Danas su nabavljena strujna mjerna kliješta Clamp on Probe WG-499 proizvod američke tvrtke VIZ (RCA) iz 1980-tih godina.
Na zadnjoj strani se vidi otisak zemlje proizvođača JAPAN. Mjerni instrumenti sa oznakom VIZ (RCA) mogu biti proizvedeni u različitim pogonima drugih proizvođača u različitim zemljama.
VIZ je robna marka koju je američka tvrtka za elektroniku RCA (Radio Corporation of America) koristila za svoje komercijalne električne mjerne uređaje i opremu. RCA je poslovala u razdoblju 1919-1986. godine, a marka VIZ je uvedena početkom 1970-tih godina. RCA je pod svojim imenom isporučivala puno različitih mjernih i testnih uređaja no mnoge su zapravo razvili i izradili drugi proizvođači (Eico, DuMont, Hickok, Radio Marine, Jetronic i drugi). Na istim uređajima iz 1970-tih i 1980-tih godina može se naći logo RCA ili logo VIZ, a na nekima su oba naziva (RCA Viz Mfg Co.). RCA je bila jedna od vodećih tvrtki u radio i TV industriji te je stvorila prvu nacionalnu američku radio mrežu NBC. Od 1970-tih godina RCA se pokušala proširiti na tržište komercijalne zabavne elektronike, no zbog velike konkurencije bilježila je sve veće gubitke. Godine 1986. tvrtku RCA je preuzeo GE (General Electric) koji je tijekom sljedećih nekoliko godina likvidirao većinu imovine te tvrtke. Danas RCA postoji samo kao robna marka u vlasništvu američke glazbene kompanije Sony Music Entertainment (SME) i francuske kompanije Vantiva SA (bivši Technicolor i Thomson).
Strujna kliješta WG-499 omogućuju mjerenje izmjenične struje do 300 A podijeljeno u šest mjernih opsega. Kliješta nemaju vlastiti mjerni instrument nego se spajaju na neki drugi ampermetar kojem onda služe za proširenje opsega mjerenja. Stoga je konstrukcija ovih mjernih kliješta relativno jednostavna. Osim zavojnice mjernog transformatora i sklopke za preklapanje mjernih opsega, ugrađeno je još samo nekoliko mjernih i kalibracijskih otpornika te RC filtarski krug.
Za ova strujna kliješta nismo našli nikakve podatke i zapravo ne znamo na koji tip instrumenta se spajaju (ampermetar ili voltmetar) i koji mjerni opseg taj instrument mora imati. Očito je samo da skala instrumenta mora biti baždarena sa bazom 3. Stoga smo za početak nacrtali shemu našeg instrumenta.
Prva slika prikazuje kompletnu shemu strujnih kliješta WG-499, a na druge dvije slike su preglednije nacrtani mjerni krugovi za pojedine strujne opsege.
Strujna kliješta su u osnovi posebna izvedba strujnog mjernog transformatora gdje primarni namotaj čini sam vodič kroz kojeg mjerimo struju. Isti se beskontaktno uvodi kroz željeznu jezgru mjernog transformatora koja se u tu svrhu može privremeno rastvoriti poput kliješta tako da nema potrebe za odspajanjem vodiča sa strujnog kruga kako bi se provukao kroz jezgru. Kao i kod svakog drugog transformatora tako i ovdje vrijede omjeri transformacije, pa koliko puta se (primarni) vodič omota oko jezgre mjernog transformatora toliko puta će biti veća inducirana mjerna struja u sekundarnom namotaju transformatora.
Paralelno zavojnici vezan je RC “snubber” filtar za prigušivanje eventualnih VF istitravanja koje bi mogla stvoriti ili prikupiti zavojnica, a koja bi svakako utjecala na ukupni inducirani mjerni napon i time na točnost mjerenja.
Prva dva mjerna opsega (6 A i 12 A) imaju zasebne kalibracijske otpornike kojima se regulira potrošnja struje u toj grani, dok je za preostala četiri mjerna opsega stavljen zajednički kalibracijski potenciometar kojim se ostvaruje potrebni pad napona za ispravno pokazivanje instrumenta. Prema izgledu pločice vidimo da je u nekim inačicama svaki mjerni opseg imao svoj kalibracijski potenciometar, no vjerojatno se kasnije shvatilo da nema praktične potrebe fino zasebno kalibrirati visoke strujne opsege pa se uštedjelo na tri potenciometra.
Mjerni opsezi dakle uključuju paralelne otpornike na koje se onda dijeli dio ukupne struje koju inducira zavojnica. To znači da bi spojeni ampermetar trebao predstavljati otpor na koji se također dijeli točno određeni dio ukupne struje. Međutim, samo na osnovu elektroničke sheme nemoguće je znati za kakav mjerni instrument je predviđen ovaj mjerni krug, odnosno koliki treba biti njegov unutrašnji otpor i na kojoj struji treba postići puni otklon. Također ne znamo ni broj namota sekundara mjernog transformatora, ni gubitke u željeznoj jezgri tako da ni približno ne možemo znati omjer transformacije struje. Do svega ovoga možemo doći samo eksperimentalno.
Za testiranje smo napravili strujni krug potrošnje 1 A (12 V na otporu 12 Ω) te namotali oko jezgre kliješta šest namotaja žice iz tog strujnog kruga. Tako je ulazna struja ukupno 6 A što je maksimalni domet prvog mjernog opsega. Testiranje ćemo izvršiti tako da izlazna struja na svih drugim opsezima bude u omjeru tih opsega. Ovo smo postigli na unutrašnjem otporu mjerne grane od cca 52 kΩ gdje je za ulaznu struju od 6 A izlazna struja 100 µA. Izlazne struje na pojedinim opsezima kod ulazne struje 6 A su onda slijedeće:
- 6 A – 100 µA
- 12 A – 50 µA
- 30 A – 20 µA
- 60 A – 10 µA
- 120 A – 5 µA
- 300 A – 2 µA
Mjerenjem smo sve to i potvrdili tako da možemo zaključiti da se naša mjerna kliješta spajaju na mjerni instrument sa zakretnim svitkom ukupnog unutrašnjeg otpora 52 kΩ koji postiže svoj puni otklon na struji od 100 µA. Mjerni instrumenti sa punim otklonom na 100 µA su česti te je i kod mnogih multimetara ovo najmanji mjerni opseg. Naravno, analogni instrumenti obično imaju puno manji unutrašnji otpor od 52 kΩ tako da im svakako serijski u krug treba dodati otpornike kako bi se postigao ukupni otpor navedene vrijednosti.
Malo je čudno da se u 1980-tim godinama proizvode strujna kliješta koja nemaju vlastiti mjerni instrument. Ovakva izvedba mjernih kliješta je i općenito vrlo rijetka. Ona mogu ispravno mjeriti samo sa ampermetrima koji imaju odgovarajuće skale, odgovarajući unutrašnji otpor i odgovarajuću struju za puni otklon kazaljke. Također, strujna kliješta Clamp on Probe WG-499 nemaju vlastiti ispravljač i mogu raditi samo sa ampermetrima ili multimetrima za izmjeničnu struju.
S druge strane, strujni opsezi većine multimetara ne prelaze 10 ili 20 A te se ovakav “adapter” čini kao jednostavno i praktično rješenje za povremenu potrebu mjerenja jačih struja. Problem je naravno što izravno spojen neće točno mjeriti na većini instrumenta, no prilagodbu (kalibraciju) i nije tako teško napraviti ako nikako drugačije onda eksperimentalno 🙂