Cấu tạo ampe kìm gồm những bộ phận nào? Nguyên lý chi tiết

Ampe kìm được dùng để kiểm tra dòng điện trong tủ điện, động cơ, máy bơm và hệ thống điện công nghiệp. Thiết bị đo dòng bằng cách kẹp quanh dây dẫn, không cần cắt dây hoặc mắc đồng hồ nối tiếp vào mạch.
Hiểu rõ cấu tạo ampe kìm giúp người dùng lựa chọn đúng thiết bị, thao tác chính xác và hạn chế sai số. Những bộ phận quan trọng gồm hàm kẹp, lõi từ, cảm biến dòng, mạch xử lý và màn hình.

Ampe kìm là gì?

Ampe kìm là thiết bị đo điện có đầu kìm đóng mở để bao quanh dây dẫn. Khi dòng điện chạy qua dây, từ trường sinh ra được cảm biến trong hàm kẹp phát hiện, chuyển thành tín hiệu điện rồi đưa về mạch xử lý. Nhiều model còn tích hợp đo điện áp, điện trở, tần số hoặc thông mạch.

Xem thêm: Cách sử dụng đồng hồ đo điện ampe kìm hiệu quả và an toàn.

Cấu tạo bên ngoài của ampe kìm

Hàm kẹp và cò mở kìm

Hai nửa hàm tạo thành vòng khép kín quanh dây dẫn và hình thành đường dẫn cho từ thông. Cò kìm kết hợp với lò xo giúp đóng mở hàm bằng một tay.
Khi đo, hai mặt hàm cần đóng sát. Khe hở, bụi bẩn hoặc biến dạng có thể làm thay đổi đường truyền từ thông và gây sai số. Không nên dùng hàm kẹp để kéo hoặc bẻ dây điện.

Núm xoay, màn hình và phím chức năng

Núm xoay dùng để chọn dòng AC, dòng DC, điện áp, điện trở hoặc thông mạch. Màn hình LCD hiển thị giá trị, đơn vị đo, cực tính và trạng thái pin.
Các phím thường gặp gồm:

• HOLD: Giữ kết quả đo trên màn hình.
• MAX/MIN: Theo dõi giá trị lớn nhất hoặc nhỏ nhất.
• ZERO: Hiệu chỉnh điểm 0 khi đo dòng DC.
• RANGE: Chọn thang đo tự động hoặc thủ công.

Chức năng thực tế phụ thuộc vào từng model. Các dòng ampe kìm phổ thông có thể chỉ trang bị những phím cơ bản, trong khi thiết bị chuyên dụng thường có thêm chức năng đo dòng khởi động, lọc nhiễu hoặc kết nối dữ liệu.

Cổng que đo, pin và vỏ máy

Ampe kìm đa chức năng thường có cổng COM và cổng đo điện áp, điện trở. Khi đo dòng bằng hàm kẹp, người dùng không cần cắm que đo. Que đo chỉ được dùng cho các phép đo tiếp xúc như điện áp, điện trở hoặc kiểm tra thông mạch.
Pin cấp nguồn cho màn hình và mạch xử lý. Với ampe kìm AC/DC dùng phần tử Hall, pin còn cấp điện cho cảm biến và mạch khuếch đại.
Vỏ máy có nhiệm vụ bảo vệ bo mạch, hạn chế tác động từ bụi bẩn, va đập và tạo khoảng cách cách điện giữa người dùng với các bộ phận bên trong.

Cấu tạo bên trong của ampe kìm

Lõi từ và cuộn dây CT

Bên trong hàm kẹp thường có lõi làm từ vật liệu có khả năng dẫn từ. Khi hàm đóng hoàn toàn, hai nửa lõi tạo thành một mạch từ bao quanh dây điện. Dây dẫn được đo lúc này đóng vai trò như phía sơ cấp một vòng của biến dòng.
Ở ampe kìm đo AC theo phương pháp CT, cuộn dây thứ cấp được quấn quanh lõi từ. Dòng điện xoay chiều chạy trong dây dẫn tạo ra từ thông biến thiên. Từ thông này cảm ứng tín hiệu điện tại cuộn dây thứ cấp.
Tín hiệu thu được tỷ lệ với dòng điện chạy trong dây dẫn. Phương pháp CT có ưu điểm là cấu tạo tương đối đơn giản, dải đo rộng và không cần cấp nguồn riêng cho quá trình phát hiện dòng. Tuy nhiên, phương pháp này không thể đo dòng DC ổn định vì dòng một chiều không tạo ra từ thông biến thiên liên tục.

