком температуры и прочими «плюшками», расширяющими функционал.
Устройство максимальное простое в использовании его освоение даже на интуитивном уровне доступно любому человеку мало-мальски знакомому с основами электротехники.
Используя электроизмерительные клещи надо учитывать некоторые присущие таким устройствам недостатки:
- Так как прибор реагирует на электромагнитное поле, то есть некоторая зависимость от положения провода внутри первичной обмотки (кольца) и его положения – желательно располагать клещи перпендикулярно измеряемому проводнику.
- Чувствительное устройство может быть очень восприимчиво к токам наводки, которые могут возникать при наличии большого количества проводников рядом с измеряемым.
- Простота схемы устройства открывает широкие возможности для изготовления некачественных клонов устройств зарекомендовавших себя производителей. Такие копии не комплектуются должными схемами защиты и точность их показаний оставляет желать лучшего.
Разновидности токовых клещей
В зависимости от используемой схемы и даже внешнего вида самого устройства, электроизмерительные клещи подразделяются на несколько типов:
- Стрелочные. Прибор аналогового типа, активной частью которого является одновитковый трансформатор переменного тока, а измерительный прибор подсоединен к его вторичной обмотке. Это одни из первых моделей токоизмерительных клещей – они отличаются невысокой стоимостью и наглядностью вывода результатов измерений в случае с переменной силой тока. Общий недостаток таких устройств – высокая чувствительность к механическим колебаниям – если прибор не находится на жесткой поверхности то результат измерения может быть показан неправильно. Также для использования таких приборов нужен определенный навык – зачастую приходится вручную переводить показания амперметра в реальные значения в соответствии с коэффициентом трансформации. Ещё такой прибор рассчитан на определённую частоту электрического тока.
- Цифровые. Вывод показаний на дисплей такого прибора определяется микроконтроллером, который автоматически производит все необходимые вычисления и (в зависимости от модели) может быть настроен на отображение непосредственно силы тока или мощности.
Ещё такой прибор рассчитан на определённую частоту электрического тока.- Мультиметр. Универсальное устройство класса все-в-одном – измерительные клещи встроены прямо в корпус прибора, что определяет удобство его использования. Количество функций и способов измерения определяется моделью мультиметра, поэтому правильным названием устройства будет не электрические клещи с мультиметром а наоборот. Зачастую такие приборы работают с датчиком Холла, поэтому их можно использовать как токовые клещи постоянного тока.
- Высоковольтные. Основное применение – электрические цепи, с током стандартной частоты и напряжением, превышающим 1 кВ. Такие устройства обладают повышенной устойчивостью изоляции и дополнительно могут крепиться на диэлектрической штанге, чтобы оператор не приближался вплотную к проводнику, с которого берутся замеры. Это специализированное профессиональное устройство, которое предназначено только для одной единственной функции – измерение переменного тока. При необходимости замерить силу постоянного тока используются другие устройства и методы.
Порядок работы с токоизмерительными клещами
Способы измерения с помощью токоизмерительных клещей в целом ничем не отличаются при использовании бытовых мультиметров (до 1000 Вольт) или профессиональных (свыше 1000 Вольт) приборов.
Рассчитанный на домашнее использование тестер с клещами будет иметь гораздо больше функций, а специализированным устройством в бытовых условиях чаще всего будет нечего измерять.
В зависимости от цели измерений, весь процесс с помощью клещей, совмещенных с мультиметром, будет проходить следующим образом:
- Среди проводов выделяются тот, с которого надо снять показания. Если обхватить клещами сразу несколько проводников, то результат измерения будет неправильным.
- На тестере выставляется необходимый режим и диапазон. Если измеряется переменный ток, то это будут литеры AC, а когда прибор поддерживает измерение постоянного, то DC. При этом, на шкале надо выбрать значение чуть больше того, которое планируется измерить. Если предполагаемая сила тока неизвестна, то начать измерения надо с самой большой шкалы.
- Клещи раскрываются и нужные проводник помещаются внутри. Для наиболее точного измерения провод желательно расположить по центру контура, перпендикулярно корпусу прибора.
- Измерение произойдет автоматически и на дисплее отобразятся результаты.
Полезные нюансы проведения измерений
Знание некоторых физических законов и особенностей строения прибора позволят расширить сферу его применения.
Если ток в проводнике очень маленький и тестер не может точно его определить, то можно «помочь» прибору, намотав проводник на одну из половинок клещей. В таком случае на дисплее отобразится сумма токов и чтобы узнать точное значение надо разделить полученный результат на количество витков.
Если ток больше того, что может показать тестер, то на дисплее отобразится единица. В таком случае надо выставить больший диапазон измерений и повторить замеры.
Обнаружить ток утечки получится и без поиска его наличия на заземляющем проводе (подсоединённому к корпусу прибора). Для этого можно воспользоваться способностью тестера показывать сумму токов нескольких помещенных в электроизмерительные клещи проводников. Если обхватить клещами сразу фазу и ноль, то на дисплее должен высветиться ноль, так как наведенные электромагнитные поля взаимно компенсируются (они должны быть одинаковыми по силе и различными по направлению). В случае наличия утечки, значения на дисплее будет отличным от ноля – если это так, то надо искать место пробоя изоляции на корпус.
Если на корпусе измерительного прибора есть кнопка «Hold», это поможет измерять ток в труднодоступных местах, к примеру, если тестером туда можно дотянуться, а дисплей при этом видно не будет. В таком случае надо обхватить токовыми клещами провод, нажать на эту кнопку и полученный результат зафиксируется на дисплее – теперь его можно посмотреть в удобном месте.
Что нужно учитывать при выборе устройства
На рынке представлено большое количество устройств, функционал которых заметно различается, что напрямую влияет на его стоимость. Приобретая клещи универсальные токовые, надо учитывать, что это всё-таки специализированный инструмент для определения силы тока в проводнике, находящегося под напряжением. Поэтому стоит для себя решить – нужны ли в этом приборе такие функции, к примеру, как проверка конденсаторов, диодов и транзисторов.
Все то же самое умеет делать обычный мультиметр, только его габариты и вес при этом гораздо меньше, но, это в любом случае дело вкуса.
Основные задачи, которые должен выполнять прибор:
- Измерение силы тока и напряжения (в идеальном варианте переменного и постоянного).
- Прозвонка проводов (желательно со звуковым сигналом)
- Определение частоты тока.
Желательные опции, которые в некоторых случаях облегчают работу:
- Фиксация результатов замеров – кнопка «Hold»
- Возможность выставления ноля – если соседние провода дают наводку.
- Возможность замера тока пускового броска, который в несколько раз больше номинального.
- Автоматический выбор диапазона при отображении результатов.
- Плюсом будет возможность подключения термощупа для измерения температуры.
- Большой дисплей с подсветкой.
Также в обязательном порядке надо обратить внимание на качество пластика, отсутствие на поверхности устройства металлических деталей и какие используются элементы питания (чтобы их можно было без проблем найти и заменить, в случае необходимости)
Наглядно про токовые клещи на видео:
Как итог – измерительные токовые клещи это устройство, значительно упрощающее работу профессионального электрика и домашнего мастера, который привык все делать своими руками. Использование прибора, в целом, не отличается от проведения измерений тестером или мультиметром – оно интуитивно понятно и доступно даже людям с минимальными навыками, но в ряде случаев понадобятся некоторые знания для интерпретации полученных результатов измерений.
Электроизмерительные клещи | Заметки электрика
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
В прошлых статьях мы с Вами познакомились с изолирующими клещами. Сегодня я подробно расскажу Вам про электроизмерительные клещи.
Прошу не путать эти два словосочетания, потому что это не одно и тоже. Впрочем, Вы сами сейчас убедитесь в этом.
Электроизмерительные клещи применяются для измерения величины тока в электроустановках напряжением до 10 (кВ), а также для измерения величины напряжения в электроустановках до 1000 (В) без разрыва контролируемой цепи.
Электроизмерительные клещи относятся ТОЛЬКО к основным средствам защиты в электроустановках до и выше 1000 (В).
Конструкция электроизмерительных клещей
Как выглядят электроизмерительные клещи, наверное, представляет практически каждый электрик.
В их конструкции нет ничего сложного.
Электроизмерительные клещи имеют встроенный трансформатор тока. У трансформатора тока магнитопровод является разъемным.
В качестве первичной обмотки служит проводник с измеряемым током. В качестве вторичной обмотки используется электроизмерительный прибор.
В настоящее время существуют большое количество электроизмерительных клещей различных типов и моделей. В зависимости от типа и модели клещей, электроизмерительный прибор бывает, как аналоговый (стрелочный), так и цифровой.
В данной статье в качестве примера я привожу электроизмерительные клещи М266 из своего перечня инструмента. Они мне нравятся своей простотой и надежностью.
Электроизмерительные клещи до 1000 (В) состоят из рабочей части и корпуса. В качестве рабочей части используется:
В качестве изолирующей части клещей используется сам корпус с упором и рукояткой.
Электроизмерительные клещи выше 1000 (В) состоят из:
- рабочей части
- изолирующей части
- рукоятки
В качестве рабочей части клещей используется магнитопровод, обмотка и электроизмерительный прибор, который бывает, либо съемным, либо встроенным в электроизоляционном корпусе.
Изолирующая часть электроизмерительных клещей выше 1000 (В) должна иметь длину не менее 38 (см), а рукоятка — не менее 13 (см).
Если честно, то мне ни разу не приходилось применять электроизмерительные клещи выше 1000 (В) в живую.
Испытания электроизмерительных клещей
Во время эксплуатации электроизмерительных клещей необходимо проводить им электрические испытания. Согласно Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках (ИПИСЗ), Приложение 8, периодичность испытаний электроизмерительных клещей составляет – 1 раз в 2 года (24 месяца), а продолжительность испытаний — 5 минут.
Испытательное напряжение 40 (кВ) подается между магнитопроводом и временным электродом, который установлен около ограничительного упора со стороны изолирующей части. Это относится к электроизмерительным клещам до 10 (кВ).
Для клещей до 1000 (В) испытательное напряжение 2 (кВ) подается между магнитопроводом и основанием рукоятки.
Как пользоваться?
Основное правило!!! Пользоваться электроизмерительными клещами до 10 (кВ) допускается ТОЛЬКО в диэлектрических перчатках.
При проведении замеров параметров цепи, электроизмерительные клещи требуется держать на весу. Запрещено наклоняться к электроизмерительному прибору клещей для снятия показаний.
В электроустановке до 10 (кВ) запрещается использовать выносные приборы, а также переключать пределы измерения. Чтобы переключить предел, необходимо снять клещи с токоведущей части.
Запрещено работать электроизмерительными клещами на опорах воздушных линий до 1000 (В), если клещи специально не предназначены для этого.
Ниже я покажу Вам как пользоваться электроизмерительными клещами.
Приведу наглядный пример. Допустим, что нам необходимо произвести замер величины переменного тока. Для этого нужно переключить предел клещей на «АСА», развести магнитопровод и обхватить проводник (провод), идущий на интересующую нас нагрузку. Электроизмерительный прибор клещей покажет нам величину тока в этом проводнике.
В своем примере я сделал немного иначе. На испытательном стенде для проверки релейной защиты, с помощью источника тока я навел в проводнике около 5 (А). Это видно по амперметру.
А теперь проверим с помощью электроизмерительных клещей ток в этом проводнике.
Измеренный ток с помощью электроизмерительных клещей составил 5 (А), что соответствует величине заранее наведенного тока.
Вместо электроизмерительных клещей можно применять мультиметр, или «тестер», как многие его называют. Для этого я Вам приготовил целый курс, состоящий из 3 частей:
P.S. Если Вам не совсем все ясно или есть что добавить, то пишите комментариях к данной статье. А также подписывайтесь на новые статьи с моего сайта (форма подписки находится в правой колонке).
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
Как пользоваться мультиметром с клещами
Практически у каждого мужчины в доме имеется небольшой набор инструментов, и среди них обязательно будет присутствовать мультиметр. Это привычный прибор, и как пользоваться им, знает почти каждый. А вот мультиметр с токовыми клещами уже диковинка.
Что это такое
В повседневной практике токовые клещи используют энергетики, когда нужно измерить силу тока в высоковольтных проводах без их разрыва и последующего подключения амперметра. Внешне они похожи на клещи, прикрепленные к мультиметру, отсюда и название.
На самом деле это токовый трансформатор с раздвижным магнитопроводом, во вторичную обмотку которого включен стрелочный или цифровой амперметр.
Длинные диэлектрические ручки нужны для безопасности. Принцип действия заключается в измерении тока проходящего через токовый трансформатор.
Устройство мультиметра с клещами следующее:
- усики клещей выполняют из трансформаторной или заменяющей ее стали и покрывают изоляцией;
- роль первичной обмотки трансформатора играет электрический провод, которые охватывают усики клещей. То есть, на первичной обмотке всего один виток;
- вторичная обмотка наматывается на эти же клещи, количество витков зависит от того, какие токи предполагается измерять. Обмотка спрятана под изоляцией.
На клещах указывается коэффициент трансформации. Выглядит примерно так: 100/5А. Это отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.
Амперметр, включенный во вторичную обмотку трансформатора, производит измерение тока, наведенного проводом, который охватывают клещи.
Виды
Электроизмерительные клещи бывают двух видов – до 1000 В и высоковольтные. В быту применяются клещи до 1000 В. В современных токовых клещах, для удобства пользователей, совместили функции амперметра для измерения переменного тока с другими приборами типа вольтметра, омметра и получился мультиметр с токоизмерительными клещами.
Кроме этого бывают измерительные клещи для постоянного и переменного тока, основанные на эффекте Холла. Если на тонкую полупроводниковую пластину подать электрический ток и при этом она располагается под прямым углом к какому-нибудь магнитному полю, то на концах пластины появляется напряжение. Оно пропорционально напряженности магнитного поля, действующей на пластину.
Использование эффекта Холла позволяет измерять как переменный, так и постоянный ток, так как датчик реагирует только на амплитуду напряженности, а направление поля для него значения не имеет.
Кроме этого, датчик реагирует мгновенно на изменение напряженности. Поэтому он может фиксировать и форму сигнала.
Конструктивно, измерительные клещи, основанные на эффекте Холла, ничем не отличаются от обычных, измеряющих при помощи трансформаторов тока. Для обычного пользователя это все тот же мультиметр.
Как измерять
Пользоваться мультиметром с клещами несложно. Вначале нужно выставить режим измерения переменного или постоянного тока. С помощью переключателя на мультиметре выбираются необходимый сектор с обозначениями режимов и останавливаются на шкале с предполагаемыми значениями.
После этого нажатием рычага клещи размыкаются. Исследуемый проводник вводится в область захвата, и клещи смыкаются. На дисплее высветятся показания прибора.
На некоторых тестерах с клещами есть специальная кнопка фиксирующая показание. Тогда достаточно нажать на нее для сохранения результата измерения. Это удобно при измерениях в труднодоступных местах.
Если прибор показывает 1, значит, величина тока превышает предел измерения, и нужно поставить переключатель на большее значение. Если показания 0 или близкие к нему, надо перейти на нижнюю шкалу.
Шкалу измерения надо выбирать так, чтобы показания прибора находились в области максимальных значений. В таком случае погрешность измерений будет минимальной.
