L'ABC dei multimetri a pinza

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1 L'ABC dei multimetri a pinza Che cos'è un multimetro a pinza e per cosa può essere utilizzato? Quali misure possono essere effettuate con un multimetro a pinza? Come ottenere il massimo dall'utilizzo di un multimetro a pinza? Quale multimetro a pinza è più adatto secondo il tipo di ambiente di utilizzo? Le risposte a queste domande si trovano in questa nota applicativa. Nota applicativa Con l'avanzamento tecnologico delle apparecchiature e dei circuiti elettrici, i tecnici e gli elettricisti si trovano a dover affrontare nuove sfide e difficoltà. Tali avanzamenti richiedono non solo maggiori funzionalità nell'attrezzatura di test odierna, ma maggiore competenza da parte delle persone che la utilizzano. Un elettricista che conosce bene l'uso fondamentale dell'attrezzatura di test sarà meglio preparato alle moderne difficoltà inerenti all'esecuzione di prove e la ricerca guasti. Il multimetro a pinza è uno strumento importante e comune nella cassetta degli attrezzi di elettricisti e tecnici. Un multimetro a pinza è un tester elettrico che combina un voltmetro e un misuratore di corrente a pinza. Come il multimetro, dopo un periodo analogico il multimetro a pinza è approdato al moderno mondo digitale. Originariamente creato come strumento di misura per elettricisti con un unico scopo, nei modelli attuali incorpora più funzioni di misura, maggiore precisione e, in alcuni strumenti, funzioni di misura molto speciali. I multimetri a pinza odierni hanno la maggior parte delle funzioni di base di un multimetro digitale (DMM), con un trasformatore di corrente incorporato nell'unità come caratteristica aggiuntiva. L'azione di trasformatore La capacità dei multimetri a pinza di misurare correnti alternate di notevole entità si basa su una semplice azione di trasformatore. Quando si chiudono le ganasce o il puntale di corrente flessibile dello strumento su un conduttore percorso da corrente alternata, la Scegliere un multimetro a pinza di una classe adatta all'ambiente elettrico in cui si opera, nonché con la risoluzione e la precisione di misura necessaria ai test da effettuare. corrente viene accoppiata attraverso le ganasce, in modo simile al nucleo ferroso di un trasformatore di potenza, e in un avvolgimento secondario connesso attraverso lo shunt all'ingresso del multimetro. All'ingresso del multimetro viene erogata una corrente molto inferiore, a causa del rapporto del numero di avvolgimenti del secondario rispetto al numero di avvolgimenti del primario attorno al nucleo. Generalmente, il primario è rappresentato da un unico conduttore attorno al quale sono chiuse le ganasce o il puntale di corrente flessibile. Se il secondario ha avvolgimenti, la corrente secondaria sarà 1/1000 della corrente che percorre il primario o, in questo caso, il conduttore che si sta misurando. Pertanto, 1 amp di corrente nel conduttore che si sta misurando produce 0,001 amp o 1 milliamp di

2 corrente all'ingresso del multimetro. Questa tecnica consente di misurare facilmente correnti molto maggiori aumentando il numero di avvolgimenti del secondario. I multimetri a pinza misurano qualsiasi combinazione di corrente alternata e continua. Ciò comprende sia corrente continua statica e di carica sia corrente alternata. I multimetri a pinza misurano la corrente continua mediante sensori a effetto Hall. Un sensore a effetto Hall è in sostanza una sorta di magnetometro che può percepire la forza di un flusso magnetico applicato. A differenza di un semplice sensore induttivo, il sensore a effetto Hall funziona quando il flusso magnetico applicato è statico e non varia. Questo funziona anche per i campi magnetici alternati. Un multimetro a pinza contiene un nucleo ferroso toroidale con un chip a effetto Hall nello spazio tra le due metà, cosicché il flusso magnetico indotto dal conduttore che trasporta la corrente viene incanalato attraverso di esso. Scelta del multimetro a pinza L'acquisto di un multimetro a pinza non richiede soltanto l'esame delle specifiche, ma anche quello di caratteristiche e funzioni, nonché del pregio complessivo rappresentato dalla progettazione del multimetro e dalla cura posta nella sua realizzazione. L'affidabilità è più importante che mai, specialmente in condizioni di lavoro difficili. I progettisti di Fluke si sono impegnati a realizzare questi strumenti di misura in modo che siano robusti non solo elettricamente, ma anche meccanicamente. Prima di essere pronti a essere gettati in una cassetta degli attrezzi, hanno superato un rigoroso programma di verifica e valutazione. Nella scelta di un multimetro a pinza o di qualsiasi altra attrezzatura di test