非线性负载需要一个真有效值钳形表才能获得精确读数

图 1. 一个电流，两个读数。你信任哪个？上面的分支电路为一个具有失真电流的非线性负载馈电。上图右侧的钳形表读数正确，但平均响应钳型表读数要低 32%。

简介
如果没有合适的工具，对于可调速电机负载的电气设备的故障检修将是非常困难的。全新固态电机传动装置和加热控制装置常会引起非正弦（失真）电流。即，非线性负载会以短脉冲而不是平稳的正弦波来吸收电流，而感应电机是以正弦波来吸收电流的。电流波形对钳形表的读数具有显著的影响。
通常，有两种钳形表：“平均响应”型和“真有效值”型。这种平均响应型已被广泛使用，通常价格较低。它们对于线性负载可以给出正确的读数，如标准的感应电机、电阻加热器和白炽灯等。但对于非线性负载，包括半导体，这种平均响应型钳形表常常会读数降低。非线性负载的最坏情况包括，几个小型可调速传动装置 （5hp 或更少）并排连接，并跨过 480V 的两相、三相系统，固态加热器控制装置与 240V 单相电路相连，或电脑与 120V 电压电路相连。当进行支路断路器跳闸（或保险丝熔断）故障检修时，故障的原因通常被划分为三类：
1. 电流过大。
2. 电气外壳中存有过多的热量。
3. 断路器（或保险丝）有故障。
当电路已加上负载，你的第一直觉可能要用钳形表来测量电流。如果电流在电路的额定等级内，你或许会尝试去替换断路器。

“RMS”“root-mean-square”（均方根）。它来源于用于计算任意 AC 波形的有效值（或发热值）的一个数学公式。在电气术语中，ac rms 值等同于特定波形（电压或电流）的 dc 发热值。例如，如果电炉中的电阻发热元件在 240 V ac rms 下的额定发热量为 15 kW，则如果施加 240 V dc 电压而不是 ac 电压，就会得到相同的热量。
熔断器、母排、导线和断路器的热元件等部件都以有效值 (rms) 电流来标明额定值，因为它们的主限制作用与热量耗散有关。如果我们想检查一个电路有无过载，则需要测量 rms 电流，并将测量值与有关部件的额定值进行比较。
如果一个钳形表被标明可响应真有效值，这意味着该工具的内部电路会根据 rms 公式来计算发热值。这种方法可给出正确的发热值，而不管电流波形如何。
某些廉价的钳形表，没有真有效值电路，而使用简化法来得到均方根值。这些仪表被归为“平均响应-真有效值指示”型。这些仪表可捕获 ac 波形经过整流的平均值，并将数值乘以 1.1 以计算出 rms 值。换言之，它们所显示的值不是一个真实值，而是一个基于波形的假设计算出来的值。平均响应方法适用于纯粹正弦波，但在波形因可调速驱动器或计算机而发生波形失真时，可能会导致高达 40 % 的较大读数误差。下表给出了两种不同类型仪表响应不同波形的方式的一些示例。
钳形表有两种外形。最常见的类型是一体式钳形表，它包括钳口，读数显示，和嵌于独立单元内的测量电路。这类型的钳形表包括，Fluke 335,336和337。可在前面板上看到真有效值字样。
第二种类型是由变流器（CT）型附件组成，它与数字万用表共同使用。这类型的钳形表包括 Fluke i200s、80i-400 和 80i-600A。钳形表的钳口将所测导线围住，这充当了变压器的单圈初级线圈。次级线圈有 1000 匝，这就把所测电流除以了 1000；如果所测电流为安培级，那么就转化为毫安级。当钳形表的输出线插到万用表的交流毫安接口，这样，万用表的十位读数就是所测的安培值。

图 5.平均响应型钳形表与真有效值型钳形表的比较

在测量前，需做如下两项检查：首先，对负载进行分析。如果负载电路中包含功率半导体器件、整流器、SCR 等，那么钳形表的读数可能不准确。其次，观察钳形表前面板是否有真有效值字样？如果没有看到真有效值字样，那么你所使用的很可能是平均响应型钳形表。

如果你要测量一个含有半导体的非线性负载施加的电流，而没有真有效值钳形表，你很可能得到一个错误的结果；这个错误就在于一个故障的断路器。替换这个断路器也不会有所帮助。你会得到来自客户令人不愉快的反馈。为避免发生这种情形，请阅读关于真有效值的边栏说明，找到当地的 Fluke 的经销商，得到一个你自己的真有效值的钳形表，不论所加载的电路类型和电流波形，都会得出正确的读数。如果准确的钳形表读数决定了你的声誉，那么，很快你就会发现真有效值万用表和钳形表是你唯一明智的选择。