Phần tử Hall trên ampe kìm AC/DC

Ampe kìm đo được cả dòng AC và DC thường sử dụng phần tử Hall đặt trong khe của mạch từ. Khi từ trường đi qua phần tử Hall, cảm biến tạo ra một điện áp nhỏ tỷ lệ với cường độ từ trường.
Điện áp này được đưa qua mạch khuếch đại và xử lý để xác định cường độ dòng điện. Nhờ đó, thiết bị có thể đo được cả dòng xoay chiều và dòng một chiều.
Do ảnh hưởng của từ dư trong lõi, nhiệt độ môi trường và vị trí dây dẫn, ampe kìm DC thường cần hiệu chỉnh ZERO trước khi đo.

Tham khảo thêm: Cách dùng ampe kìm đo dòng điện một chiều hiệu quả.

Mạch khuếch đại và xử lý tín hiệu

Tín hiệu do cuộn CT hoặc phần tử Hall tạo ra thường có biên độ nhỏ. Vì vậy, tín hiệu cần đi qua mạch khuếch đại, lọc nhiễu và bộ chuyển đổi tương tự – số.
Bộ vi xử lý tiếp tục tính toán, hiệu chỉnh theo thang đo và chuyển kết quả lên màn hình. Đây cũng là bộ phận điều khiển các chức năng như giữ kết quả, cảnh báo quá thang, tự động tắt nguồn hoặc ghi nhận giá trị lớn nhất và nhỏ nhất.
Với ampe kìm True RMS, mạch xử lý có khả năng xác định giá trị hiệu dụng thực trong phạm vi thông số của thiết bị. Loại ampe kìm này phù hợp hơn khi đo các tải có dạng sóng không hình sin như biến tần, nguồn xung, bộ điều khiển tốc độ động cơ hoặc thiết bị điện tử công suất.

Mạch bảo vệ

Mạch đo điện áp thường có các linh kiện hạn dòng, chống quá áp và thiết kế cách điện. Những thành phần này giúp giảm nguy cơ hư hỏng thiết bị khi xuất hiện điện áp cao hoặc thao tác nhầm trong phạm vi bảo vệ cho phép.
Khi chọn ampe kìm, người dùng cần kiểm tra cấp an toàn CAT và điện áp định mức, không nên chỉ quan tâm đến dòng điện tối đa. Thiết bị sử dụng trong tủ phân phối điện công nghiệp sẽ có yêu cầu an toàn khác với thiết bị chỉ dùng cho mạch điện tử điện áp thấp.

Ampe kìm đo dòng như thế nào?

Quá trình đo dòng điện của ampe kìm có thể tóm tắt qua bốn bước:

1. Dòng điện chạy trong dây dẫn tạo ra từ trường.
2. Hàm kẹp và lõi từ tập trung từ thông vào bộ cảm biến.
3. Cuộn CT hoặc phần tử Hall chuyển từ trường thành tín hiệu điện.
4. Mạch xử lý tính toán và hiển thị giá trị dòng trên màn hình.

Khi kẹp đồng thời dây pha và dây trung tính của cùng một mạch, hai dòng điện chạy ngược chiều tạo ra hai từ trường có xu hướng triệt tiêu nhau. Kết quả hiển thị có thể bằng 0 hoặc rất nhỏ.
Vì vậy, khi đo dòng tải thông thường, người dùng cần kẹp quanh một dây dẫn duy nhất. Việc kẹp đồng thời nhiều dây chỉ được thực hiện trong một số phép đo chuyên biệt như kiểm tra dòng rò và phải sử dụng thiết bị có độ nhạy phù hợp.

Ampe kìm AC và AC/DC khác nhau thế nào?

Sự khác biệt quan trọng nhất trong cấu tạo ampe kìm AC và AC/DC nằm ở bộ phận cảm biến.

Nếu công việc chủ yếu là đo dòng AC trong hệ thống điện dân dụng, tòa nhà hoặc nhà xưởng, ampe kìm Hioki 3280-10F là một lựa chọn phổ biến.
Với các ứng dụng liên quan đến ắc quy, UPS, ô tô, điện mặt trời hoặc nguồn DC, người dùng nên lựa chọn ampe kìm AC/DC có dải đo, đường kính hàm và cấp an toàn phù hợp.
Cấu tạo ampe kìm gồm các bộ phận thao tác bên ngoài và hệ thống cảm biến, xử lý tín hiệu bên trong. Hàm kẹp và lõi từ thu nhận từ trường; cuộn CT hoặc phần tử Hall chuyển từ trường thành tín hiệu điện; mạch điện tiếp tục xử lý và hiển thị kết quả.
Hiểu rõ từng bộ phận giúp người dùng phân biệt ampe kìm AC với AC/DC, lựa chọn thiết bị phù hợp và hạn chế sai số trong quá trình đo. Khi cần tư vấn ampe kìm cho tủ điện, động cơ, hệ thống điện dân dụng hoặc công nghiệp, hãy liên hệ Hioki Việt Nam để được hỗ trợ chi tiết.

HIOKI VIỆT NAM – Phân phối bởi: CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT WETECH VIỆT
Hotline: Mr Lâm – 0901.940.968