elettrica, la sicurezza dell'utente deve essere una delle principali considerazioni. Non solo Fluke progetta i suoi multimetri a pinza secondo gli standard elettrici più recenti, ma ognuno di essi viene collaudato singolarmente e quindi certificato da laboratori di test come CSA, TÜV, ecc. Solo queste certificazioni Per le situazioni di questo tipo, in cui conduttori di grandi dimensioni rendono difficile utilizzare le ganasce del multimetro a pinza, utilizzare un puntale di corrente flessibile. garantiscono all'utente che il tester elettrico soddisfi questi nuovi standard di sicurezza. Utilizzo del multimetro a pinza in situazioni difficili Tecnici ed elettricisti devono spesso utilizzare i multimetri a pinza in situazioni tutt'altro che ideali. I più recenti multimetri a pinza utilizzano il puntale di corrente flessibile iflex per consentire la misura laddove sia difficile l'accesso, ad esempio cabine ristrette, fasci di cavi o conduttori in posizioni scomode. Quando è necessario eseguire la misura a distanza, un multimetro a pinza con display rimovibile (come il Fluke 381) consente di vedere il display in una posizione diversa da quella in cui viene effettuata la misura. Ciò significa che basta una sola persona per eseguire la misurazione. Risoluzione, cifre e punti La risoluzione indica la qualità della misura che uno strumento è in grado di realizzare. Conoscendo la risoluzione di un multimetro è possibile stabilire se esso è in grado di rilevare una piccola variazione nel segnale misurato. Ad esempio, se il multimetro a pinza ha una risoluzione di 0,1 amp su un intervallo di 600 amp, è possibile vedere una variazione di 0,1 durante la misura di 100 amp. Non si acquisterebbe mai un righello suddiviso in centimetri per misurare intervalli di un millimetro. Analogamente, è necessario scegliere un multimetro che sia in grado di offrire la risoluzione necessaria per le proprie misure. 2 Fluke Corporation L'ABC dei multimetri a pinza

3 Precisione La precisione rappresenta l'ordine di grandezza del massimo errore consentito che può verificarsi in particolari condizioni di funzionamento. In altri termini, indica quanto la misura visualizzata dal multimetro si avvicina al valore reale del segnale che si sta misurando. La precisione di un multimetro a pinza viene solitamente espressa come percentuale della misura. Una precisione del 3% della misura significa che per una misura visualizzata pari a 100 volt, il reale valore di tensione potrebbe essere compreso tra 97,0 e 103,0 volt. Le specifiche possono inoltre includere una gamma di punti in aggiunta alle specifiche di precisione di base. Questo indica di quante cifre può variare il punto all'estrema destra del display. Il precedente esempio di precisione potrebbe quindi essere espresso come ± (2% + 2). Pertanto, per una misura visualizzata di 100,0 amp, l'effettivo valore della corrente potrebbe essere stimato nell'intervallo compreso tra 97,8 e 102,2 amp. Fattore di cresta Con l'affermarsi dell'alimentazione elettronica, la corrente assorbita dal sistema di distribuzione elettrica odierno non è più costituita da onde sinusoidali pure a 60 o 50 cicli. Queste correnti sono diventate assai distorte, a causa del contenuto armonico generato da tali alimentazioni. Tuttavia, i componenti del sistema di alimentazione elettrica, quali fusibili, barre collettrici, conduttori ed elementi termici degli interruttori, sono tarati in corrente RMS, poiché la loro principale limitazione è relativa alla dissipazione termica. Se si desidera verificare l'eventuale sovraccarico di un circuito elettrico, occorre misurare la corrente RMS e confrontare il valore misurato con il valore nominale del componente in questione. Pertanto, le moderne attrezzature di test devono essere in grado di misurare con precisione il vero valore RMS di un segnale, a prescindere dall'entità di distorsione del segnale stesso. Il fattore di cresta è un semplice rapporto del valore di picco di un segnale rispetto al suo valore RMS. Per un'onda sinusoidale c.a. pura, il fattore di cresta è pari a 1,414. Tuttavia, un segnale con un impulso molto brusco determina un valore elevato del rapporto, o fattore di cresta. In funzione dell'ampiezza e della frequenza dell'impulso, i fattori di cresta possono raggiungere o superare 10:1. Nei reali impianti di distribuzione elettrica, raramente si osservano fattori di cresta superiori a 3:1. Come si può vedere, quindi, il fattore di cresta è un'indicazione della distorsione del segnale. La specifica di fattore di cresta compare unicamente nelle specifiche dei multimetri in grado di misurare il vero valore RMS. Indica la distorsione massima che può presentare un segnale perché sia comunque