Vì sao ampe kìm đo dòng không chính xác? 7 nguyên nhân thường gặp

Cùng đo trên một dây dẫn nhưng ampe kìm hiển thị 9,6 A, trong khi thiết bị giám sát báo 10,2 A. Ở lần đo khác, giá trị trên màn hình liên tục thay đổi dù hệ thống vẫn hoạt động bình thường. Những tình huống này chưa chắc bắt nguồn từ ampe kìm bị hỏng.

Kết quả đo có thể bị ảnh hưởng bởi cách kẹp dây, vị trí dây trong hàm kẹp, chế độ đo, dạng sóng, từ trường xung quanh và khả năng phân giải của thiết bị. Hiểu rõ các nguyên nhân gây sai số giúp kỹ thuật viên xác định khi nào cần đo lại, khi nào cần đổi thiết bị và khi nào cần hiệu chuẩn.

Ampe kìm đo dòng điện như thế nào?

Ampe kìm đo dòng thông qua từ trường hình thành xung quanh dây dẫn. Khi hàm kẹp bao quanh dây, mạch từ bên trong cảm biến thu nhận từ thông và chuyển đổi thành giá trị dòng điện.

Tùy cấu tạo cảm biến, ampe kìm có thể đo:

• Chỉ dòng điện AC.
• Cả dòng điện AC và DC.
• Dòng điện AC+DC.
• Dòng rò rất nhỏ.
• Dòng khởi động trong thời gian ngắn.

Có thể xem thêm bài cấu tạo ampe kìm và nguyên lý hoạt động để hiểu vai trò của hàm kẹp, cảm biến dòng và mạch xử lý tín hiệu.

Do ampe kìm không tiếp xúc trực tiếp với lõi dẫn điện, độ chính xác phụ thuộc nhiều vào trạng thái hàm kẹp và từ trường tại vị trí đo.

1. Kẹp đồng thời nhiều dây dẫn

Đây là một trong những lỗi phổ biến nhất khi sử dụng ampe kìm.

Khi kẹp đồng thời dây pha và dây trung tính của cùng một tải, dòng điện đi và dòng điện trở về tạo ra hai từ trường ngược chiều. Hai từ trường này triệt tiêu nhau, khiến thiết bị hiển thị giá trị rất thấp hoặc gần bằng 0 A.

Để đo dòng tải, cần kẹp quanh duy nhất một dây dẫn:

• Một dây pha trong hệ thống AC.
• Dây dương hoặc dây âm trong mạch DC.
• Một dây pha riêng biệt trong hệ thống ba pha.

Hioki cũng hướng dẫn người dùng chỉ kẹp một dây dẫn khi đo dòng tải.

Trường hợp ngoại lệ là đo dòng rò. Khi đó, kỹ thuật viên có thể chủ động kẹp đồng thời các dây mang dòng của mạch để đo phần dòng chênh lệch không quay về theo đường dẫn thông thường.

Cách khắc phục: Xác định đúng dây cần đo và chỉ đặt một dây dẫn trong hàm kẹp, trừ khi đang thực hiện phép đo dòng rò.

2. Hàm kẹp chưa đóng hoàn toàn

Hai nửa hàm kẹp phải tiếp xúc kín để hình thành một mạch từ hoàn chỉnh. Nếu hàm bị hở, từ thông có thể thất thoát và làm kết quả thấp hơn giá trị thực tế.

Nguyên nhân khiến hàm kẹp không đóng kín gồm:

• Bụi hoặc mạt kim loại bám tại bề mặt tiếp xúc.
• Dây dẫn quá lớn so với đường kính hàm.
• Nhiều dây chen chúc trong hàm kẹp.
• Cơ cấu lò xo bị yếu hoặc kẹt.
• Người dùng chưa thả hết cò mở hàm.
• Vòng cảm biến mềm chưa được khóa đúng vị trí.

Với dòng điện lớn, một khe hở nhỏ tại hàm kẹp cũng có thể làm kết quả thiếu ổn định.

Cách khắc phục: Kiểm tra bằng mắt xem hàm đã khép kín chưa. Làm sạch bề mặt tiếp xúc bằng vật liệu phù hợp và không cố kẹp dây có kích thước vượt quá khả năng của thiết bị.

