Veilige contactloze meting dankzij stroomtang
Als er een stroom door een geleider wordt gevoerd, zal er een magnetisch veld ontstaan rond die geleider. Door de sterkte van het magnetisch veld te meten, kunnen we contactloos te weten komen hoeveel stroom er door de geleider vloeit. Dat is het principe achter de stroomtang. Maar welke types zijn er beschikbaar?
Contactloos meten
Het allergrootste voordeel van een stroomtang is de contactloze meting: er moet geen enkele geleider worden losgemaakt om de stroom te meten. Wat veiligheid betreft, is een stroomtang dus zeker een topper. Dat weerspiegelt zich ook in het meetbereik, dankzij het meetprincipe kan dit zelfs voor basisversies al oplopen van 0 A tot 100 A, maar er zijn ook modellen die moeiteloos boven de 1.000 A en - mits de juiste meetaccessoires - zelfs richting de 3.000 A gaan.
Je hoeft geen genie te zijn om met een stroomtang overweg te kunnen
Naast het veilig meten van de stroom, betekent het ontbreken van kabels losmaken, ook dat fouten bij het opnieuw maken van de verbinding vermeden worden. Ook de eenvoud van een stroomtang wordt geprezen: je hoeft geen genie te zijn om met een stroomtang overweg te kunnen. Stroomtangen zijn dan ook populair voor het snel nameten en verifiëren van verwachte stroomwaarden, maar ook tijdens het zoeken naar fouten bewijzen ze hun diensten.
De toegankelijkheid brengt ook een eerste nadeel met zich mee: door de eenvoudige opbouw is een stroomtang ook relatief makkelijk te maken. Er zijn dus veel aanbieders op de markt, maar niet alle toestellen zijn even kwalitatief. Op het zicht zien ze er vaak even goed uit, maar de verschillen liggen dan in een beperkte nauwkeurigheid in vergelijking met andere meettangen en het ontbreken van beschermingsfuncties.
Een tweede nadeel is de iets mindere nauwkeurigheid in vergelijking met de standaard multimeters. Bij deze laatste moet de stroomkring worden onderbroken en wordt de stroom gemeten aan de hand van een vaste, gekende weerstand. Stroomtangen pakken het anders aan en meten de stroom indirect door het opnemen van het magnetisch veld. Dat zorgt ervoor dat er een zekere ruimte is voor interferentie.
Voor de fijnere applicaties zoals uitmeten van elektronica is een stroomtang daarom minder geschikt, al zijn er wel specifieke oplossingen voor handen. Een lekstroomtang is hier bijvoorbeeld een betere optie. In vergelijking met klassieke stroomtangen zijn deze diagnosetools uiterst gevoelig, zodat men er zelfs extreem geringe stromen mee kan meten. Met hoogwaardige lekstroomtangen kan u ook aanloopstromen testen en metingen in het μA-bereik uitvoeren. Ook controle van doorgang en weerstand, spanningsmeting en RMS-stroommetingen zijn mogelijk.
Werkingsprincipes
De harde bek van de stroomtang bestaat uit een ferriet kern met daarrond een kunststof mantel. De bek is specifiek ontwikkeld om het magnetische veld dat wordt gegenereerd om de stroom door de geleider eerst te detecteren, vervolgens te concentreren en tot slot te meten.
De moderne versies meten ook andere grootheden
Oorspronkelijk was de naam stroomtang ook exact waar het apparaat voor stond, namelijk stroom meten. De moderne versies meten echter ook andere grootheden zoals spanning, doorgang en weerstand en beschikken over een grotere nauwkeurigheid. De huidige stroomtangen bieden vandaag dezelfde basisfuncties als een digitale multimeter. Er zijn evenwel diverse types.
Bij de ‘traditionele’ stroomtangen vinden we 3 types afhankelijk van het meetprincipe.
AC stroomtangen
Bij stroomtangen die enkel wisselstroom kunnen meten, worden stroomtransformatoren ingezet. Deze tangen beschikken over een rigide ijzeren bek om het magnetische veld rond de geleider te kunnen meten. Rond de bek bevindt zich intern een gewikkelde koperdraad die als transformator fungeert. De geleider vormt daarbij de primaire wikkeling, de koperdraad in de bek vormt de secundaire wikkeling. De stroom die in de secundaire wikkeling geïnduceerd wordt door de stroom in de primaire geleider, wordt gemeten en omgezet in de meetwaarde in Ampère, al kan er in moderne toestellen ook een spanningswaarde gegeven worden. Omdat er kan gevarieerd worden met de verhouding tussen het aantal wikkelingen tussen de primaire en secundaire spoel, kunnen grote stromen worden gemeten op een veilige manier, want de stroom op de secundaire spoel (in de bek van de stroomtang) is slechts een fractie van deze in de stroomvoerende geleider. Vandaar dat we eerder veiligheid als een van de grootste voordelen aanduidden.
AC/DC stroomtangen
Stroomtangen die ook gelijkstroom kunnen meten, maken gebruik van het Hall-effect, dat is het verschijnsel waarbij een elektrische spanning optreedt in de dwarsrichting van een stroomdrager als loodrecht op de stroom- en dwarsrichting een magnetisch veld aangelegd wordt. Om dat te bewerkstelligen, wordt tussen beide uiteinden van de bek een kleine opening gelaten. In die minieme luchtspleet wordt een Hall-sensor geplaatst. Als er nu een stroomvoerende geleider geplaatst wordt in de kern, wordt een magnetisch veld opgewekt. De magnetische flux kan zich probleemloos door het metaal van de tang bewegen, maar op het punt waar de luchtspleet moet worden overbrugd, zal de flux variëren in functie van de grootte van de stroom in de te meten geleider. De Hall-effectsensor zal deze wijziging in magnetische flux opnemen en omzetten in een meetwaarde. Omdat Hall-effectsensoren vatbaar zijn voor interferentie door het magnetisch veld van de aarde en van externe invloeden in de buurt, moet de meting met deze types stroomtangen eerst op nul worden ingesteld om afwijkingen te corrigeren.
Flexibele stroomtangen
Een derde meetprincipe opent de mogelijkheid om een meer flexibele meting uit te voeren. Deze tangen zijn beperkt tot AC en werken volgens het Rogowski-principe. De stroomtang bestaat hier uit een ronde spoel zonder magnetische kern die rond de te meten geleider geplaatst wordt. Het ontbreken van een massieve kern leidt uiteraard tot een grotere flexibiliteit ten opzichte van de andere meetprincipes. Ook hier zal de stroom in de geleider leiden tot een variabele geïnduceerde spanning in de spoel, die evenredig is met de variatie van de stroom in de geleider. Via een specifieke intelligente omzetting kan dit vervolgens worden gemeten. Door de specifieke, zeer nauwkeurige opbouw van de windingen is een flexibele stroomtang dankzij dit principe een stuk ongevoeliger voor EMC-invloed (elektronische interferentie van toestellen en geleiders uit de buurt).