misurato entro la specifica di precisione del multimetro. La maggior parte dei multimetri a pinza in grado di misurare il vero valore RMS ha specifiche di fattore di cresta pari a 2:1 o 3:1. Tale classe è idonea alla maggior parte delle applicazioni elettriche. Misura della corrente Una delle misure più fondamentali dei multimetri a pinza è quella della corrente. Oggi i multimetri a pinza sono in grado di misurare sia la corrente alternata sia quella continua. Le misure di corrente tipiche sono effettuate su vari circuiti derivati di un sistema di distribuzione elettrica. Determinare quanta corrente fluisce nei vari circuiti di derivazione è un'attività abbastanza comune per l'elettricista. Come eseguire le misure di corrente 1. Selezionare Amp ac o Amp dc. 2. Aprire le ganasce del multimetro a pinza e chiuderle attorno a un singolo conduttore. (Se si misura la corrente AC, è possibile passare all'impostazione iflex e utilizzare un puntale di corrente flessibile.) 3. Visualizzare la misura sul display. Eseguendo le misure di corrente lungo un circuito di derivazione, è possibile stabilire facilmente quanto assorbe ciascun carico dall'impianto di distribuzione. Se un interruttore automatico o un trasformatore sembra surriscaldarsi, è opportuno effettuare una misura di corrente sul circuito di derivazione per determinare la corrente di carico. Accertarsi, tuttavia, di utilizzare un multimetro con vero valore RMS, in modo da ottenere una misura precisa del segnale che surriscalda questi componenti. Un multimetro a valore medio non fornirà una misura corretta se la corrente e la tensione non sono sinusoidali, a causa dei carichi non lineari. Misura della tensione Un'altra funzione comune del multimetro a pinza è la misura della tensione. Oggi i multimetri a pinza sono in grado di misurare sia la tensione c.a. che la tensione c.c. La tensione c.a. viene creata solitamente da un generatore e quindi distribuita attraverso un sistema di distribuzione elettrica. Uno dei compiti dell'elettricista consiste nell'effettuare misure in tutto il sistema per isolare e correggere i problemi elettrici. Un'altra misura di tensione comune è il test della tensione delle batterie. In questo caso si misura la corrente o la tensione c.c. La prima misura nella ricerca guasti di un circuito consiste di solito nel verificare che la tensione di alimentazione sia corretta. Se non è presente tensione o se la tensione è troppo alta o troppo bassa, occorre risolvere il problema relativo alla tensione prima di effettuare ulteriori indagini. La capacità di un multimetro a pinza di misurare la tensione c.a. può essere limitata dalla frequenza del segnale. La maggior parte dei multimetri a pinza può misurare con precisione tensioni c.a. con frequenze comprese tra 50 Hz e 500 Hz, ma l'ampiezza di banda di misura c.a. di un multimetro digitale può essere di 100 khz o superiore. Questo è il motivo per cui la misura della stessa tensione da parte di un multimetro a pinza e di un multimetro digitale può fornire risultati molto diversi. Il multimetro digitale consente un maggiore passaggio di tensione ad alta frequenza ai circuiti di misura, mentre il multimetro a pinza filtra una parte della tensione contenuta nel segnale oltre l'ampiezza di banda dello strumento. 3 Fluke Corporation L'ABC dei multimetri a pinza

4 Durante la ricerca guasti della trasmissione a frequenza variabile (VFD), l'ampiezza di banda di ingresso di un multimetro può diventare molto importante per ottenere una misura significativa. A causa dell'elevato contenuto armonico nel segnale proveniente da una VFD diretto al motore, un multimetro digitale misura la maggior parte del contenuto di tensione (in funzione della sua ampiezza di banda di ingresso). È ora pratica comune misurare la tensione di uscita di una VFD. Un motore connesso a una VFD risponde solo al valore medio del segnale, e per misurare tale potenza l'ampiezza di banda di ingresso di un multimetro a pinza deve essere più stretta rispetto a un multimetro digitale. I multimetri a pinza Fluke 375, 376 e 381 sono stati progettati specificamente per i test e la ricerca guasti nelle VFD. Come eseguire le misure di tensione 1. Selezionare la tensione c.a. ( ) o la tensione c.c. ( ), secondo necessità. 2. Inserire la sonda per test nera nel connettore di ingresso COM. Inserire la sonda per test rossa nel connettore di ingresso V. 3. Mettere a contatto i puntali con il circuito su un carico o sorgente di alimentazione (in parallelo con il circuito). 4. Rilevare la misura, prestando attenzione all'unità di misura. 