3. Dây dẫn đặt lệch khỏi tâm hàm kẹp

Nhiều ampe kìm đạt độ chính xác tốt nhất khi dây dẫn nằm gần tâm của hàm. Nếu dây áp sát mép cảm biến, từ trường phân bố không đều có thể tạo thêm sai số.

Ảnh hưởng này rõ hơn khi:

• Đo dòng điện lớn.
• Hàm kẹp chứa nhiều dây.
• Dây có đường kính gần bằng độ mở của hàm.
• Sử dụng cảm biến đã cũ hoặc có thiết kế nhạy với vị trí dây.

Thông số độ chính xác của nhiều cảm biến dòng được xác lập trong điều kiện dây dẫn đặt tại tâm hàm. Hioki cũng khuyến nghị đưa dây cần đo vào gần vị trí trung tâm để đạt kết quả tốt nhất.

Cách khắc phục: Đặt dây gần tâm hàm kẹp, giữ dây tách khỏi các dây mang dòng khác và không để dây ép sát đầu hoặc cạnh cảm biến.

4. Chọn sai chế độ đo AC, DC hoặc AC+DC

Một chiếc ampe kìm đo AC không thể đo chính xác dòng DC. Tương tự, nếu mạch có cả thành phần DC và gợn AC nhưng người dùng chỉ chọn chế độ DC, kết quả sẽ không phản ánh đầy đủ tổng dòng điện.

Một số tình huống dễ chọn sai chế độ gồm:

• Đo hệ thống điện mặt trời nhưng sử dụng ampe kìm chỉ đo AC.
• Đo đầu ra bộ chỉnh lưu nhưng bỏ qua thành phần gợn AC.
• Đo phía sau biến tần bằng chế độ không phù hợp.
• Chọn nhầm chế độ đo điện áp thay vì dòng điện.
• Dùng thang đo dòng tải để kiểm tra dòng rò rất nhỏ.

Cách khắc phục: Xác định loại dòng trước khi đo. Chọn AC cho dòng xoay chiều, DC cho dòng một chiều và AC+DC khi cần đánh giá đồng thời hai thành phần. Với hệ thống có cả AC và DC, có thể sử dụng Hioki CM4375-50, hỗ trợ đo dòng AC, DC và AC+DC.

5. Không hiệu chỉnh điểm 0 khi đo dòng DC

Cảm biến đo dòng DC có thể xuất hiện giá trị lệch 0 do từ dư trong lõi cảm biến, thay đổi nhiệt độ hoặc từ trường bên ngoài. Vì vậy, màn hình có thể hiển thị một giá trị nhỏ dù hàm kẹp chưa bao quanh dây dẫn.

Nếu không loại bỏ độ lệch này, giá trị sai sẽ được cộng hoặc trừ vào kết quả thực tế. Ảnh hưởng đặc biệt rõ khi đo dòng DC nhỏ.

Trước khi đo dòng DC, người dùng nên:

1. Đóng kín hàm kẹp nhưng không kẹp vào dây.
2. Đưa thiết bị ra xa dây dẫn đang có dòng lớn.
3. Chọn chế độ đo DC.
4. Thực hiện chức năng Zero hoặc DC Zero.
5. Chờ màn hình trở về gần 0 A rồi mới đo.

Hioki khuyến nghị thực hiện zero adjustment trước khi đo dòng DC để bù ảnh hưởng của từ hóa cảm biến và độ trôi theo thời gian.

Nếu giá trị 0 vẫn thay đổi mạnh sau khi hiệu chỉnh, hãy di chuyển khỏi máy biến áp, động cơ, nam châm hoặc dây dẫn dòng lớn rồi thực hiện lại.

6. Dùng ampe kìm không có True RMS cho dạng sóng méo

Ampe kìm kiểu lấy giá trị trung bình có thể đo đúng khi dòng điện có dạng hình sin tương đối chuẩn. Tuy nhiên, nhiều tải hiện đại tạo ra dòng điện bị méo, chẳng hạn:

• Biến tần điều khiển động cơ.
• Bộ nguồn chuyển mạch.
• Đèn LED.
• Máy tính và thiết bị điện tử.
• UPS.
• Bộ sạc pin.
• Thiết bị có thyristor hoặc chỉnh lưu.

