电流钳: 您需要知道的一切

除了電壓和電力之外，電流也是電機工程中最重要的參數。然而，當人們嘗試測量電流時，問題就出現了，因為直接測量需要將測量裝置插入電路中。這不僅會偽造量測結果並導致安全風險，而且通常一開始就無法實現。舉例來說，如果您想知道通往冰箱的電源線上有多少電流，您不可能簡單地將電源線切成兩半，然後在中間插入測量裝置。這當然會損壞電源線，並導致冰箱中的食物過期。

為了因應這些情況，有一種所謂的電流鉗。它們可以在不接觸、不斷電的情況下測量電流。以下段落將說明電流鉗的種類及其工作原理。

人們通常會區分兩種類型的電流鉗，即交流電流鉗和直流電流鉗。交流電鉗，顧名思義，只能用於測量交流電。這是由於其工作原理與電流傳感器相同。嚴格來說，交流電鉗實際上是真正的電流變壓器，其一次繞組僅由一匝構成 – 即待測電纜。

下圖顯示交流電流鉗的結構：

測量交流電流的工作原理

操作如下：

1. 電源線中的電流會在電源線周圍產生磁場。這是安培定律，也是自然界的基本定律。
2. 現在我們用圓形電流夾鉗包圍電源線。由於電流箝的磁芯由導磁性能良好的材料組成，因此磁場會在磁芯中「流動」。
3. 現在，「交替 」磁場 (由於交替電流) 在二次線圈 (也繞在磁芯上) 中產生進一步的電流。這是根據感應定律發生的。感應電流通常遠小於待測電纜中的電流。
4. 現在我們可以像往常一樣測量二次線路中的電流。在大多數情況下，測量裝置本身的電源就是這個二次電流，因此您不需要再使用電池或蓄電器來操作。

然而，重要的是要記住： 電流鉗透過偵測導體電纜的磁場變化來間接測量電流。 您可以在我們關於電流傳感器的博文中瞭解更多關於交流電流鉗如何工作的資訊。電流傳感器。

與交流電鉗不同，直流電鉗通常可以測量所有類型的電流。流過直流電的導體只會產生靜態、恆定的磁場。交流電流鉗無法測量這一點，因為它們需要「交流」磁場。為了實現直流電流鉗，需要同樣可以測量靜態磁場的傳感器。霍爾感測器就屬於這種類型。

您可以在這裡看到帶有霍爾感測器的直流電流鉗的結構：

Working principle for measuring DC current

如您所見，霍爾感測器放置在導磁磁芯的空隙中。因此，磁場會直接流經霍爾感測器。

如前所述，電流鉗可用於間接、非接觸且安全的電流測量。然而，就像生活中幾乎所有的東西一樣，電流鉗也有其缺點。例如，雖然電流鉗在測量單一電纜時非常有用，但在同時測量多條電纜時卻會提供不正確的結果。例如，如果兩條電流方向相反的電源線交織在一起，測量結果將會是 0 A。

答案是這樣的： 兩條導體都會產生磁場，但相反的電流也會產生相反的磁場。因此，兩股電流的磁場會互相抵銷，而電流鉗 (包圍兩條電源線) 則會判定電流為 0 A。

當然，也有特殊的電流鉗可以同時測量幾條導體電纜。不過，這些通常都非常昂貴，而且也相當不準確。

電流鉗也有多種量程可供選擇。幾乎沒有上限。一般而言，它們的量測範圍最高可達 600 A，但也可以達到四位數的範圍。唯一的限制是向下，因為磁場會變得非常弱。