5. (Opzionale) Premere il pulsante HOLD per congelare la misura sul display. Ora è possibile rimuovere il multimetro dal circuito sotto tensione e leggere il display quando si è al sicuro da rischi di scossa elettrica. Effettuando la misura di tensione sull'interruttore e poi all'ingresso del carico su tale interruttore, è possibile determinare la caduta di tensione che si verifica tra i conduttori che li collegano. Una caduta di tensione significativa sul carico può influire sulle funzioni di carico. Misura della resistenza La resistenza viene misurata in ohm (Ω). I valori della resistenza possono variare notevolmente, da pochi milliohm (mω) per le resistenze di contatto fino a miliardi di ohm nel caso degli isolatori. La maggior parte dei multimetri a pinza può misurare fino a 0,1 Ω. Se la resistenza misurata è maggiore del limite superiore del multimetro o se il circuito è aperto, viene visualizzato "OL" sul display del multimetro. Le misure di resistenza devono essere eseguite ad alimentazione disinserita, altrimenti il multimetro o il circuito potrebbero subire danni. Alcuni multimetri a pinza forniscono una protezione in modalità ohm in caso di contatto accidentale con delle tensioni. Il livello di protezione può variare notevolmente tra i diversi modelli di multimetri a pinza. Come eseguire le misure di resistenza 1. Togliere l'alimentazione al circuito. 2. Selezionare la resistenza (W). 3. Inserire la sonda per test nera nel connettore di ingresso COM. Inserire la sonda per test rossa nel connettore di ingresso VW. 4. Collegare i puntali al componente o alla parte di circuito della quale si desidera determinare la resistenza. 5. Visualizzare la misura sul display del multimetro. Assicurarsi che l'alimentazione sia stata disinserita prima di eseguire misure di resistenza. Continuità La continuità è un rapido test di resistenza passa/non passa che consente di distinguere un circuito aperto da uno chiuso. Un multimetro a pinza dotato di cicalino di continuità consente di portare a termine numerosi test di continuità in modo semplice e rapido. Il cicalino emette un segnale acustico quando lo strumento rileva un circuito chiuso, così da non dover osservare il multimetro durante l'esecuzione del test. Il livello di resistenza necessario per azionare il cicalino varia da un multimetro all'altro. L'impostazione tipica di resistenza per l'attivazione del cicalino è una misura compresa tra 20 e 40 ohm. Funzioni speciali Una funzione di misura abbastanza comune è la misura della frequenza di una forma d'onda di corrente alternata. Con le ganasce (o il puntale di corrente flessibile) del multimetro a pinza chiuse attorno a un conduttore percorso da corrente alternata, passare alla funzione di frequenza per visualizzare sul display dello strumento la frequenza del segnale che fluisce nel conduttore. Si tratta di una misura estremamente utile quando si vogliono rilevare problemi armonici in un sistema di distribuzione elettrica. Un'altra caratteristica presente in alcuni modelli di multimetro a pinza è la memorizzazione dei valori medi, minimi e massimi. Con questa caratteristica attivata, ogni misura effettuata dal multimetro a pinza viene confrontata con le eventuali misure memorizzate in precedenza. Se la nuova misura è superiore a quella massima memorizzata nello strumento, quest'ultima viene sostituita dalla nuova. Il medesimo confronto viene fatto a fronte della misura minima memorizzata, e se la nuova misura è inferiore essa sostituisce quella precedente. La misura media viene aggiornata di conseguenza. Finché la caratteristica di memorizzazione Misura della corrente con un multimetro a pinza. 4 Fluke Corporation L'ABC dei multimetri a pinza

5 dei valori medi, minimi e massimi è attiva, tutte le misure vengono elaborate in questo modo. Perciò, dopo un certo periodo di tempo, è possibile richiamare sul display questi valori memorizzati e determinare la misura massima, minima e media in uno specifico lasso di tempo. In passato, non tutti i multimetri a pinza erano in grado di misurare la capacità. La funzione di misura della capacità viene ora incorporata nel set di caratteristiche della maggior parte dei nuovi multimetri a pinza. Questa funzione è utile per controllare i condensatori di avviamento del motore o per misurare i valori dei condensatori elettrolitici presenti nei controller, nell'alimentazione o nelle trasmissioni dei motori. Per gli elettricisti che nel proprio lavoro si occupano di motori, la possibilità di acquisire la quantità di corrente assorbita da un motore durante l'avvio fornisce importanti informazioni sul carico e sulle condizioni del motore. I multimetri a pinza Fluke 374, 375, 376 e 381 integrano la misura della corrente di spunto nel proprio set di caratteristiche. Dopo aver chiuso le ganasce (o il puntale di corrente flessibile) attorno