Với dạng sóng méo, máy đo theo phương pháp trung bình có thể hiển thị giá trị khác đáng kể so với dòng hiệu dụng thực tế. Máy True RMS tính giá trị hiệu dụng dựa trên dạng sóng nên phù hợp hơn với tải phi tuyến.

Hioki cho biết thiết bị True RMS và thiết bị đo theo giá trị trung bình sẽ cho kết quả tương đương với sóng sin không méo, nhưng có thể khác nhau khi dạng sóng bị biến dạng.

Tuy nhiên, True RMS không đồng nghĩa với việc đo đúng trong mọi tình huống. Tần số và hệ số đỉnh của tín hiệu vẫn phải nằm trong thông số cho phép của ampe kìm.

Cách khắc phục: Sử dụng ampe kìm True RMS khi đo biến tần và tải điện tử. Với dòng AC đến 1.000 A, Hioki CM3289 là một lựa chọn True RMS phù hợp cho công việc bảo trì thông thường.

7. Dòng đo quá nhỏ so với thang và độ phân giải

Ampe kìm đo được 1.000 A không có nghĩa thiết bị sẽ đo chính xác dòng vài milliampere. Khi dòng thực tế quá nhỏ so với thang đo, sai số theo số đếm và độ phân giải có thể chiếm tỷ lệ lớn trong kết quả.

Ví dụ, một ampe kìm có độ chính xác:

±1,3% giá trị đo ±0,3 A

Nếu đo 10 A, sai số theo thông số có thể lên đến:

±(10 × 1,3% + 0,3) = ±0,43 A

Nếu đo 100 A, sai số tương ứng khoảng:

±(100 × 1,3% + 0,3) = ±1,6 A

Sai số tuyệt đối tăng theo dòng điện nhưng tỷ lệ ảnh hưởng của thành phần ±0,3 A lại lớn hơn khi đo dòng nhỏ. Vì vậy, không nên sử dụng ampe kìm dòng tải lớn để đo dòng rò ở mức milliampere.

Giá trị cũng có thể thay đổi nếu tải đang đóng cắt liên tục. Khi đo động cơ vừa khởi động, kết quả dòng khởi động không thể so sánh trực tiếp với dòng vận hành ổn định.

Cách khắc phục: Chọn ampe kìm có thang đo và độ phân giải phù hợp. Với dòng rò, nên dùng ampe kìm dòng rò chuyên dụng. Với dòng khởi động, sử dụng chức năng INRUSH thay vì đọc giá trị thông thường.

Cách kiểm tra nhanh khi ampe kìm cho kết quả bất thường

Khi nghi ngờ ampe kìm đo sai, có thể kiểm tra theo thứ tự sau:

Nếu đã loại trừ các lỗi thao tác nhưng kết quả vẫn sai lệch lớn, nên so sánh với một thiết bị tham chiếu còn hiệu chuẩn. Không nên tự điều chỉnh bên trong ampe kìm vì có thể ảnh hưởng đến độ chính xác và an toàn điện.

Xem thêm hướng dẫn đo dòng điện bằng ampe kìm để thực hiện đúng trình tự và hạn chế sai số khi làm việc tại hiện trường.

Kết luận

Ampe kìm đo dòng không chính xác thường bắt nguồn từ bảy nguyên nhân: kẹp nhiều dây, hàm chưa đóng kín, dây đặt lệch tâm, chọn sai chế độ, chưa hiệu chỉnh điểm 0, dùng sai phương pháp đo dạng sóng và chọn dải đo không phù hợp.

Trước khi kết luận thiết bị bị hỏng, người dùng nên kiểm tra lại thao tác, môi trường và thông số kỹ thuật. Việc lựa chọn đúng loại đồng hồ ampe kìm theo dòng AC, DC, dạng sóng và mức dòng cần đo sẽ giúp kết quả đáng tin cậy hơn.

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