Иногда, показания мультиметра с токоизмерительными клещами лежат близко к 0, но провести измерения необходимо. В этом случае используют простой способ. Проводник скручивают в несколько витков и клещами захватывают все провода. На приборе зафиксируется какое-то значение.
Его нужно разделить на количество проводов проходящих через клещи и получить искомое значение тока, проходящего через проводник.
Сделать самому
Если человек немного разбирается в электронике, имеет цифровой мультиметр, то можно довольно быстро сделать к нему дополнение. Для этого понадобится любой датчик Холла, в продаже они имеются, и ферритовое кольцо.
Кольцо раскалывают на две части, к одному концу крепится датчик, и к его контактам припаивают провода. Полукольца крепят к прищепке или чему-нибудь подобному. Концы проводов вставляют в гнезда мультиметра. Прибор переводится в режим милливольтметра.
Если в ферритовое кольцо поместить проводник, по которому протекает ток, то на милливольтметре можно будет наблюдать какие-то значения. В зависимости от используемого датчика, коэффициент преобразования напряженности магнитного поля в электрическое напряжение будет разным, но постоянным для конкретного датчика.
С помощью эталонных токов можно отградуировать шкалу. В результате получится простая и удобная приставка к мультиметру.
Как выбрать
На сегодняшний день, на рынке имеется множество тестеров с клещами и без них. Разброс цен не так уж и велик. Возникает проблема выбора. В первую очередь необходимо определиться, для чего он нужен, какие задачи он должен решать.
Если есть потребность в неразрушающем контроле, необходимо оперативно измерить токи на входящих проводах на даче или на счетчике, то приобретение мультиметра с токоизмерительными клещами будет правильным решением.
Если нужно замерить токи в электропроводке автомобиля, то придется приобрести прибор с датчиками Холла, хотя они немного дороже.
Кроме этого, мультиметры, в зависимости от производителя, могут измерять переменные и постоянные токи и напряжения, сопротивления, емкость, частоту, мощность.
Набор функций зависит от разработчиков аппаратуры. Но за универсальностью гнаться не нужно, это сказывается на цене и характеристиках тестера. Хорошо, если в комплекте с прибором идет подробная инструкция по эксплуатации. После учета всех факторов можно делать покупку.
Как пользоваться токовыми измерительными клещами
Лень всегда была двигателем прогресса. В случае с прибором для измерения тока было также. Во время измерения тока амперметр включается в электрическую цепь последовательно. А это значит, что для измерения тока, нужно разомкнуть электрическую цепь, то есть вмешаться в ее работу. Во-первых, это занимает много времени. Во-вторых, существует достаточно большой риск поражения электрическим током во время проведения измерений. Более того, измерительный прибор вносит в электрическую цепь собственное сопротивление, в частности сопротивление щупов. Чем больше номинал тока, тем более ощутимое это влияние.
Идея измерения тока без разрыва электрической цепи была успешно реализована в измерительном приборе, который вскоре получил название «токоизмерительные клещи». Такой прибор позволяет легко измерить ток без необходимости размыкать исследуемую цепь.
К тому же можно проводить измерения на установке или оборудованию, которое работает. Прибор также позволяет измерить ток проводника, который находиться в изоляции.
Он не вносит собственное сопротивление в электрическую цепь и не влияет на результат измерений.
Современные измерительные приборы, конечно, кардинально отличаются от самых первых токовых клещей. Однако (собственно из-за этого прибор и получил свое название), сам механизм прибора, очень похож на механические клещи, практически не изменился. Это обусловлено тем, что прибор должен «обхватить» проводник, по которому протекает ток. А сделать это можно следующим образом:
Типы и принцип работы токоизмерительных клещей
Все токоизмерительные клещи условно можно разделить на 2 типа:
- Клещи для измерения переменного тока.
- Клещи для измерения постоянного и переменного тока.
Такая классификация обусловлена типом датчика, который используется для измерения тока.
Приборы первого типа построены на принципе одновиткового трансформатора тока.
Измеряемая шина или проводник исполняют функцию первичной обмотки, а вторичная многовитковая обмотка (к которой подключен амперметр) намотана на раскрывающийся магнитопровод прибора.
Переменный ток в проводнике создает переменный магнитный поток в магнитопроводе прибора, в результате чего во вторичной обмотке токоизмерительных клещей возникает ЭДС.
В замкнутой вторичной обмотке возникает ток, который измеряется амперметром. Прибор обрабатывает полученные данные и выдает на дисплей результат измерений тока в удобном для пользователя виде. К преимуществам таких приборов относят их простую конструкцию и доступную цену. Но есть и очевидные недостатки, например, возможность измерять только переменный ток.
В конструкции приборов второго типа используется чувствительный элемент абсолютно иного действия, принцип работы которого основан на эффекте Холла. Чувствительным элементом, или же датчиком Холла, называют устройство, с помощью которого измеряют величину магнитного поля.
В случае токоизмерительных клещей, это магнитное поле, образованное проводником, по которому протекает ток. Датчик Холла представляет собой полупроводниковую прямоугольную пластину, к которой подсоединены четыре вывода.
Схематически, чувствительный элемент датчика Холла показан на рисунке ниже.
Эффект Холла можно представить так. Пускай чувствительный элемент имеет форму прямоугольной пластины длиной l, шириной d и толщиной b.
Если вдоль этой пластины пропустить электрический ток J, а перпендикулярно плоскости пластины создать магнитное поле B, то на ее боковых поверхностях в направлении CD возникнет электрическое поле, которое называют полем Холла.
На практике, поле Холла характеризуется разницей потенциалов, которую измеряют между симметричными точками С и D на боковых поверхностях чувствительного элемента.
Эта разность потенциалов называется Холловскою разностью потенциалов Uхол или ЭДС Холла εхол. Объясняется эффект Холла тем, что в магнитном поле, на электрические заряды, которые двигаются, действует сила Лоренца. ЭДС Холла (или Uхол) пропорциональна силе тока, индукции магнитного поля, и обратно пропорциональна толщине чувствительного элемента и концентрации носителей тока в нем.
Принцип роботы датчика Холла
На рисунке ниже показана характерная зависимость Uхол от магнитного поля в случае постоянного тока. Если магнитное поле отсутствует, ЭДС Холла равна нулю.
Но в результате разных различных факторов и явлений (например, несимметричное расположение выводов датчика), измерительный прибор может показать некоторую разность потенциалов Uо на выходе датчика Холла, даже при отсутствии магнитного поля.
Для того, чтобы исключить эту ошибку, величину Uо следует вычесть из измеренной разности потенциалов в магнитном поле.
Обратите внимание, датчик Холла измеряет перпендикулярную (к плоскости датчика) величину вектора магнитного поля. Поэтому, если нужно измерить максимальное значение магнитного поля, датчик Холла, а соответственно и измерительный прибор (токоизмерительные клещи), необходимо ориентировать в магнитном поле соответствующим образом.
Для изготовления датчиков Холла используют определенные полупроводники, которые имеют высокую чувствительность к воздействию магнитного поля, например, InP, InSb, GaAs, Ge, Si.
Чувствительные элементы могут быть миниатюрных размеров, например, 1х1х0.5 мм. Именно это позволяет сделать измерительный прибор компактным и удобным для пользователей.
Конструкция чувствительного элемента токоизмерительных клещей представлена на фото ниже.
Последовательность процесса измерения тока
Измерения тока с помощью клещей необходимо проводить в такой последовательности:
- Поворотный переключатель устанавливаем на необходимый диапазон измерений (постоянный или переменный ток – если клещи имеют автоматический выбор). Прибор включается одновременно с выбором диапазона. Если номинал тока заранее неизвестен, начинать измерения необходимо с самого большого диапазона, постепенно его уменьшая в случае необходимости.
- Раскрываем клещи, нажимая на рычаг.
- Закрываем клещи и обжимаем проводник. Казалось бы, это самый простой шаг. Но необходимо учесть некоторые нюансы. Во-первых, обжать нужно только один проводник, ток которого хотите измерить. Если обжать 2 жилы провода (или 2-х жильный кабель в изоляции), результатом измерений будет «0», поскольку токи этих двух проводников имеют противоположные направления. Магнитное поле, образованное током одной жилы провода будет компенсироваться магнитным полем второй. Во-вторых, провод нужно разместить максимально по центру магнитопровода токовых клещей. В таком случае, результат измерения будет самым точным.
- Считать результат.
- Обработать результаты измерений.
правильно / неправильно
Дополнительные функции
Но это еще не всё. Современные токоизмерительные клещи могут помочь измерить не только ток.
Измерение напряжения, сопротивления, емкости, температуры и частоты, проверка проводимости, тестирование диодов – всё это под силу современным токоизмерительным клещам.
Можно сказать, что токоизмерительные клещи – это своего рода цифровой мультиметр с возможностью бесконтактного измерения тока. Как и в мультиметре, измерения этих параметров проводятся с помощью контактных щупов.
Кроме того, на подобии цифровым мультиметрам, токоизмерительные клещи имеют дополнительные функции для удобства пользования и обработки результатов:
- Функция HOLD – удержание данных. Используется для того, чтобы зафиксировать, то есть «заморозить» результаты измерений на дисплее прибора (например, если измерения проводятся в труднодоступных местах) для дальнейшей обработки.
- Функция MAX/MIN – прибор фиксирует самые большие или самые маленькие показания за время проведения измерений. Используется для некоторых измерительных задач.
- Функция REL – относительные измерения, то есть, обнуления начального значения. Функция REL особенно актуальна для клещей постоянного/переменного тока. Дело в том, что чувствительный элемент, функцию которого выполняет датчик Холла, чрезвычайно чувствителен к внешним магнитным полям. На дисплее прибора, еще до проведения измерений, фиксируются определенные ненулевые показатели. Это обусловлено воздействием внешних магнитных полей. Поэтому для получения достоверных результатов, перед проведением измерений показания обязательно надо обнулять. Начальные показания прибор принимает за «ноль», и все дальнейшие измерения проводятся относительно этого опорного значения.
- Подсветка дисплея – для работы в условиях недостаточного освещения. Как правило, кнопка обозначается символом «☀». Подсветку можно включить или выключить в зависимости от условий и освещения. Некоторые приборы оборудованы фонариком для освещения труднодоступных объектов, на которых будут проводиться измерения.
- Функция NCV – бесконтактная индикация напряжения. Эту функцию имеют только некоторые модели токоизмерительных клещей. С ее помощью можно отследить трассу прокладки скрытой проводки, или же определить находится ли определенный провод под напряжением. Значение напряжения нужно замерить с помощью щупов в соответствующем режиме.
- Тестирование диодов и проверка проводимости – функции, которые позволяют определить работоспособность диодов и установить целостность электрической цепи.
Рекомендации и меры безопасности
Токоизмерительные клещи можно использовать в закрытых электроустановках, или же в открытых электроустановках в сухую погоду.
Измерения можно проводить как на изолированных участках, так и на проводниках без изоляции. Человек, который проводит измерения, должен использовать диэлектрические перчатки и находится на изолированной поверхности.
В основном, эти правила безопасности касаются измерения токов большого номинала.
Для измерения малых токов можно намотать несколько витков провода, ток которого надо измерить, на магнитопровод клещей. Чтобы получить значение тока провода, результат необходимо разделить на количество витков.
В этой статье мы рассказали о принципе работы, особенностях пользования и функциях токоизмерительных клещей на примере нескольких «младших» моделей производителя UNI-T с базовым набором способностей. «Старшие» модели, помимо вышеупомянутых функций, помогут измерить пусковые токи, мощность, коэффициент мощности, фазовый угол, активную энергию и установить порядок чередования фаз.
Подобрать и купить токоизмерительные клещи известных производителей можно в магазине инструментов «Мастерам». Наши специалисты будут рады вам помочь и ответить на любые вопросы.
Как измеряют ток токовые клещи
Сегодня мы поговорим про интересный прибор, без которой бойцы электротехнического фронта как без рук, а именно про токовые клещи или измерительный трансформатор тока.
Еще со школьного курса физики мы знаем, что ток большой силы чрезвычайно опасен для здоровья. Тем не менее, различными устройствами можно замерять постоянный и переменный ток до 5-20 ампер. А как быть, если значение достигает 100, 200 или даже 1000 ампер? Или даже больше ? Специально для этого были придуманы токоизмерительные клещи.
Различные из них устроены по-разному. Простые, которые способны измерить только переменный ток имеют более простую конструкцию, нежели способные измерять и постоянный, тоже.
У простых устройств, собственно сами захваты замыкаются, создавая с проводником, по которому течет переменный ток, своеобразный трансформатор. Ведь по сути они становятся вторичной обмоткой, в которой наводится ЭДС которая создается при взаимодействии c проводником, по которому идет ток, переводят аналоговое значение в цифровой результат и отображают на дисплее.
Ведь ЭДС возникающая в проводнике получается пропорциональной току, протекающему через него.
Что особенно важно, не имеет значения, есть изоляция кабеля, заводская, или меряется оголенный провод, ведь для электромагнитного излучения нет преград. Исключением может быть экранированный силовой кабель с бронезащитой. С таким не справится даже мегаомметр.
Алгоритм измерения
Но не важно, какие клещи у вас в наличии, принцип измерения остается одним и тем же:
- Включите в режим измерения, ну, например, переменного тока, так как он чаще всего встречается в быту.
- Выберите максимальный предел измерения, чтобы не ошибиться. Для разновидностей с автоматическим выбором пределов, так называемых автоматов, этот шаг можно пропустить.
- Замкните на проводе. Если провод закручен — полученное значение нужно будет поделить на количество витков провода.
- Снимайте показания!
Приборы, которые могут измерять переменный и постоянный ток устроены иначе. У них захваты не замыкаются, а измерения тока производятся с помощью специального устройства — датчика Холла. Этот сенсор способен регистрировать эффект Холла — изменение направление движения заряженных частиц в проводнике при прохождении через определенное магнитное поле.
Из-за наличия датчика Холла, приборы, которые способны контролировать переменный+постоянный ток, стоят гораздо дороже простых.
Где возникает потребность в замерах больших значений постоянных токов ? К сфере электротехнического хозяйства это точно не относится, поскольку в войне двух гениев Эдисона и Теслы, все таки победил ток переменный, как такой, который позволяет передавать огромные мощности на серьезное расстояние с минимальными потерями.
А вот с токами в 100-200 ампер каждый день сталкиваются сотни миллионов людей по всему миру.
Не верите ? Не можете представить где ? А именно столько потребляет стартер, вращая коленчивый вал в момент запуска ДВС, потребляя энергию от аккумулятора. Вот там и потребуются при диагностике и ремонте измерение серьезных величин постоянного тока при помощи клещей постоянного тока.
Мы рассказали про 2 модели, но есть и еще и третья разновидность — так называемые гибкая токовая петля. Или по простому с измерительной проволокой.
Совсем далеко от классики ! Никаких захватов здесь нет. И как вообще обхватывать кабель ?
- Диаметр петли составляет менее 10мм, именно поэтому они называются гибкими.
- Слева и справа измерительные проводники входят в корпус, с помощью контактных разъемов. Следовательно один из концов может отсоединяться.
- А вот когда он отсоединен, то легко «опоясать» силовой кабель, опять вставить в разъем и начать измерять.
Хотите спросить зачем такие сложности и морочить голову ?
А как интересно электрику обхватить силовой кабель диаметром 70 мм ? А если сразу нужно измерить ток в нескольких из них. Традиционные захваты «сдадутся» и придется обратиться к гибким токовым петлям.
Кстати как следствие замеров током в проводниках большого сечения, диапазон у таких модификаций рекордный и достигает 3000 ампер.
Как видим, измерять ток с помощью этой штуки совершенно не сложно. Самые простые, измеряющие только переменный ток довольно дешевые.
А вот измерители тока, которыми можно измерить и постоянный ток или с гибким захватом, будут стоить в несколько раз дороже из-за более сложной конструкции.
Кстати, довольно часто рассматриваемые в статье клещи можно использовать и в качестве мультиметров, так как они могут измерять постоянное и переменное напряжение, сопротивление и делать прозвон.
Как устроены токовые клещи
Токовые клещи – просто необходимая вещь для электрика. Они могут выполнять те же самые функции, что и мультиметры, то есть измерять напряжение, сопротивление цепи и прочие параметры. Однако, они несправедливо не пользуются спросом, поскольку вещь действительно нужная.
Токовые клещи – это трансформатор с амперметром, они позволяют определить силу тока, а также другие характеристики, чтобы электрическая цепь при это не была разорвана. Само устройство представляет собой первичную обмотку трансформатора.
С расположенным внутри проводником, который позволяет току индуцироваться на обмотку из-за возникновения электромагнитного поля. После этого вторичная обмотка, куда затем попадает электроток, передает показания на амперметр. Здесь обязательно нужно учесть коэффициент трансформации.
Данная информация применима для токовых клещей при переменном токе, поскольку трансформатор с постоянным током работать не будет.
Те токовые клещи, которые представлены на современном рыке, используются и для постоянного тока. Вместо амперметра устанавливается датчик, который измеряет напряженность электромагнитного поля.
Эти модели немного дороже по цене, но их качество выше и в работе они более точны. И помимо этого, токоизмерительные клещи в соединении с мультиметром позволяют определить силу тока, потому что в прибое уже есть встроенный калькулятор.
Создание токовых клещей изначально планировалось для поддержки ими измерительных приборов, которыми пользовались специалисты, однако в ходе времени их устройство постепенно менялось, и сам прибор стал доступен к самостоятельному использованию. Кроме того, электрические клещи стали незаменимы в применении в быту, и его стоимость стала не так велика.
Токовыми клещами можно измерить следующие показатели:
- Какая нагрузка на сеть имеется в настоящее время, например, в квартире.
- Выявить несоответствие показаний различного рода оборудования, сравнивая показания на этом оборудовании и показания, полученные при измерении клещами.
- Определить мощности бытовых электроприборов, а также любых других, используемых в хозяйстве.
- Путем контроля домашней электрической сети не допускать сторонние подключения.
- Выявить значение силы тока в одном из проводников, который является частью электрической цепи, при этом не вмешиваться в работу всей схемы.
- Найти где происходит утечка тока.
Разновидности токовых клещей
Токовые клещи подразделяются на следующие типы:
- Стрелочные – одни из самых первых моделей. Они чувствительны к каким-либо колебаниям, что является главным их недостатком, поэтому важно, чтобы прибор лежал на жесткой поверхности и не двигался. Более того, чтобы получить реальные значения замеров нужно с использованием коэффициента трансформации сделать перевод показаний.
- Цифровые – можно произвести настройки на нужный параметр (сила тока, мощность) и встроенный микроконтроллер выдаст показания на дисплей автоматически, сам произведя все вычисления.
- Мультиметр – универсальный прибор. Очень удобны тем, что клещи уже встроены в корпус. В зависимости от модели мультиметра существует много дополнительных функций и способов измерений.
- Высоковольтные – зачастую крепятся к штанге, чтобы произвести замены и не приближать очень близко к проводнику. Единственная функция этого вида – измерять переменный ток.
Принцип работы токовых клещей
Принцип работы токовых клещей заключается в том, что если между его захватами установить проводник, то электромагнитное поле изменится под действием тока, проходящего по этому проводнику. И затем, пройдя через первичную и вторичную обмотки, на прибор будут переданы показания.
Токовые клещи, предназначенные для напряжения до 1000 Вольт, совершенно не отличаются от клещей для высоковольтных цепей. Измерение тока токовыми клещами имеет следующий алгоритм.
Для начала определяем на электрической схеме, к какому проводу будем присоединять токовые клещи для снятия параметров. Обязательно нужно выбрать именно один провод, поскольку если их будет больше, то замеры будут некорректными. На приборе выставляем тот режим измерения, который необходим нам для решения существующей задачи. Кроме этого, нужно будет еще и определить шкалу.
В том случае, если информация о ней отсутствует, следует выбрать наибольшую. Затем раскрывая клещи, обхватываем провод. Его расположение должно быть строго перпендикулярным той плоскости, в которой расположились клещи. Идеально, если проводник будет расположен в самом центре контура. Автоматически произойдет измерение нужного нам параметра, и результат высветится на дисплее.
Стоит отметить, что если величина тока слишком мала, и определить ее не получилось, то проводник можно намотать на половину токовых клещей и провести замер вновь. При появлении значения нужно его разделить на то число витков, которое было сделано.
В том случае, если высветится значение единицы, то нужно сделать переключение на другой диапазон, поскольку ток превышает этот показатель.
Преимущества и недостатки токовых клещей
Токоизмерительные клещи неспроста вошли в обиход людей, они широко распространены, потому что имеют множество преимуществ, которые заставляют делать выбор в их пользу.
Во-первых, само устройство очень просто в обращении, там нет замудренных инструкций, множества переключателей и пр. Размеры позволяют легко переносить его по различным местам, оно компактно и выдает измеряемые параметры с высокой точностью.
Кроме того, ими можно производить замеры как микротоков, так и токов в высоковольтных схемах. На основании принципа работы токовых клещей создаются устройства различного назначения.
- Токовые клещи можно сочетать с другими электроизмерительными приборами, например, при сочетании с мультиметром грани их возможностей просто невозможно представить, а ведь их можно еще совместить с другими различными датчиками, тем самым еще больше расширив функционал.
- Если человек в принципе лишь поверхностно знаком с физикой, а точнее с электротехникой, но не знает как устроены токовые клещи, то он все равно будет в силах разобраться с этим прибором даже без инструкции, настолько он прост в обращении.
- Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами уже стало понятно, преимущества также описаны очень развернуто, однако, будет несправедливо не сказать о недостатках:
- В случае если проводник в клещах располагается не совсем правильно (не перпендикулярно), то из-за существующего электромагнитного поля возникают неточности, поэтому нужно запомнить что положение провода зависит от положения самого прибора.
- Если рядом с проводником есть другие проводники, то токоизмерительные клещи могут воспринимать токи этих проводников, поскольку существует некая чувствительность.
- К сожалению, из-за того, что само устройство очень просто, существует множество компаний, которые стремятся заработать деньги на том, чтобы изготовить и продать копии, качество работы которых зачастую неудовлетворительно и точность показаний отсутствует.
Измерение тока токовыми клещами
Измерение тока при помощи токовых клещей будет выполняться следующим образом. Сначала нужно выбрать тот провод, показания которого нужно замерить. Используя переключатель, на тестере отмечается нужный режим.
Если нужно измерить постоянный ток, то выставляется одни литеры, а если переменный, то другие. Затем нужно раскрыть клещи и поместить проводник внутри, строго перпендикулярно корпусу клещей и, если есть такая возможность, по центру внутреннего контура.
После этого на дисплее автоматически появятся нужные нам показания.
На некоторых токоизмерительных клещах есть кнопка Hold, она позволит произвести замеры в тех местах, куда сложно дотянуться и не будет видно показателей дисплея. Нажав на нее при проведении замера, результат будет зафиксироваться на дисплее и его можно увидеть, выйдя из сложных условий.
Электроизмерительные клещи — принцип работы
Клещи токоизмерительные представляют собой прибор, основным назначением которого является измерение электрического ток без разрыва электрической цепи и нарушения ее функционирования.
Дополнительно этот прибор способен измерять также напряжение, частоту, температуру (в некоторых моделях).
В соответствии с измеряемыми величинами электроизмерительные клещи делятся на амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры, ампервольтметры.
К самым распространенным относятся клещевые амперметры для измерения переменного тока, получившие название токоизмерительных клещей. С их помощью можно быстро измерить ток в проводнике, не разрывая и не отключая электрическую цепь. Электроизмерительные клещи могут применяться в электроустановках до 10000В.
О назначении многих электрических приборов и инструментов известно любому обывателю – все знают, зачем нужен паяльник или электрическая дрель. Но далеко не у каждого, даже не на каждом предприятии найдутся токоизмерительные клещи.
Несмотря на это, токовые клещи предназначены для широкого использования, просто очень многие не знают о существовании такого прибора и не умеют ним пользоваться.
Где применяются электроизмерительные клещи?
Клещи токоизмерительные могут стать незаменимым помощником как для бытовых потребителей, так и на предприятиях различных масштабов. С их помощью возможно:
- — определять фактическую нагрузку в сети. Чтобы определить нагрузку однофазной сети, осуществляется замер на вводном кабеле, полученное значение тока в амперах умножается на напряжение в сети и косинус угла между фазами (cos φ). Если отсутствует реактивная нагрузка (мощные индуктивные элементы, дроссели, двигатели), то последнее значение принимается равным единице (cos φ = 1).
- — для измерения мощности различных приборов. В случае возникновения необходимости измеряется сила тока участка цепи с подключенным потребителем. Мощность определяется по вышеописанной формуле.
- — для проверки функционирования приборов учета потребления электроэнергии, например, сверки показаний счетчиков с фактическим потреблением.
Конструкция и обозначения
В состав электроизмерительных клещей любой модификации входят следующие основные части: клещи-магнитопровод, переключатель диапазонов и функций, дисплей, выходные разъемы, кнопка фиксации измерений. В данной статье рассматриваются токовые клещи марки mastech M266.
Переключатель может быть установлен в одно из положений режимов измерений:
- — DCV – постоянное напряжение;
- — ACV – переменное напряжение;
- — DCA – постоянный ток;
- — ACA – переменный ток;
- — Ω — сопротивление;
- — значок диода – проверка диодов;
- — значок сигнала – прозвонка с зуммером.
Три входных разъема прибора имеют защиту от перегрузки. При подключении прибора черный провод щупов подсоединяется к разъему «COM», а красный – к разъему «VΩ». Третий разъем, обозначенный как «EXT», применяется для подключения измерителя изоляции.
Порядок измерения тока
Переключатель пределов устанавливается в положение, соответствующее необходимому диапазону измерения переменного тока. Токовые клещи подключаются к измеряемому проводнику.
Если на дисплее наблюдается только значение «1», то необходимо переключатель пределов установить на более высокое значение, так как возникла перегрузка.
Порядок измерения напряжения
Красный провод щупа подсоединить к разъему «VΩ», черный – к «COM». Переключатель пределов установить в положение, соответствующее измеряемому диапазону.
Щупы подсоединить к измеряемой нагрузке или источнику напряжения. На экране прибора будет наблюдаться измеряемое напряжение, а также его полярность. Если на экране наблюдается только значение «1», то переключатель пределов необходимо переключить на более высокое значение, так как возникла перегрузка.
Порядок измерения сопротивления
Щупы прибора так же, как и при измерении напряжения. Переключатель диапазонов установить на диапазон «Ω». Если прибор используется для прозвонки, то переключатель нужно установить в соответствующее положение. Если сопротивление измеряемого участка схемы меньше 50 Ом, то будет звучать сигнал зуммера.
Электроизмерительные клещи – принципы работы
В работу простейших токоизмерительных клещей переменного тока положен принцип одновиткового трансформатора тока.
Его первичная обмотка представляет не что иное, как провод или шину, в которой измеряется ток. Вторичная обмотка, имеющая больше количество витков, намотана на разъемный магнитопровод и находится в самих клещах. К вторичной обмотке подключен амперметр.
Измерив ток, который протекает во вторичной обмотке с учетом известного коэффициента трансформации измерительного трансформатора, можно получить величину тока, измеряемую в проводнике.
Заметим, что с помощью токоизмерительных клещей измерять ток (а по сути — нагрузку) в цепи совсем не сложно и очень удобно. Сам процесс измерения заключается в следующем.
С помощью рукоятки выставляется измеряемая величина. Клещи размыкаются, в них пропускается проводник, рукоятка отпускается и клещи замыкаются. Дальнейший порядок использования электроизмерительных клещей точно такой же, как и при обращении с обычным тестером.
Подсоединять клещи можно как к изолированному, так и неизолированному проводу. Самое главное – охватываться должна только одна шина. На индикаторе прибора отображается величина тока измеряемой цепи.
| Чтобы обеспечить работу в труднодоступных местах, современные токовые клещи обычно оснащаются кнопкой, фиксирующей показания. |
Таким образом, если охватить проводник и нажать кнопку, то после размыкания магнитокопровода на экране прибора сохранится зафиксированное измеренное показание прибора.
По токоведущей части, которая охвачена магнитопроводом, проходит переменный ток. В магнитопроводе создается переменный магнитный поток, в результате которого во вторичной обмотке возникает электромагнитная индукция – по ней (вторичной обмотке) начинает протекать ток, который измеряется амперметром.
Современные токоизмерительные клещи выполняются по схеме, в которой сочетается трансформатор тока и выпрямительный прибор. Она позволяет выводы вторичной обмотки присоединять к измерительному прибору через набор шунтов, а не напрямую.
Как пользоваться токоизмерительными клещами
Как измерить нагрузку сети в квартире?
Переключатель диапазонов устанавливается в положение АСА 200. Раскрыв токовые клещи, на вводе в квартиру охватить ними изолированный провод, зафиксировать показания, которые появились на экране прибора.
Полученная величина умножается на напряжение сети 220 В, косинус берется равным единице.
Пример. Допустим, прибор показывает 6А. Это значит, что нагрузка сети квартиры составляет:
Р = 6 · 220= 1320 Вт = 1.32 кВт.
По этим данным можно проверить правильность работы счетчика потребляемой электроэнергии, соответствие фактической нагрузке вводного кабеля и др.
Маленькая хитрость при измерениях
Как можно измерить небольшой ток с помощью электроизмерительных клещей?
Для того, чтобы измерить токоизмерительными клещами небольшую силу тока, необходимо провод, на котором нужно узнать ток, намотать несколько раз на разомкнутый магнитопровод. Предел измерений установить на минимальное значение.
Для того, чтобы определить фактическое значение тока, необходимо показания прибора разделить на количество витков провода, намотанного на магнитопровод.
| Необходимо понимать, что так можно делать, если провод изолирован. При этом наматывать нужно аккуратно не перегибая сам провод. |
Похожие материалы на сайте:
- 1) Как измерять мультиметром
- 2) Как выбрать токовые клещи
Как пользоваться мультиметром с клещами
Практически у каждого мужчины в доме имеется небольшой набор инструментов, и среди них обязательно будет присутствовать мультиметр. Это привычный прибор, и как пользоваться им, знает почти каждый. А вот мультиметр с токовыми клещами уже диковинка.
Что это такое
В повседневной практике токовые клещи используют энергетики, когда нужно измерить силу тока в высоковольтных проводах без их разрыва и последующего подключения амперметра. Внешне они похожи на клещи, прикрепленные к мультиметру, отсюда и название.
На самом деле это токовый трансформатор с раздвижным магнитопроводом, во вторичную обмотку которого включен стрелочный или цифровой амперметр.
Длинные диэлектрические ручки нужны для безопасности. Принцип действия заключается в измерении тока проходящего через токовый трансформатор.
Устройство мультиметра с клещами следующее:
- усики клещей выполняют из трансформаторной или заменяющей ее стали и покрывают изоляцией;
- роль первичной обмотки трансформатора играет электрический провод, которые охватывают усики клещей. То есть, на первичной обмотке всего один виток;
- вторичная обмотка наматывается на эти же клещи, количество витков зависит от того, какие токи предполагается измерять. Обмотка спрятана под изоляцией.
На клещах указывается коэффициент трансформации. Выглядит примерно так: 100/5А. Это отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.
Амперметр, включенный во вторичную обмотку трансформатора, производит измерение тока, наведенного проводом, который охватывают клещи.
Виды
Электроизмерительные клещи бывают двух видов – до 1000 В и высоковольтные. В быту применяются клещи до 1000 В. В современных токовых клещах, для удобства пользователей, совместили функции амперметра для измерения переменного тока с другими приборами типа вольтметра, омметра и получился мультиметр с токоизмерительными клещами.
Кроме этого бывают измерительные клещи для постоянного и переменного тока, основанные на эффекте Холла. Если на тонкую полупроводниковую пластину подать электрический ток и при этом она располагается под прямым углом к какому-нибудь магнитному полю, то на концах пластины появляется напряжение. Оно пропорционально напряженности магнитного поля, действующей на пластину.
Использование эффекта Холла позволяет измерять как переменный, так и постоянный ток, так как датчик реагирует только на амплитуду напряженности, а направление поля для него значения не имеет.
Кроме этого, датчик реагирует мгновенно на изменение напряженности. Поэтому он может фиксировать и форму сигнала.
Конструктивно, измерительные клещи, основанные на эффекте Холла, ничем не отличаются от обычных, измеряющих при помощи трансформаторов тока. Для обычного пользователя это все тот же мультиметр.
Как измерять
Пользоваться мультиметром с клещами несложно. Вначале нужно выставить режим измерения переменного или постоянного тока. С помощью переключателя на мультиметре выбираются необходимый сектор с обозначениями режимов и останавливаются на шкале с предполагаемыми значениями.
После этого нажатием рычага клещи размыкаются. Исследуемый проводник вводится в область захвата, и клещи смыкаются. На дисплее высветятся показания прибора.
На некоторых тестерах с клещами есть специальная кнопка фиксирующая показание. Тогда достаточно нажать на нее для сохранения результата измерения. Это удобно при измерениях в труднодоступных местах.
Если прибор показывает 1, значит, величина тока превышает предел измерения, и нужно поставить переключатель на большее значение. Если показания 0 или близкие к нему, надо перейти на нижнюю шкалу.
Шкалу измерения надо выбирать так, чтобы показания прибора находились в области максимальных значений. В таком случае погрешность измерений будет минимальной.
Иногда, показания мультиметра с токоизмерительными клещами лежат близко к 0, но провести измерения необходимо. В этом случае используют простой способ. Проводник скручивают в несколько витков и клещами захватывают все провода. На приборе зафиксируется какое-то значение.
Его нужно разделить на количество проводов проходящих через клещи и получить искомое значение тока, проходящего через проводник.
Сделать самому
Если человек немного разбирается в электронике, имеет цифровой мультиметр, то можно довольно быстро сделать к нему дополнение. Для этого понадобится любой датчик Холла, в продаже они имеются, и ферритовое кольцо.
Кольцо раскалывают на две части, к одному концу крепится датчик, и к его контактам припаивают провода. Полукольца крепят к прищепке или чему-нибудь подобному. Концы проводов вставляют в гнезда мультиметра. Прибор переводится в режим милливольтметра.
Если в ферритовое кольцо поместить проводник, по которому протекает ток, то на милливольтметре можно будет наблюдать какие-то значения. В зависимости от используемого датчика, коэффициент преобразования напряженности магнитного поля в электрическое напряжение будет разным, но постоянным для конкретного датчика.
С помощью эталонных токов можно отградуировать шкалу. В результате получится простая и удобная приставка к мультиметру.
Как выбрать
На сегодняшний день, на рынке имеется множество тестеров с клещами и без них. Разброс цен не так уж и велик. Возникает проблема выбора. В первую очередь необходимо определиться, для чего он нужен, какие задачи он должен решать.
Если есть потребность в неразрушающем контроле, необходимо оперативно измерить токи на входящих проводах на даче или на счетчике, то приобретение мультиметра с токоизмерительными клещами будет правильным решением.
- Если нужно замерить токи в электропроводке автомобиля, то придется приобрести прибор с датчиками Холла, хотя они немного дороже.
- Кроме этого, мультиметры, в зависимости от производителя, могут измерять переменные и постоянные токи и напряжения, сопротивления, емкость, частоту, мощность.
Набор функций зависит от разработчиков аппаратуры. Но за универсальностью гнаться не нужно, это сказывается на цене и характеристиках тестера. Хорошо, если в комплекте с прибором идет подробная инструкция по эксплуатации. После учета всех факторов можно делать покупку.
Как пользоваться токовыми клещами? —
Мультиметр с токоизмерительными клещамиМультиметр
Чаще всего люди связанные с электроникой для своих измерений используют обычный мультиметр. С помощью него можно измерить такие значения как, напряжение, силу тока, сопротивление. Некоторые приборы так же меряют частоту и емкость конденсаторов. Однако пользоваться обычными щупами не всегда удобно, а иногда и невозможно, на помощь приходят токовые клещи.
Преимущества токовых клещей
- Ток измеряется без необходимости разрыва цепи.
- Возможны измерения в цепях, с напряжением до 10 кВ.
- Возможно измерять ток в достаточно больших пределах.
- Не большой прибор.
Недостатки токовых клещей
- Точность измерения не 100-процентная.
- Значения зависят от того как расположить прибор относительно провода.
Как измерить токовыми клещами ток в цепи?
Относительно обычного мультиметра разница совсем небольшая. Разница только в принципе измерений. Однако всегда можно подключить обычные щупы и пользоваться прибором как обычно.
Для измерения тока клещами необходимо:
- Выставить диапазон измерений.
- Нажать на клипсу сбоку, тем самым открыв клещи.
- Обхватить ОДИН провод.
- Расположить прибор боком относительно провода.
- На дисплее появится значение.
Как измерить нагрузку сети?
Для этого необходимо:
- Помереть напряжение в сети (обычно от 210 до 240 вольт).
- Произвести замер тока на участке цепи.
- Умножить показания друг на друга. Например в сети 220В и нагрузка 3А, 220 * 3 = 660Вт.
Что делать если ток в цепи незначительный для токоизмерительных клещей?
Если в цепи протекает слишком малый ток и его сложно уловить, то существует небольшая хитрость. Провод нужно сделать несколько витков на клещах, тем проводом на котором собираетесь производить измерения. После измерения необходимо полученное значение поделить на количество витков.
Почему так происходит? Принцип работы токовых клещей
В основе токовых клещей лежит принцип одновиткового трансформатора. Первичная обмотка это и есть наш провод ток в котором мы измеряем.А вторичная обмотка намотана внутри на магнитопроводе, который можно размыкать.
По проводу идет ток, он создает магнитное поле, это поле ловится вторичной обмоткой, а далее с нее идут все замеры. Если необходимо, сигнал усиливается.
Вопрос-ответ
- Вопрос: Можно ли пустить через клещи сразу 2 провода, фазу и ноль?
- Ответ: Нет, так как в таком случае вектора магнитных полей взаимоисключают друг друга и прибор покажет 0.
- Вопрос: При перемещении клещей вдоль провода во время измерений, прибор показывает разные значения.
Ответ: При перемещениях прибора вдоль провода, вы изменяете магнитный поток в магнитопроводе.
Поэтому на вторичной обмотке клещей меняются значения.
Вопрос: На экране загорелась надпись HV или значение замерло на значении 1.
Ответ: Это означает, что выбран не верный диапазон измерений. Необходимо выбрать больший диапазон.
- Вопрос: Что означает клавиша «RAN» на клещах?
- Ответ: Эта кнопка нужна для переключения режима автоматического или ручного предела измерения.
4.88/5 (4)
Токовые клещи, ваттметры212
Токовые клещи, ваттметры. П редставляют собой приборы, основным назначением которых является измерение электрического ток без разрыва электрической цепи и нарушения ее функционирования.
Подсоединять клещи можно как к изолированному, так и неизолированному проводу. Самое главное — охватываться должна только одна шина.
Эргономичность корпуса позволяет выполнять все необходимые манипуляции одной рукой.
Токовые клещи, ваттметры — э то большая группа приборов, с помощью которых можно измерять величины постоянного и переменного тока, постоянного и переменного напряжения, сопротивления, частоты, температуры. Как правило, Токовые клещи имеют также все функции мультиметра, что позволяет дополнительно применять их для тестирования цепей и проверки диодов.
Клещи делятся на амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры, ампервольтметры. Эргономичность корпуса позволяет выполнять все необходимые манипуляции одной рукой.
- Клещи состоят из: размыкаемого подпружиненного магнитопровода, на который надета многовитковая катушка, отсчётного устройства, в качестве которого, в зависимости от модели, может быть либо стрелочный, либо электронный прибор с цифровым указателем,
- переключателя диапазонов и функций, в ыходных разъемов, для подключения измерительных щупов.
В ассортименте представлен огромный выбор токовых клещей, ваттметров, отличающихся только функциональными возможностями. Вы всегда сможете купить необходимый Вам прибор таких известных брендов, как: Fluke, APPA, CEM, Uni Trend, Mastech,Testo и др.
Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Волгоград, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Ижевск, Казань, Калуга, Краснодар, Красноярск, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Пермь, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саратов, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Челябинск. Доставка заказа почтой, через систему доставки Pickpoint или через салоны «Евросеть» в следующие города: Тольятти, Барнаул, Ульяновск, Иркутск, Хабаровск, Ярославль, Владивосток, Махачкала, Томск, Оренбург, Кемерово, Новокузнецк, Астрахань, Пенза, Липецк, Киров, Чебоксары, Калининград, Курск, Улан-Удэ, Ставрополь, Сочи, Иваново, Брянск, Белгород, Сургут, Владимир, Нижний Тагил, Архангельск, Чита, Смоленск, Курган, Орёл, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Кострома, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и др.
Товары из группы «Токовые клещи, ваттметры» вы можете купить оптом и в розницу.
Как пользоваться токовыми клещами »
Основная задача электроизмерительных клещей измерение тока без разрыва проводника, современные приборы обладают функциями измерения напряжения, емкости, температуры, мощности и т.д. Принцип измерения основан на токовом трансформаторе или эффекте Холла.
Токовые клещи, работающие на принципе трансформатора тока, измеряют только переменный ток, т.к. трансформатор не пропускает через себя постоянный ток. Первичная обмотка это провод, обхватываемый токовыми клещами, а вторичная внутри токовых клещей с токовым датчиком.
Обхватить несколько витков одного проводника, то на вторичной обмотке ток во столько же раз увеличится. Это удобно для измерения небольших переменных токов, при этом нужно разделить полученное значение тока на количество витков.
Внешне токовые клещи, работающие на трансформаторе тока, отличаются отсутствием насечек на губках и диапазона постоянного тока.
Токовые клещи, работающие на эффекте Холла, измеряют и постоянный и переменный ток. Принцип работы на эффекте Холла основан на измерении напряжения на гранях полупроводниковой пластины, через которую протекает постоянный ток, помещенной в магнитное поле перпендикулярно к ней. Магнитное поле образуется вокруг проводника, который обхватили токовыми клещами.
Изменение тока в проводнике, вызывает изменение магнитного поля вокруг проводника, что вызывает изменение напряжения на чувствительном элементе Холла. Напряжение чувствительном элементе преобразуется и выводится на экран в виде значения тока. Для токовых клещей, работающих на эффекте холла, важно располагать проводник перпендикулярно к губкам токовых клещей.
Измерение тока
Для работы на нашем приборе APPA 133 выберем режим переменного тока А~ обхватим один провод. Выбор диапазона измерения в APPA 133 автоматический, в других приборах возможно необходимо выбрать диапазон. Если размещать проводник не перпендикулярно или не по рискам, то погрешность показаний увеличивается до 3 %.
Для измерения броскового переменного тока необходимо выбирать режим «inrush current», например в случае измерения пускового тока электродвигателя. Для измерения макс мин тока выбираем соответствующий режим.При включенной печке максимальный ток 8,47 А.
Если обхватить сразу два провода, то токовые клещи покажут ноль, т.к. сумма токов двух проводников с разной полярностью равна нулю.
Если показания прибора не ноль, то имеется ток утечки или значение находится в пределах погрешности прибора. При измерении нескольких проводов одновременно значение тока будет суммой токов всех проводов.
Утечка тока может проявиться например, если вода из крана бьет током, нужно проверить ток утечки электрического бойлера.
Измерение напряжения
Для измерения постоянного и переменного напряжения выставим переключатель на V. Наш прибор имеет автоматический выбор диапазона, а так же позволяет измерять частоту. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах. У APPA 133 имеется защита от высокого напряжения более 1000 В.
- Видим напряжение 221,1 В, частота 49,97 Гц.
При включенной печке видим что напряжение упало до 211,1 В, частота не изменилась. Произошло это из-за того что сечения проводов не хватает на мощность печки, что вызывает перегрузку и нагрев проводов. Необходимо поменять провода на более толстого сечения.
Измерение потребляемой мощности
Полная мощность (В*А) равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. Реактивная мощность (Вар) равна произведению напряжения и тока, умноженному на синус угла сдвига фаз между ними. Если нет потребителей с реактивной мощностью (двигатели, трансформаторы), то полная мощность нагрузки будет равна активной.
Активная мощность вычисляется в приборе по формуле произведение напряжения на ток. Если прибор не позволяет измерять мощность, то полученный ток умножим на 220 В и получим мощность нагрузки. Для измерение активной мощности с помощью APPA 133 переводим переключатель W~. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах.
Вставляем щупы в розетку и обхватываем проводник.
Активная мощность потребления компьютера 28 Вт, а при включенной печке потребляемая мощность повысилась до 1728 Вт (~=211,1 В * 8,47 А). В APPA 133 так же можно измерить коэффициент мощности, отрицательное значение говорит о емкостном характере нагрузки (ток опережает напряжение), положительное значение говорит о индуктивном характере нагрузки (ток отстает от напряжения).
Выбрать токовые клещи можете в каталоге.
Как пользоваться токовыми клещами. Как пользоваться токоизмерительными клещами
0
Измерение токовыми клещами позволяет в кратчайшие сроки, без разрыва токовой цепи и нарушения технологического процесса питания потребителей определить основные электрические величины: силу тока, напряжение, мощность, фазовые углы.
Разновидности и устройство
На рынке представлено немало видов электроизмерительных клещей различных моделей и марок, которые различают преимущественно по целевому предназначению. Например, клещевой амперметр, вольтметр, фазометр, ваттметр или прибор, объединяющий в себе несколько функций. Это не влияет ни на то, как пользоваться токовыми клещами, ни на их принципиальную конструкцию, которая включает:
- разъемные клещи-магнитопровод;
- ЖК дисплей;
- переключатель для выбора функций и диапазона измерений;
- контактные гнезда для подключения щупов в зависимости от модели;
- кнопку для фиксации текущих показаний.
- перевести переключатель в требуемый диапазон измерений. Если характеристики цепи неизвестны, начинать следует с наибольшего диапазона;
- раскрыть магнитопровод;
- поместить одиночный проводник переменного или постоянного тока во внутреннее пространство клещей и сомкнуть их;
- клещи разместить перпендикулярно проводу или шине;
- считать показания с экрана.
- для измерения тока потребления бытовых приборов без вскрытия сплошного кабеля можно использовать переходник с раздельными жилами;
- для более точного замера маленьких токов, проходящих через гибкий изолированный провод, его следует пропустить через магнитопровод несколько раз – намотать несколько витков на одну из сторон клещей. Полученную на дисплее величину необходимо разделить на количество витков;
- измерения напряжения, сопротивления, частоты производятся по алгоритму, аналогичному принципу действия обычного мультиметра при установке переключателя функций в соответствующее положение;
- для замера мощности потребления измеряют ток потребления и рабочее напряжение, после чего перемножают полученные показания. Например, для сети 220В при токе 4А мощность Р = 220 х 4 = 880 Вт.
Одноручные клещи рассчитаны на работу с сетями, напряжение в которых не превышает 1000 В, а приборы, имеющие дополнительные изолированные ручки, адаптированы под напряжение до 10 кВ.
Принцип работы
Кабель или шина, в которых необходимо измерить проходящий ток, играют роль первичной обмотки. Вторичная обмотка – захваты клещей, внутренняя полость которых заполнена многовитковой обмоткой на сердечнике из ферромагнитного материала. Силовые линии создаваемого в первичной катушке магнитного поля при прохождении через вторичную обмотку возбуждают в ней ЭДС. Поскольку ее величина пропорциональна силе тока в первой катушке, то измерение ЭДС позволит определить искомую величину.
Порядок измерений токовыми клещами:
Последовательность действий при работе токоизмерительными клещами:
При нахождении внутри магнитопровода двух проводников (фаза и ноль) их магнитные потоки взаимно компенсируются, и на табло отобразится нулевой результат. Если же в подобной ситуации высветилось иное значение, это свидетельствует о наличии утечек и неисправности сети.
Одиночную жилу для проведения измерений при отсутствии доступных участков с разделением проводов можно найти в распределительном щите или же в местах подключения фазовых проводов к автоматическому выключателю.
Как пользоваться токовыми клещами: дополнительные рекомендации
Еще одно обязательное правило при выполнении измерений токовыми клещами – неукоснительное соблюдение положений техники безопасности, подробно изложенных в инструкции к каждому прибору.
Посмотреть ассортимент и купить токовые клещи вы можете на соответствующей странице нашего сайта. Получить консультацию специалистов вы можете в нашем магазине, по телефону или непосредственно на сайте с помощью формы обратной связи или онлайн-консультанта.
Перейти к разделу товаров0
Почему ультразвуковое измерение зажимной нагрузки?
Зачем нужны ультразвуковые зажимы для измерения нагрузки? 25 июля 2019 г.Джим Парсонс, инженер по испытаниям крепежных изделий, [email protected]
До июня 2018 года я работал с глобальным OEM-производителем в тестировании транспортных средств, в частности, в проведении ультразвуковых измерений зажимных нагрузок в резьбовых соединениях в отношении систем подвески и испытаний на долговечность компонентов, а также испытаний прототипов и сборки продукции.Здесь я остановлюсь на преимуществах ультразвукового измерения зажимной нагрузки.
Для этого я сделаю краткий обзор различных процессов, участвующих в достижении удовлетворительного результата, а также рассмотрю процесс измерения, подготовку крепежа, калибровку и то, как измерения используются в тестовом приложении.
Plus, я рассмотрю методы затяжки, которые, надеюсь, разрешат любые возникающие вопросы, прежде чем сосредоточиться на примерах, подчеркивающих универсальность ультразвукового измерения нагрузки зажима.
Что такое зажимная нагрузка?
Прежде всего, не следует путать нагрузку зажима с крутящим моментом, как я объясню позже. Нагрузка зажима – это параметр, определяющий функцию резьбового соединения. Это, в буквальном смысле, сила, которая скрепляет сустав.
Можно измерить нагрузку зажима, вставив в приложение шайбу для измерения нагрузки, но это обязательно модификация соединения. Если, конечно, ваше приложение не содержит загрузочную шайбу.
Благодаря третьему закону Ньютона мы знаем, что величина, на которую застежка зажимает соединение, отражается равной и противоположной реакцией, протягивающей застежку над частью, выполняющей работу.За последние 20-30 лет люди познакомились с идеей «стяжных болтов», в основном в отношении крепежа головки блока цилиндров, но очевидно, что все болты всегда растягивались.
С помощью ультразвукового импульса это изменение длины измеряется для определения установленной нагрузки зажима. Хотя это также можно измерить с помощью тензодатчиков, это может создать свои собственные проблемы с доступом и путями проводки.
Для довольно стандартной сборки системы подвески тестовые компоненты должны быть собраны, а крепежные детали затянуты в соответствии со спецификацией, после чего на них будет нанесена «краска».Эта «отметка» служит визуальным индикатором того, что застежка «затянута». В конце испытания крепежные детали подлежат проверке крутящего момента при 70% установленного крутящего момента и измерению крутящего момента в выключенном состоянии. Однако с точки зрения испытаний на долговечность это может быть слишком поздно.
Можно измерять крутящий момент «включено» или «выключено» через определенные промежутки времени во время испытания, чтобы убедиться, что он все еще «плотный», но это нарушает соединение и может искусственно усилить или ослабить его. Используя ультразвуковое измерение нагрузки зажима, можно контролировать фактическое соединение, не нарушая его и не влияя на его целостность, что идеально для этого сценария.
Исторически сложилось так, что ультразвуковое измерение зажимной нагрузки в моем конкретном мире происходило в результате нарушения долговечности крепежных изделий с чешуйками органического цинка и аналогичными покрытиями. Во время испытаний подвески на стендах выяснилось, что крепежные детали «расшатались», хотя «пятна краски» все еще были выровнены. В некоторых случаях было обнаружено, что более толстое покрытие допускало небольшое перемещение в некоторых соединениях, вызывая эрозию покрытия, что приводило к снижению сопротивления растяжению и соответствующему падению зажимной нагрузки.
Ультразвуковое измерение нагрузки зажима с тех пор стало неотъемлемой частью испытаний на долговечность как инструмент диагностики и проверки. В дополнение к этому, в ряде случаев он использовался для уточнения или даже определения стратегий ужесточения при создании и производстве прототипов.
Обзор процесса измерения
Ультразвуковое устройство для измерения зажимной нагрузки работает с помощью отражений звукового эха, аналогичного сонарам, но с гораздо большей частотой. Ультразвуковой генератор возбуждает пьезоэлектрический усилитель, прикрепленный к одному концу крепежа, создавая ультразвуковой импульс.Он перемещается по длине застежки и отражается назад. Отраженное эхо обрабатывается устройством и отображается на экране просмотра. Длина застежки измеряется в единицах времени пролета (TOF) между исходным импульсом и отражением эха.
Используя разницу в TOF между ослабленным и затянутым состояниями крепежа, измерительное устройство рассчитывает изменение длины крепежа и, следовательно, нагрузку, которую он прикладывает к соединению.
Подготовка крепежа
Концы каждого крепежа должны быть обработаны на станке, чтобы получить две параллельные поверхности с хорошей обработкой поверхности, чтобы гарантировать эффективное пропускание и отражение ультразвукового импульса.Например, стандартный болт с шестигранной головкой обычно шлифуется на каждом конце. Это делается путем зажатия нескольких крепежных элементов в приспособлении, состоящем из двух частей, которое может поворачиваться на 180 °, чтобы отшлифовать каждый конец, не нарушая креплений.
Торцевые поверхности затем очищаются и обезжириваются перед тем, как пьезоэлектрический датчик приклеивается к центру одного конца (обычно головки) с помощью подходящего клея.
Калибровка
В идеальном мире каждый крепеж, который должен быть установлен, должен иметь свою собственную уникальную калибровку, поскольку каждый может иметь немного отличающуюся внутреннюю структуру, даже если они изготовлены по одной и той же спецификации.Однако калибровка требует, чтобы крепеж был затянут, и это может повлиять на его последующее поведение в реальном соединении. Например, за счет удаления любого покрытия, которое может быть на нем, и, следовательно, изменения размеров. Я также видел, что цикл нагрузки / расслабления может иметь эффект физического «отжига» застежки.
В любом случае, для очень больших чисел это, очевидно, потребует значительного времени, поэтому я обычно калибрую крепежи партиями. Если для каждого из шести испытаний требуется только три крепежа и все соединения одинаковы, я могу запросить 24 и обработать, измерить и откалибровать их все как одну партию.Если для проведения 20-30 испытаний требуется 240 болтов головки блока цилиндров, я могу, например, разделить их на партии по 80 штук.
Калибровку можно разделить на три части:
- Анализ эхо.
- Калибровка температуры.
- Загрузить калибровку.
Анализ эхо-сигналов
Сначала я генерирую сигнал, который содержит все функции, которые мне требуются для повторяемых измерений по всей партии крепежных изделий, и устанавливаю окно измерения на ту часть оси времени, на которой ультразвуковой импульс будет отражаться эхом. .После внесения необходимых корректировок в параметры окна я добился четкого пика эхо-сигнала (обведен кружком на Рисунке 1).
Этот пик будет использоваться каждый раз при проведении измерения, и нечеткие сигналы могут привести к искажению, когда базовый пик смещается вверх, а другой (с любой стороны) следует за ним. Это приводит к неправильным измерениям, поскольку прибор измеряет неправильный пик и, следовательно, ошибочный TOF. После того, как на всех креплениях будет установлен хороший четкий пик эхо-сигнала, можно начинать этап калибровки.
Для начала я бы взял эталонное измерение, известное как базовое время пролета (BTOF) всех креплений, и расположил бы их в порядке от самого короткого до самого длинного (Рисунок 2).
Калибровка температуры
Для калибровки температуры я бы взял крепеж из середины диапазона BTOF и измерил TOF в диапазоне от -20 ° C до 80 ° C, выдерживая температуру в течение 90 минут с шагом 10 ° C. Затем рассчитывается масштабный коэффициент, который сводит на нет любые изменения показаний из-за температуры.Это действительно необходимо только в том случае, если между интервалами измерения вероятна большая разница температур, но я бы обычно оставлял это включенным на ночь, так что это, конечно, не займет много времени.
Калибровка нагрузки
Перед выполнением любой калибровки нагрузки требуется определенная важная информация о соединении, такая как целевая нагрузка (кН), характеристики затяжки и длина соединения.
Длина соединения – это часть застежки, которая фактически выполняет работу.Также известный как длина захвата, особенно в Северной Америке, он относится к зажатой части соединения (например, между зацепленной резьбой и поверхностью, на которую прикладывается натяжение).
Я бы назвал спецификацию ужесточения слабой проверкой работоспособности. Свободный, потому что я бы использовал смазку для смазки всего узла и продления срока службы моих адаптеров и проставок, и поэтому мне пришлось бы отрегулировать измерение крутящего момента, чтобы учесть уменьшенное трение.
Требуется специальный калибровочный стенд с набором установленных на нем тензодатчиков – подходящих для покрытия всех ожидаемых нагрузок зажима.Например, у меня были датчики нагрузки 0 кН – 20 кН, 0 кН – 50 кН, 0 кН – 100 кН и 0 кН – 250 кН, которые можно было установить на стенде, чтобы покрыть хороший диапазон нагрузок.
Используя переходник с внутренней резьбой и проставками (по существу, большими шайбами), можно воспроизвести точную длину соединения. Таким образом, когда крепеж затягивается и сжимает датчик нагрузки, он растягивается на той же части, что и в реальном применении. Это важно для обеспечения согласованности между калибровочными и тестовыми измерениями.Крепежный элемент затягивается с шагом до целевого диапазона, как показано на дисплее весоизмерительного датчика.
Опять же, чтобы усреднить партию, я затягивал самый длинный и самый короткий крепеж с помощью BTOF и вычислял масштабный коэффициент, необходимый для приравнивания измерения устройства U / S к измерению датчика веса. Затем это «подтверждается» с помощью одного или двух крепежных элементов из середины диапазона BTOF с использованием этого рассчитанного масштабного коэффициента.
При этом измерительное оборудование эффективно настраивается на приложение.Результаты этого регистрируются в сертификате калибровки и выдаются заказчику. Это покажет сравнение между тензодатчиками и ультразвуковыми измерениями и погрешность между ними. В нем также указывается используемый масштабный коэффициент калибровки, а также номера деталей и важная информация о соединениях.
Опять же, это может быть действительным только для текущей партии крепежных изделий, поэтому проверки калибровки могут потребоваться для следующих партий, если требуются дополнительные испытания.
Приложение
После всего этого «тестовая» часть измерения довольно проста.Я бы подал заявку на поставку инструментального крепежа и провел монтажные замеры. Это может быть, например, установка системы подвески с полным набором инструментальных креплений, установка для испытания компонентов, сборка прототипа двигателя или простое стендовое испытание.
В Таблице 1 мы можем увидеть результаты теста прокладки головки блока цилиндров из фудзи-бумаги. Если мы сосредоточимся на показаниях для Болта 1, мы увидим, что наши измерения будут состоять из BTOF, чтобы установить наш эталон, с последующими показаниями на каждом этапе процесса затяжки; 20 Нм, 60 Нм, + 220 ° C и установившееся измерение, в идеале – через 24 часа.В этом случае установившееся измерение представляет собой окончание тестового считывания до того, как мы ослабим застежки. В случае испытания на долговечность или динамометрического тестирования во время испытания также могут проводиться периодические измерения для определения постепенного снижения нагрузки зажима из-за нагрева и / или циклического изменения нагрузки.
Возможно, вы заметили, что измерение ослабления (ослабления) не представляет собой возврат к зажимной нагрузке 0 кН, и я объясню почему позже. Но сначала…
Техника затяжки
В настоящее время для некритических креплений используется спецификация крутящего момента, чтобы установить целостность собранного соединения.Однако крутящий момент – это просто измерение того, сколько усилий требуется для поворота крепежа, и, следовательно, в значительной степени является выражением трения внутри соединения.
То есть трение между сопряженной резьбой и зажимными поверхностями. Это может привести к значительному изменению результирующей установленной зажимной нагрузки для данного крутящего момента. Если трение является переменным, может возникнуть резкое несоответствие зажимной нагрузки, установленной для данного крутящего момента.
Обычно для некритических применений эти крепежи затягиваются до предела упругости (рис. 3) и могут использоваться повторно.Таким образом, удлинение крепежа прямо пропорционально установленной зажимной нагрузке.
Критические крепления часто затягиваются с использованием спецификации «текучести», при которой крутящий момент отслеживается в зависимости от угла поворота крепежа. «Предел текучести» – это точка, в которой застежка достигает предела упругости, точка, в которой крепеж может приложить максимальную растягивающую нагрузку и по-прежнему использоваться повторно (Рисунок 4). За пределами этой точки градиент кривой крутящего момента / угла уменьшается, поскольку крепеж необратимо деформируется.Таким образом, эти застежки могут быть использованы повторно только несколько раз, если вообще могут быть использованы.
Где-то между этими двумя находится спецификация крутящего момента / угла, при которой соединение затягивается с определенным крутящим моментом, а затем прикладывается угол, чтобы гарантировать, что нагрузка зажима находится в пределах окна кривой «текучести» крепежа (Рисунок 5).
Вернемся к нашим показаниям по результатам испытания болтов головки цилиндров (Таблица 1). Если застежка податлива (т. Е. Выходит за пределы ее предела упругости), наши измерения будут состоять из фактической установленной зажимной нагрузки плюс остаточная пластическая деформация.
Чтобы рассчитать фактическую установленную нагрузку зажима, я бы вычел это положительное смещение из исходного измеренного значения. Опять же, если мы сосредоточимся на Таблице 1, мы увидим, что установившееся измерение составляет 101 кН, «обратное движение» – 26,4 кН, и, следовательно, фактическая установленная нагрузка зажима при установлении составляет 74,6 кН. Причина, по которой я это делаю, заключается в том, что я бы откалибровал только для линейной части графика U / S-устройства / датчика нагрузки (т.е. в пределах диапазона упругости), используя полиномиальное уравнение первого порядка (y = mx).
Таким образом, измерение, которое вы видите в диапазоне пластической деформации (текучести), представляет собой описание того, какой была бы нагрузка, если бы деформация оставалась упругой, а нагрузка линейной. Точно так же измерение «отката» – это описание того, что постоянное удлинение будет представлять с точки зрения линейной упругой нагрузки. Вычитание последнего из первого равняется и сводит на нет любую ошибку в этих измерениях.
Возможна калибровка для измерения текучести, но это требует большего количества креплений, большего количества приращений и гораздо большей осторожности, чтобы обеспечить точный расчет полиномиального масштабного коэффициента второго порядка для описания градиента кривой.
В конечном счете, вся эта дополнительная работа будет заключаться в устранении необходимости вычитать постоянное удлинение из установленного и любого последующего измерения. Помимо того факта, что это быстрее и проще выполнить, я считаю, что этот сценарий намного проще объяснить непосвященным, и он дает очень очевидное указание на то, поддалась ли застежка.
Универсальность
Мне удалось провести измерения на крепежных деталях от очень маленьких болтов кронштейна тормозного шланга M6 x 15, стяжных стержнях, головке цилиндров, шатунах и шатунах, вплоть до шпилек выпускного коллектора и приводных валов.Приводной вал представляет собой большой болт странной формы, на котором ступица зажимается гайкой ступицы. Если есть резьба, которая зажимает что-то между двумя поверхностями, и есть доступ к любому концу стержня с резьбой, то можно измерить его удлинение и, следовательно, нагрузку зажима, установленную во время затяжки.
Об авторе
Джим Парсонс начал в качестве ученика в глобальном автомобильном OEM, прежде чем развить свой опыт в создании и установке сборочных станков, а затем, в частности, инструментов для гайковертов и систем затяжки на производственных линиях различных производителей автомобилей и двигателей.Это дает ему обширный опыт в области крепежа и технологии затяжки, особенно в отношении производственной линии.Затем он вернулся в глобальный OEM-производитель автомобилей и в течение последних 8 лет накапливал свой опыт в ультразвуковом измерении нагрузки зажима в отношении системы подвески и испытаний на долговечность компонентов, а также сборки и испытаний прототипов и производства.
Как измерить крутящий момент на болтах?
Один из первоначальных и наиболее часто используемых методов соединения деталей – это резьбовое крепление, однако резьбовое соединение и его крепление представляют собой сложную задачу.Заводы, производственные линии, производственные предприятия – все используют широкий ассортимент крепежных и монтажных систем. От небольшого и скрупулезного слова производителей часов, требующих точности и низкого крутящего момента, до тяжелого оборудования, требующего высокой производительности, – все они используют множество крепежных решений, которые должны обеспечивать критически важные эксплуатационные характеристики. Правильно закрепить резьбовые соединения в первый раз – непросто. Распространенная проблема, с которой сталкиваются многие отрасли промышленности, вызвана ослаблением крепежа из-за неадекватной (неточной или неправильной) затяжки, что может привести к полному выходу изделия из строя.
В ANDILOG Technologies мы понимаем, что измерение нагрузки и крутящего момента зажима может иметь решающее значение, поэтому мы хотим предложить вам широкий спектр измерительных устройств и индикаторов, а также поделиться с вами нашими знаниями о том, что такое затягивание.
Что затягивает?
Когда вы затягиваете динамометрическим ключом, вы фактически измеряете величину трения, создаваемого сопрягаемыми поверхностями в соединении, и по мере увеличения зажимной нагрузки увеличивается и крутящий момент.Вы можете видеть, что существует некоторая взаимосвязь между крутящим моментом и зажимной нагрузкой. Это соотношение определяется величиной трения в соединении, а также развиваемой зажимной нагрузкой. Проблема в том, что вы не можете измерить или предсказать абсолютное значение трения в соединении. Однако мы можем минимизировать эффект трения, используя смазочные материалы (например, консистентную смазку, графит, тефлон, пластмассы).
Почему может помочь измерение крутящего момента?
Самый популярный и самый старый монтажный инструмент и способ убедиться, что собранный болт соответствует спецификациям сборки, – это крутящий момент.Его легко реализовать, измерить и контролировать. Основная проблема, связанная с этим методом, заключается в том, что зажимная нагрузка на крепежный элемент, возникающая в результате приложенного крутящего момента, зависит от конструкции крепежа и преобладающих условий трения. Несмотря на эти проблемы, это по-прежнему наиболее распространенный способ проверки узла затяжки.
Измерения на этапе НИОКР
Большинство инженеров уже знают о важности высокого предварительного натяга для поддержания целостности соединения. Для затяжки с контролируемым моментом достижение правильного предварительного натяга зависит от заданного правильного момента затяжки.
Без надлежащих аналитических инструментов и информации определение правильного крутящего момента может быть проблематичным. Независимо от того, являетесь ли вы инженером по обслуживанию или инженером-проектировщиком, вам часто нужно знать, каков правильный момент затяжки. Для многих типов резьбовых креплений эта информация либо недоступна, либо недоступна. Вот два примера выполняемых вами измерений:
Измерение крутящего момента и натяжения : Определение отношения крутящего момента к натяжению для резьбового крепежа, позволяющего определить соответствующий момент затяжки.Такие испытания позволят определить коэффициент затяжки (иногда называемый коэффициентом крутящего момента или k-фактором) и общий коэффициент трения. Выполнив несколько аналогичных испытаний, можно установить изменение отношения крутящего момента к напряжению из-за изменения трения для конкретного приложения.
Узнайте, как измерить силу нагружения крепежа с помощью нашего тензодатчика со сквозным отверстием
Проверка крутящего момента-угла и крутящего момента до предела текучести: Тесты могут проводиться на реальных сборках для получения графиков крутящего момента-угла, которые можно использовать для определения крутящего момента, необходимого для достижения предела текучести болта.Такие графики можно использовать для определения соответствующих характеристик крутящего момента и угла. Информация об испытаниях на угол затяжки также может использоваться для помощи в оценке структурной целостности сборки. Откройте для себя наш приводной поворотный датчик крутящего момента и угла
Измерение во время производственной сборки
Для проверки крутящего момента при установке используются два подхода. Первый – динамический, который с помощью линейных преобразователей, прикрепленных к зажимному приспособлению; момент установки измеряется напрямую.Второй подход заключается в том, что оператор или инспектор измеряет крутящий момент после завершения установки.
Динамический крутящий момент или аудит «в процессе»: Динамический метод дает результаты, не зависящие от точности показаний оператора, и показывает инженерам, насколько хорошо инструменты работают на линии. Это крутящий момент, фактически прилагаемый к крепежному элементу во время выбега. Динамометрические инструменты с приводом связаны с датчиком крутящего момента поворотного привода. Поскольку этот метод позволяет автоматически сохранять и извлекать данные о затяжке, он может быть важным инструментом в статистическом управлении процессом.Узнайте больше о нашем динамическом измерителе крутящего момента
Проверка крутящего момента после сборки: Остаточный крутящий момент следует проверять как можно скорее после операции затяжки, медленно, чтобы свести к минимуму динамическое воздействие на датчик крутящего момента. Показания крутящего момента зависят от коэффициентов трения под поверхностью гайки и в резьбе. (Примечание: значения крутящего момента могут измениться на 20%, если болты оставить на два дня). Откройте для себя наш статический манометр.
Эквивалентны ли эти два метода?
Специалисты по креплению предупреждают, что остаточный крутящий момент и динамический крутящий момент не идентичны, и, конечно же, моменты затяжки и ослабления будут разными (затяжка включает в себя динамическое сопротивление, а ослабление включает статическое сопротивление – разница в том, чтобы удерживать что-то в движении, а не заставлять что-то двигаться) . Остаточный крутящий момент часто ниже динамического крутящего момента. Во многих случаях после фиксации сустав расслабляется.
Хотите большего?
Вы используете крепежные инструменты на своей сборочной линии, их производительность все равно необходимо периодически проверять, и вы можете проводить периодические выборочные проверки, чтобы подтвердить точность и качество ваших повседневных инструментов: анализатор крутящего момента.
Тестирование инструмента перед его использованием на линии покажет инженерам, может ли инструмент выполнять свою работу, если все остальные переменные находятся под контролем.
Испытания покажут точность инструмента или его способность достичь заданного крутящего момента.
Тесты также покажут повторяемость инструмента.
Узнайте больше о нашей линейке анализаторов крутящего момента
Как рассчитывается усилие зажима для узла болта и гайки? – Контргайка
Как рассчитывается усилие зажима для узла болта и гайки?
Сила зажима – это то, что скрепляет болтовое соединение.
Имеются опубликованные диаграммы для определения усилия зажима, но мы обнаружили, что часто бывает полезно понять, как эти числа рассчитываются.
Изображение с сайта smartbolts.comНоминалы болтов и гаек могут сбивать с толку.
Болты рассчитаны на основе усилия, которое материал выдержит в поперечном сечении. Очевидно, что эта площадь поперечного сечения различается для каждого размера болта. Болты и гайки ООН рассчитаны в фунтах на квадратный дюйм (psi). Метрические болты и гайки рассчитаны в ньютонах на квадратный миллиметр (Н / мм 2 или паскалях).
Чтобы рассчитать усилие зажима в фунтах (или ньютонах), вам просто нужно умножить номинал болта на площадь поперечного сечения .
Хотите пропустить математику? Загрузите удобную электронную таблицу внизу страницы.Это может сбивать с толку, поскольку существует несколько различных типов рейтингов прочности ( зажим , доказательство , предел прочности , предел прочности и предел прочности ), и часто неясно, какой из них следует использовать в расчетах.Кроме того, площадь поперечного сечения самой слабой части болта – это площадь резьбы, и это непростой расчет.
Рейтинг болта
Чтобы определить, какой рейтинг болта использовать в расчетах, мы обратимся к графику кривой напряжения-деформации из нашего предыдущего сообщения в блоге (также см. Ниже). Испытательная нагрузка – это самая высокая сила натяжения, которую болт может выдержать без остаточной деформации. Для разумного запаса прочности принятое в отрасли значение для номинала болта в приведенной выше формуле составляет 75% от испытательной нагрузки.
Площадь поперечного сечения
Площадь поперечного сечения резьбовой части болта (часто называемая площадью напряжения) рассчитывается по формуле, учитывающей конкретный диаметр и шаг резьбы. Это формула для болтов UN.
Пример результатов
Проблемы с болтовыми соединениями? Позвоните нам. Мы здесь, чтобы помочь.
В следующем посте мы объясним, как рассчитать вращающую силу (или крутящий момент), необходимую для достижения желаемой силы зажима, и факторы, которые могут повлиять на результаты.
(847) 970-4050
Использование крутящего момента для измерения силы зажима – неудобная правда
Традиционный метод затяжки крепежных деталей – это повернуть головку болта или гайку с помощью динамометрического ключа. Хотя инструмент может быть очень точным, измерение крутящего момента лишь показывает, насколько сложно повернуть болт.
Измерение силы вращения дает мало информации о том, что на самом деле скрепляет важные соединения вместе – это усилие зажима или усилие натяжения болта – НЕ крутящий момент!
Почему показания крутящего момента недостоверны
Практически невозможно узнать, сколько крутящего момента требуется только для преодоления факторов трения! И есть 70 факторов трения, которые могут повлиять на показания крутящего момента!
Эти факторы включают количество ржавчины, тип покрытия, поворот гайки или головки, используемую смазку, тип шайбы и более 60 других факторов.
Это делает соотношение крутящего момента и натяжения очень непредсказуемым и может привести к дорогостоящим поломкам и простоям – даже серьезным авариям.
«Растяжение болтов» – ЕДИНСТВЕННЫЙ 100% точный способ узнать, надежны ли ваши критически важные болтовые соединения
Индикаторы прямого натяжения реагируют ТОЛЬКО на натяжение крепежа, игнорируя входной крутящий момент – обеспечивая истинную оценку герметичности соединения.
Сила натяжения или растяжения – это единственный коэффициент , который обеспечивает «тугое» соединение .
SmartBolts® ВИЗУАЛЬНАЯ ИНДИКАЦИЯ НА НАТЯЖЕНИЕ!
Встроенный индикатор натяжения SmartBolts® Visual Indication System ™ меняет цвет с красного на черный при достижении надлежащего натяжения – и его можно полностью изменить в течение всего срока службы застежки.
SmartBolts обеспечивает надлежащую предварительную нагрузку при установке и непрерывно контролирует натяжение болтов, пока ваше болтовое соединение находится в эксплуатации, что дает вам уверенность в том, что критические болтовые соединения надежны.
SmartBolts работают по всему миру, поддерживая производство в рабочем состоянии, экономя время на осмотр и техническое обслуживание, а также помогая предотвращать несчастные случаи.
В таких отраслях, как производство, горнодобывающая промышленность, возобновляемые источники энергии, промышленная автоматизация, тяжелое оборудование, распределение электроэнергии, транспорт, краны / судопогрузчики, конструкции, транспортировка сыпучих материалов и нефть и газ, болты SmartBolts используются в критически важных приложениях с болтовыми соединениями.
БолтыSmartBolts имеют ту же форму и функции, что и болты, которые вы используете сейчас.Для их замены просто удалите обычный болт и установите соответствующий SmartBolt. Затягивайте, пока индикатор не станет черным, и вы готовы к работе!
Чтобы узнать больше о SmartBolts, свяжитесь с одним из наших опытных консультантов по SmartBolts. Они будут рады оценить вашу область применения и рассчитать потенциальную экономию средств, которую вы получите, если задействуете SmartBolts для мониторинга критически важных болтовых соединений.
Калькулятор крутящего момента болта
Соотношение между приложенным крутящим моментом и осевой силой – или нагрузкой – в болте можно рассчитать в этом общем уравнении как
T = KF d (1 – л / 100) (1)
где
T = крутящий момент гаечного ключа (Нм, фунт f футов)
K = постоянная, которая зависит от материала и размера болта
d = номинальный диаметр болта (м, фут)
F = осевое усилие болта (Н, фунт f )
l = коэффициент смазки (%)
Типичные значения для K с болтами из мягкой стали в диапазоне от 1/4 “до 1”:
- нормальная сушка: K = 0.2
- без покрытия, черное покрытие: K = 0,3
- оцинкованное: K = 0,2
- слегка смазанное: K = 0,18
- с кадмиевым покрытием: K = 0,16
Примечание ! – имейте в виду, что это грубый расчет, в который не входит шаг винта. Типичные моменты затяжки болтов в метрической и британской системе указаны по ссылкам ниже:
Производственные данные всегда следует проверять перед использованием.
Кроме того, точность динамометрического ключа обычно не лучше + -25%.
Типичный крутящий момент болта в метрической и британской системе
Калькулятор момента затяжки болта
Калькулятор ниже может использоваться для расчета крутящего момента, необходимого для достижения заданного осевого усилия или нагрузки болта. Калькулятор является универсальным и может использоваться для британских и метрических единиц при условии, что единицы используются одинаково.
K – постоянный
d – диаметр болта (м, футы)
F – осевое усилие или нагрузка болта (Н, фунт f )
уменьшение крутящего момента из-за смазки (%)
Обратите внимание, что стандартные крутящие моменты в сухом состоянии обычно рассчитываются для создания растягивающего напряжения – или осевого усилия, или зажимной нагрузки – в болте, равного 70% минимальной прочности на разрыв или 75% условного сопротивления.
Пример – Требуемый крутящий момент для затяжки болта с дюймовой шкалой
Требуемое усилие зажима болта для соединения составляет 20000 фунтов . Крутящий момент, необходимый для сухого стального болта 3/4 “ со смазкой 0% для достижения этого натяжения, можно рассчитать как
T сухой = (0,2) (20000 фунтов) (0,75 дюйма) (1 / 12 футов / дюйм) (1 – (0%) / (100%))
= 250 (фунт на фута)
Пример – Требуемый крутящий момент для затяжки метрического болта до испытательной нагрузки
Испытательная нагрузка для метрического болта M30 и градации 8.8 – 337000 N . Крутящий момент, необходимый для достижения этого натяжения с сухим болтом со смазкой 0% , можно рассчитать как
T сухой = (0,2) ( 337000 Н ) (30 мм) (10 -3 м / мм)
= 2022 (Нм)
Смазка болта маслом SAE 30 снижает крутящий момент, необходимый для достижения такого же натяжения, примерно на 40%. Приведенный крутящий момент можно рассчитать
T SAE30 = (2022 Нм) (1 – (40%) / (100%))
= 1213 Нм
Усилие на болтах по сравнению сКрутящий момент
Ур. 1 можно переставить, чтобы выразить усилие болта как
F = T / (K d (1 – л / 100)) (1a)
Пример – Болт с сухим и смазанным маслом
Пробная нагрузка для M30 Болт метрический град 8,8 – 337000 Н . Крутящий момент, необходимый для достижения этой силы с сухим болтом , рассчитывается как 2022 Нм .
При выходе из строя болт смазывают и затягивают с тем же моментом 2022 Нм .Сила, действующая в смазанном болте, может быть рассчитана как
F со смазкой = (2022 Нм) / (0,2 (0,03 м) (1 – (40%) / (100%)))
= 561667 N
Это намного больше, чем может выдержать болт, и вероятен фатальный отказ .
Калькулятор силы болта
Этот калькулятор можно использовать для расчета силы, действующей на болт.
T – крутящий момент (Нм, фунт f ft)
K – постоянный
d – диаметр болта (м, фут)
Уменьшение крутящего момента из-за смазки (%)
Maxbolt, Застежка с указанием нагрузки | Индикатор прямого натяжения
Maxbolt ™ производится путем вставки чрезвычайно точных и надежных устройств контроля нагрузки в высококачественные болты и шпильки.Возможности точной сборки и непрерывного мониторинга снижают вероятность преждевременного износа, дорогостоящих простоев и катастрофического отказа соединения . Кроме того, крепежные детали с указанием нагрузки совместимы с обычным оборудованием для затяжки и натяжения и устраняют необходимость в дорогостоящих ультразвуковых датчиках, тензодатчиках и устройствах для измерения крутящего момента.
Теперь даже неопытные операторы могут собирать сложные болтовые соединения с равномерными зажимными нагрузками в пределах +/- 5% от проектной спецификации.Поскольку измерения основаны на натяжении, неточности управления крутящим моментом устраняются, обеспечивая оптимальные начальные условия перед вводом узла в эксплуатацию.
Maxbolt ™ также обеспечивает мониторинг в процессе эксплуатации , который будет предупреждать пользователей о любом ослаблении, чтобы избежать преждевременного износа, ненужного простоя или катастрофического отказа. Достаточно одного беглого взгляда, чтобы проверить состояние нагрузки зажима. Пользовательские шкалы могут отображать желаемые рабочие диапазоны с помощью зеленой зоны или определять точные значения нагрузки зажима.Система индикации нагрузки Maxbolt ™ обеспечивает максимальную безопасность и надежность болтовых соединений. Они служат постоянным барометром целостности болтового соединения и обеспечивают дополнительную степень защиты рабочих в опасных средах. Устройство контроля нагрузки герметично, чтобы выдерживать суровые условия окружающей среды и погружение в воду, а модели доступны для работы при температурах от -40 ° F до 180 ° F. При температурах за пределами этого диапазона мы оцениваем применение в индивидуальном порядке.
Наши крепежные детали с указанием нагрузки Maxbolt ™ бывают различных форм и размеров.Они могут быть изготовлены из стандартных материалов ANSI или экзотических материалов. Каждый крепежный элемент, показывающий нагрузку, калибруется и испытывается в соответствии с испытательной нагрузкой, чтобы гарантировать, что его характеристики будут соответствовать расчетным требованиям к натяжению для данного приложения. В большинстве случаев картриджи для контроля нагрузки можно установить на болты заказчика.
Maxbolt ™ Knowledge с индикатором высокой видимости, позволяющим видеть на большом расстоянии. Это не только позволяет пользователю более эффективно видеть, когда болтовое соединение теряет натяжение с больших расстояний, но и дает вам Знания, позволяющие точно оценить, когда следует повторно затягивать.Это значительно повышает безопасность и дает значительную экономию на обслуживании.Эта концепция была первоначально разработана для австралийской компании Woodside Energy для использования в своих кранах Appleton. Maxbolt ™ Knowledge взял и без того выдающийся продукт и технологию на еще более сложный уровень. Благодаря Знанию теперь еще больше преимуществ, чем когда-либо ранее .
Прежде всего, индикатор можно увидеть с гораздо больших расстояний из-за его увеличения в размерах и конструкции, испытанных на 20 метрах (изображение показано ниже).Кроме того, технический дизайн белого на черном обеспечивает превосходную читаемость при различных условиях освещения. Кроме того, непрерывная шкала на более крупном индикаторе позволяет пользователям оценить необходимость ужесточения на масштабной основе, в отличие от конструкции «годен / не годен» для соревнований.
Это означает, что пользователь может легко увидеть изменение нагрузки на настраиваемой шкале, показывающей желаемые рабочие диапазоны. Затем они могут точно определить, когда возникнет необходимость в повторной затяжке. Это значительно снижает необходимость в дорогостоящих простоях для повторного натяжения на больших расстояниях.
Наши крепежные детали с указанием нагрузки Maxbolt ™ бывают различных форм и размеров. Они могут быть изготовлены из стандартных материалов ANSI или экзотических материалов. Каждый крепежный элемент, показывающий нагрузку, калибруется и испытывается в соответствии с испытательной нагрузкой, чтобы гарантировать, что его характеристики будут соответствовать расчетным требованиям к натяжению для данного приложения. В большинстве случаев картриджи для контроля нагрузки можно установить на болты заказчика.
[PDF] Возможности и ограничения ультразвукового испытания зажимной нагрузки
Скачать Возможности и ограничения ультразвуковых испытаний под нагрузкой зажимов…
2007-01-1668Возможности и ограничения ультразвукового испытания зажимной нагрузки Dr.-Ing. Гюнтер Хартманн KAMAX-Werke Авторские права © 2007 SAE International
РЕФЕРАТ Ультразвуковое испытание зажимной нагрузкой известно как сложный метод определения нагрузки болта в соединении на месте. Однако следует соблюдать определенные ограничения. Дан обзор метода и представлены ограничения. Особое внимание уделяется измерению зажимной нагрузки для соединений в реальном времени, а также определению остаточной зажимной нагрузки для соединений с податливой затяжкой.
ВВЕДЕНИЕ Усилие зажима является наиболее важной характеристикой болтового соединения. Потеря зажимной нагрузки может привести к скрипу и дребезжанию или, что еще хуже, к выходу из строя шарнира, что существенно скажется на безопасности автомобиля. Таким образом, измерение зажимных нагрузок в болтовых соединениях является критическим моментом для безопасных соединений. Использование для этой цели ультразвуковых сигналов – хорошо известный метод. В качестве основного преимущества перед использованием, например, тензодатчики и тензодатчики позволяют определять нагрузку зажима без какого-либо влияния на жесткость соединения.В связи с этим метод относится к неразрушающим методам. Однако, в отличие от использования датчиков веса, этот метод является косвенным методом, на который влияет не только напряжение в болте, но также температура и пластическое удлинение, что приводит к некоторым ограничениям, которые необходимо соблюдать.
наоборот. Сгенерированная волна проходит через болт, отражается концом болта и снова преобразуется обратно в электронный сигнал. Измерительное устройство, прикрепленное к преобразователю, измеряет время между передачей сигнала и получением эхо-сигнала.Это также называется «временной задержкой». Теперь, когда соединение затянуто, болт удлиняется. Это приводит к увеличению выдержки времени. Напряжение, создаваемое в болте, оказывает дополнительное влияние на скорость волны, также известное как эластоакустический эффект. Это вызывает общую задержку по времени для удлиненного болта, которая примерно в 3 раза больше, чем можно было бы ожидать, только из-за удлинения. Понятно, что интерес представляет только разница во времени задержки нагруженного болта и ненагруженного болта.В дальнейшем термин «временная задержка» всегда используется в этом смысле. ВИДЫ ВОЛНЫ Вообще говоря, при работе с ультразвуком для измерения нагрузки зажима известны два разных типа волн (рис. 1). Частицы в состоянии ожидания
Длина волны
С другой стороны, усовершенствования электронных устройств за последние пару лет открыли новые возможности и области, в которых можно использовать этот метод.
Направление распространения продольной волны Движение частиц Поперечная волна
Здесь для точности следует отметить, что термин «зажимная нагрузка» в данном исследовании относится к нагрузке в болте.В зависимости от конфигурации соединения фактическая нагрузка в интерфейсе, например воздействие на прокладку может существенно отличаться, особенно при динамических нагрузках.
Направление распространения Движение частиц
Рисунок 1: Типы ультразвуковых волн
ОСНОВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА Принцип ультразвукового испытания зажимной нагрузкой довольно прост. Датчик или преобразователь надевается на один из концов болтов, предпочтительно на головку болта. Его цель – преобразовать электронный сигнал в механическую вибрацию и тиски.
Для продольных волн частицы в болте колеблются в том же направлении, что и ось болта.Для поперечных волн частицы качаются перпендикулярно этой оси. Скорость обеих волн существенно различается. Для стандартных сталей
типичная волновая скорость составляет 5900 м / с, а скорость поперечных волн составляет 3200 м / с, поэтому передаточное число составляет около 1,8. Большинство ультразвуковых устройств на рынке используют продольные волны для определения зажимных нагрузок. Использование поперечных волн требует специальных датчиков поперечных волн, а также измерительного оборудования, способного обрабатывать два независимых эхосигнала.Однако поперечные волны могут выступать в качестве дополнительного источника информации для устранения неизвестного параметра, такого как пластическое удлинение болтов, затянутых до текучести. Это будет продемонстрировано позже. ДАТЧИКИ И МЕТОД МУФТЫ Известны различные подходы к прикреплению датчиков к болту. Все они должны обеспечить надежное соединение между датчиком и болтом, чтобы как можно лучше передать волну в болт и наоборот с минимальными потерями энергии. Это должно быть сделано с постоянным и надежным временным режимом.
незначительно, это может не быть проблемой, так как среднее измерение может быть выполнено, чтобы нивелировать проблему. Для полноты картины следует отметить, что проблемы можно избежать, используя метод эхо-эхо, как показано на рисунке 2. Однако этот метод требует хорошего качества второго эхо-сигнала, который зависит от конфигурации крепежа и, следовательно, может только может использоваться в несколько ограниченном количестве приложений. Использование жидких связывающих сред также невозможно при использовании датчиков сдвига, поскольку они вообще не передают поперечные волны.При измерениях в реальном времени необходимо также убедиться, что эта часть измерительной цепи остается стабильной на протяжении всего измерения. Обычно это достигается приклеиванием датчиков, например, пьезодатчиков, на болт. На рис. 3 показан комбинированный датчик поперечного / продольного положения, использованный в настоящем исследовании для болтов, затянутых на выходе.
Подробное описание измерительной цепочки, показанной на Рисунке 2, объясняет проблему. Измерительная цепь Кабель
Устройство
Клей
Датчик
Болт
∆t
∆ ts
Временная диаграмма измерительной цепи ∆ts
∆ts
∆ts
9∆0003 9∆0002 ∆ts 9∆0002∆t Импульс – Эхо Результат, на который влияет измерительная цепь, особенно клей / связующий материал
∆t Эхо – Результат, зависит только от временной задержки болта
Рисунок 2: Временная диаграмма измерительной цепи
Временная диаграмма для обычного метода импульс-эхо включает время задержки, вызванное самой измерительной цепью, за исключением болта.Хотя можно считать, что датчик, кабель и устройство имеют стабильную временную задержку, клей – или соединительная среда для некоторых типов датчиков – оказывает определяющее влияние на результат. Это особенно актуально для многоразовых электромагнитных преобразователей, которые только слабо соединены с болтом и где жидкости, такие как глицерин, обычно используются в качестве соединительной среды. Этот тип крепления часто приводит к различной толщине зазора в зависимости от силы, прижимающей датчик к головке болта. В результате влияние на задержку по времени может вызвать значительный разброс в показаниях нагрузки зажима.Для статических измерений, когда время проведения измерения составляет
Рисунок 3: Пьезо-датчик, используемый в настоящем исследовании.
Датчик состоит из двух пьезодатчиков, установленных друг на друга с помощью соответствующего клея. Оба датчика покрыты электропроводящим материалом с обеих сторон. Эта конфигурация позволяет контактировать с обоими датчиками только с одним разъемом, используя сам болт в качестве электрического заземления. Импульс, передаваемый измерительным устройством, одновременно стимулирует оба датчика.В то же время приемник настраивается с использованием двух независимых логических измерительных каналов, каждый из которых настроен на прослушивание одного из двух эхо-сигналов – одного для продольного, а другого для поперечного эхо-сигнала. Из-за передаточного числа 1,8 для стандартных сталей поперечный эхо-сигнал принимается незадолго до того, как второе продольное эхо-сигнал достигает датчика. Это позволяет правильно установить временные рамки, используемые для идентификации эхо-сигналов в измерительном устройстве. Для различных материалов, таких как алюминий или титан, где соотношение близко к 2.0 наблюдается интерференция второго продольного эхо-сигнала с первым поперечным эхосигналом. Это делает невозможным идентифицировать оба эхосигнала с помощью этого метода. В этих случаях необходимы два отдельных физических датчика, а также независимые возбуждения во времени, чтобы избежать мешающих эхо-сигналов.
ИЗМЕРЕНИЕ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ Развитие электронных микросхем за последнее десятилетие сделало доступными устройства, которые интегрируют ультразвуковые каналы в регистраторы переходных процессов. Может быть достигнута частота дискретизации до 2 кГц и выше.Эти скорости позволяют записывать процесс затяжки в режиме реального времени, а также контролировать, например, процесс форсирует на месте. На рисунке 4 показан процесс, работающий со скоростью, сопоставимой с требованиями действующего двигателя. На этом рисунке нагрузка на болт в гидравлическом устройстве для испытаний на усталость регистрировалась с использованием ультразвукового преобразователя и датчика собственной нагрузки одновременно.
Даже если на самом деле нет смысла регистрировать нагрузку на болт в приборе для испытания на усталость, этот эксперимент был использован для доказательства общей способности выполнять измерение в реальном времени нагрузки зажима болтов двигателя в работающем двигателе.Хотя это была бы довольно простая задача для болтов головки блока цилиндров, было бы интересной, но сложной задачей измерить шатун в работающем двигателе. Несмотря на значительные препятствия окружающей среды, такие как прокладка кабелей, влияние агрессивного масла на датчик все же необходимо преодолеть. Кроме того, температурная компенсация остается открытой проблемой, поскольку нельзя даже предположить, что распределение температуры по болту является постоянным, что делает невозможным использование датчиков температуры.
ЗАТЯЖКА И ОСТАТОЧНЫЕ НАГРУЗКИ Возможность регистрации ультразвуковых задержек по времени в реальном времени во время испытания на затяжку позволяет приблизиться к другой интересной области: к определению остаточной нагрузки болтов, которые были затянуты до предела текучести.Это относится к наиболее важным болтам двигателя, таким как болты головки цилиндров, болты шатуна, например. ПРОБЛЕМА
Рис. 4. Сравнение ультразвуковой нагрузки болта и датчика нагрузки в тестере усталости при 80 Гц.
Измеритель усталости рассчитан на среднюю нагрузку 69 кН и амплитуду +/- 9 кН при частоте 80 Гц. Частота дискретизации ультразвукового регистратора переходных процессов установлена на 2000 Гц. На рисунке 4 ультразвуковая нагрузка представлена в зависимости от нагрузки, снятой с датчика нагрузки на усталость.Показанные данные были записаны для 2000 циклов. Помимо небольшого сдвига фазы между обоими сигналами, который был скорректирован для рисунка 4, данные показывают довольно хорошее соотношение. Идеальной кривой была бы одна прямая линия, имеющая наклон ровно 1. Фактические данные демонстрируют обычный статистический разброс, приводящий к жирной линии. Овальная форма кривой все еще вызвана небольшим фазовым сдвигом между обоими сигналами. Однако этот фазовый сдвиг составляет менее 1/2000 сек. За время записи 2000 циклов не наблюдалось ни падения сигнала, ни искаженного считывания ультразвукового сигнала.Если посмотреть на фактические значения, то на начальном этапе испытания было отмечено увеличение ультразвуковой нагрузки на 1,5 кН. Это связано с изменением температуры в образце.
Болт, который затягивается до предела текучести, сам по себе имеет определенную зажимную нагрузку, которая определяется исключительно прочностью болта. Однако это остается верным только во время затяжки. Как только инструмент для затяжки останавливается, скручивающее напряжение в соединении снимается, в результате чего остаточное напряжение немного ниже текучести.В течение следующих минут соединение оседает, что приводит к дальнейшему снятию напряжения в болте. Болт снова находится в упругой области. При ультразвуковом контроле пластическое удлинение болта становится проблемой. Метод не позволяет отличить чисто упругую деформацию от пластической. Существуют два решения этой проблемы. Если используются только продольные волны, разборки болта не обойтись. Этот метод схематически показан на Рисунке 5. Болт затягивается до предела текучести (точка A).Пренебрегая эффектом снятия крутильных напряжений и процессом оседания, теперь может случиться так, что болт подвергается дополнительному напряжению до точки B внешними силами или различным тепловым расширением болта и соединенных компонентов. Даже если пластическая деформация в точке А могла быть определена, например, в предыдущем испытании на затяжку пластическая деформация в точке B неизвестна. Теперь настройка предполагается. Кроме того, соединение охлаждается до комнатной температуры для проведения ультразвукового испытания зажимной нагрузки.Оба эффекта приводят к уменьшению нагрузки на болт до точки C вдоль упругой линии. Теперь можно определить нагрузку зажима, отвинтив болт и измерив разницу во времени задержки ультразвукового сигнала между точкой C и полностью ненагруженным болтом.
волны – смещение составляет около 250 нСм по сравнению с 190 нСм для продольных волн для Болта 2. Этот эффект теперь позволяет компенсировать пластическую деформацию, что приводит к методу определения остаточной зажимной нагрузки болтов, затянутых до текучести, без необходимости разобрать шарнир.Основная идея также содержится в [1].
Рисунок 5: Определение остаточной зажимной нагрузки деформированного болта
Однако здесь следует отметить, что диаграмма была упрощена, чтобы сосредоточить внимание на основной проблеме. Жесткость соединения, которая не показана на рисунке 5, может оказывать значительное влияние на нагрузку в болте ([2], [4]).
Рисунок 7: Испытательный стенд, использованный в настоящем исследовании
КАЛИБРОВКА
ИЗМЕРЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАГРУЗОК С ПОПЕРЕЧНЫМИ ВОЛНАМИ
Калибровка для одного типа волн – довольно простая задача, которую можно выполнить, записав нагрузку зажима в зависимости от времени. задержка при стандартном испытании на затяжку.Связь между зажимной нагрузкой F и выдержкой времени ∆t
Только что описанный метод имеет очевидный недостаток – разрушение соединения. Альтернативный метод – одновременное использование обоих типов волн – продольных и поперечных волн.
для упругой области является линейным, необходимо определить только наклон кривой. Известны также попытки определить наклон по физическим константам материала [3,5]. Из-за цели исследований в настоящем исследовании калибровка должна включать различные уровни пластической деформации, но при этом можно пренебречь траекторией упругого затягивания.Таким образом, калибровка может быть сосредоточена только на откручивании. В экспериментальном исследовании можно было показать, что наклон кривой ослабления на рисунке 6 в первом приближении является постоянным и не зависит от уровня пластической деформации (рисунок 8) для обоих типов волн. Диапазон продольного наклона составил 3,7%, в то время как диапазон поперечного наклона был выше и составил 7,8%. Остаточное удлинение болтов изменено до 0,6%.
Рисунок 6: Поведение продольных и поперечных волн при ужесточении текучести.(Болт M12x1,5, 10,9, длина зажима 113 мм).
На рис. 6 показана временная задержка обеих волн, записанная для двух болтов M12, затянутых с пределом текучести до двух различных уровней пластической деформации. Усилие зажима регистрировалось с помощью датчика нагрузки на испытательном стенде, как показано на рисунке 7. На рисунке 6 показаны полные кривые затяжки и ослабления. Показано, что поперечная волна проходит через болт медленнее, чем продольная. Путь разгрузки для каждой из волн в некоторой степени параллелен пути нагружения.Оставшееся смещение временной задержки после разгрузки вызвано пластической деформацией болта. Это ясно показывает, что влияние пластической деформации на продольные волны выше, чем на поперечные
Рис. 8: Наклон кривых ослабления для разных уровней пластификации
Этот результат значительно облегчает калибровку. Можно предположить, что кривые разжима на рисунке 6 смещены вправо в зависимости от уровня пластической деформации.На втором этапе кривые ослабления были проанализированы в отношении соотношения между нагрузкой F для различных уровней пластификации и временной задержкой. Для этой задачи были выбраны несколько дискретных точек. Фактически для каждого уровня пластической деформации существует одна точка на кривой разжима, где кривые разжима обоих типов волн пересекаются. Для этих точек зажимная нагрузка, а также временная задержка одинаковы для обоих типов волн, что облегчает анализ. Рисунок 9 демонстрирует, что эта связь может быть описана линейным уравнением между зажимной нагрузкой F и временной задержкой ∆t с довольно хорошей корреляцией.
РЕЗУЛЬТАТЫ Было проведено несколько тестов с различными конфигурациями для детального исследования возможности использования этого метода. Пока достигнуты следующие результаты. Для статистической проверки точности использовалось несколько конфигураций болтов. После необходимой калибровки при различных уровнях текучести для каждой конфигурации пара новых болтов была затянута на испытательном стенде, показанном на Рисунке 7. Стенд в основном состоит из двух алюминиевых наполнителей, которые используются для получения требуемой длины зажима.Пьезоэлектрический датчик нагрузки расположен посередине соединения. Чтобы исключить влияние неравномерного распределения нагрузки, для ограждения алюминиевых наполнителей используются закаленные и шлифованные стальные пластины. Чтобы учесть влияние теплового удлинения, испытательный стенд выдерживали при температуре 150 ° C в течение 5 часов и охлаждали до комнатной температуры, чтобы максимально точно имитировать работу двигателя. Остаточная нагрузка зажима была измерена с помощью ультразвука, а также встроенного датчика нагрузки.
Рисунок 9: Регрессионный анализ для точек пересечения
На основании этого вывода было выбрано билинейное уравнение для описания нагрузки F в терминах двух различных временных задержек:
F = C1 ∆tL + C2 ∆tT Условия ∆tL и ∆tT представляют собой фактически измеренные во время испытания временные задержки для продольных и поперечных волн.Они определяются как временная задержка для болта под нагрузкой по сравнению с начальной временной задержкой для чистого болта, которая должна быть записана перед затяжкой болта. Также понятно, что это уравнение используется только для определения остаточных нагрузок. Он не предназначен для описания пути нагружения в процессе затяжки. Константы C1 и C2 могут быть легко определены из некоторых дискретных точек данных кривых разгрузки. Для настоящего исследования точки пересечения использовались для определения.Даже двух точек данных было бы достаточно для математического определения двух констант, было выбрано больше точек для выполнения средней калибровки.
Рис. 10: Отклонение ультразвуковой остаточной нагрузки на болт в зависимости от датчика нагрузки для болта M10 x 115 мм.
На рисунке 10 показана точность для болта M10x115 мм класса 10.9. Испытан 21 экземпляр. Максимальное отклонение (диапазон) от зажимной нагрузки тензодатчика составляло около +/- 4% (Рисунок 10). После затяжки была измерена нагрузка около 55 кН.Диапазон остаточной нагрузки на болт составлял от 45 до 47 кН, потеря зажимной нагрузки после температурного цикла примерно от 16 до 18%. На рисунке 11 показано отклонение, достигаемое для шатунного болта M8x41 мм. После затяжки была измерена нагрузка около 42 кН, в то время как остаточная нагрузка после температурного цикла упала примерно на 14%. Максимальное отклонение ультразвукового измерения составляет около +/- 9%. Принимая во внимание, что общая потеря нагрузки зажима составляет около 14%, считается, что эта точность неудовлетворительна.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ультразвуковое измерение нагрузки зажима в реальном времени – это сложный метод неразрушающего анализа болтовых соединений. Это позволяет отслеживать нагрузку зажима в течение всего процесса затяжки. Одновременное использование продольных и поперечных волн в принципе позволяет определять остаточную зажимную нагрузку болтов, которые были затянуты до текучести, без разборки соединения. Однако простая функция билинейной калибровки, используемая в этом исследовании, может не соответствовать точности, необходимой для большинства приложений.Поэтому необходимо провести дальнейшие уточнения метода калибровки, чтобы повысить точность метода.
БЛАГОДАРНОСТИ Рисунок 11: Отклонение ультразвуковой остаточной нагрузки на болт от тензодатчика для болта M8 x 41 мм
Дальнейшие испытания с различными конфигурациями и длинами зажимов привели к следующим результатам: Точность увеличивается при увеличении длины зажима, что составляет неудивительно, поскольку это хорошо известный факт даже для измерений в упругой области. Любые изменения напряжения или удлинения болта приводят к более значительным изменениям временной задержки ультразвукового сигнала, что, следовательно, приводит к более высокой точности.Точность снижается с увеличением уровня пластической деформации. Предел текучести не оказывает существенного влияния на точность. Испытания проводились с болтами, прошедшими термообработку до разного предела текучести (900 МПа против 1070 МПа). Те же данные калибровки можно было использовать без потери точности. Было обнаружено, что точность значительно выше для болтов, у которых резьба накатана после термообработки, по сравнению с болтами, которые прокатаны до термообработки. Накатка резьбы не только вызывает остаточные напряжения в резьбе, но и локально упрочняет материал в корне резьбы.Эти изменения микроструктуры откатываются для болтов, подвергнутых термообработке после накатки резьбы. Предполагается, что микроструктура влияет на ультразвуковое звуковое поле. Таким образом, текущий подход с использованием билинейного уравнения для описания нагрузки на болт как функции временных задержек обеих волн подтвердил общую концепцию. Предполагается, что дальнейшее уточнение уравнения, например, использование уравнений второго порядка повысит точность.
Автор выражает признательность г.Андреасу Шмитту из KAMAX за его работу над методом калибровки с использованием продольных и поперечных волн. Мы также благодарим г-на Масуда Насро из Microcontrol за его ценную поддержку.
ЛИТЕРАТУРА 1. Schneider, Е .: Untersuchung дер materialspezifischen Einflüsse унд verfahrenstechnische Entwicklungen дер Ultraschallverfahren цур Spannungsanalyse в Bauteilen, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2000. 2. Фридрих, Ch .: Überelastische Auslegung фон Schraubenverbindungen, Труды конференции «Schraubenverbindungen – Neue Ergebnisse aus Forschung und Praxis », Deutscher Schraubenverband, 2003.3. Шнайдер, Э. и др .: Метод мониторинга и контроля процесса завинчивания, Патент США 6,581,472, июнь 2003 г. 4. Нассар, Сайед А. и Матин, Пайам Х .: Затягивание крепежа до предела текучести, Труды ASME Конференция PVP, стр. 29-40, 25-29 июля, Сан-Диего, Калифорния. 5. Нассар, Сайед А. и Грзадзински, Джеральд: Ультразвуковой контроль затяжки болтов, Публикация заявки на патент США 20060137463, 2006.
КОНТАКТЫ Гюнтер Хартманн (Gunther Hartmann) – директор по исследованиям и развитию группы компаний KAMAX. KAMAX производит болты с высоким пределом прочности для автомобильной промышленности, имея заводы как в Европе, так и в США.Для получения дополнительной информации обращайтесь [адрес электронной почты защищен] Для получения дополнительной информации о KAMAX посетите http://www.kamax.com.
.