a uno dei terminali di ingresso del motore, attivare la modalità di corrente di spunto. Successivamente, avviare il motore. Sul display del multimetro a pinza viene indicato l'assorbimento di corrente massimo del motore nei primi 100 millisecondi del ciclo di avvio. Questa tecnologia proprietaria per la misura della corrente di spunto elimina i disturbi e rileva la corrente di avviamento del motore così come viene percepita dal circuito di protezione. Sicurezza del multimetro a pinza La sicurezza delle misure da eseguire inizia con la scelta del multimetro adatto all'ambiente in cui sarà utilizzato. Dopo aver scelto il multimetro appropriato, è necessario utilizzarlo seguendo le procedure di misura corrette. La Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) ha stabilito nuovi standard di sicurezza per il lavoro sui circuiti elettrici. Accertarsi che lo strumento utilizzato sia conforme alla categoria IEC e alla classe di tensione approvate per l'ambiente in cui deve essere eseguita la misura. Ad esempio, se occorre eseguire una misura di tensione su un quadro elettrico da 480 V, sarà necessario utilizzare uno strumento conforme alla Categoria III V o superiore. Ciò significa che i circuiti di ingresso del multimetro sono stati progettati per sopportare i transienti di tensione che si possono comunemente incontrare in questo ambiente senza comportare un pericolo per l'utente. 1 Scegliere uno strumento conforme a questa classe e con certificazione CSA o TÜV significa non solo che lo strumento è stato progettato in conformità agli standard IEC, ma che è stato sottoposto a ulteriori test indipendenti, dimostrando di essere conforme a tali standard. (Vedere la barra laterale sui test indipendenti). Molti multimetri a pinza recenti riportano una classe di sicurezza Cat IV, che indica che possono essere utilizzati in esterno o in ambienti sotterranei dove possono verificarsi con maggior frequenza fulmini o transienti a livelli più elevati. Lista di controllo della sicurezza Utilizzare un multimetro conforme agli standard di sicurezza approvati per l'ambiente in cui deve essere impiegato. Verificare che i puntali regolari o il puntale di corrente flessibile non presentino danni fisici prima di effettuare la misura. Utilizzare il multimetro per verificare la continuità dei puntali regolari o del puntale di corrente flessibile. Utilizzare solo puntali con connettori schermati e protezioni per le dita. Utilizzare solo multimetri con connettori di ingresso incassati. Accertarsi che lo strumento sia in buone condizioni operative. Scollegare sempre per primo il puntale caldo (rosso). Non lavorare da soli. Utilizzare un multimetro dotato di protezione sovraccarico per la funzione ohm. 1 Vedere le Norme di sicurezza fondamentali durante l'uso del multimetro (codice documentazione ) per ulteriori informazioni su IEC-1010 con particolare riferimento all'uso del multimetro. Caratteristiche speciali Le seguenti caratteristiche e funzioni speciali possono rendere più facile l'uso del multimetro a pinza. Gli indicatori (icone del display) mostrano immediatamente che cosa si sta misurando (volt, ohm, ecc.) Data Hold consente di congelare la misura sul display. Il funzionamento con un solo interruttore facilita la selezione delle funzioni di misura. La protezione sovraccarico evita il danneggiamento sia dello strumento che del circuito e protegge l'utente. La funzione autorange seleziona in modo automatico la corretta gamma di misura. La selezione di gamma manuale consente di fissare una particolare gamma per eseguire misure ripetitive. L'indicatore della batteria esaurita avvisa l'utente quando è necessario sostituire la batteria. Il display con retroilluminazione, i caratteri facili da leggere e l'ampio angolo di visualizzazione consentono di vedere facilmente le misure in qualsiasi tipo di condizione. Il display con retroilluminazione imposta automaticamente la gamma di misura corretta, perciò non è necessario cambiare la posizione del commutatore durante la misura. Il filtro passa-basso integrato e l'elaborazione del segnale di livello avanzato ne consentono l'impiego in ambienti elettricamente rumorosi erogando misure stabili. 5 Fluke Corporation L'ABC dei multimetri a pinza

6 R Glossario Indicatore. Simbolo o icona che identifica una gamma o una funzione selezionata Forma d onda non sinusoidale. Forma d onda distorta come una sequenza di impulsi, onde quadre, onde triangolari, onde a denti di sega e picchi. Forma d onda sinusoidale. Onda sinusoidale pura senza distorsione. Multimetro a valori medi. Multimetro che misura con precisione le forme d onda sinusoidali, ma che risulta meno accurato nel misurare forme d onda non sinusoidali. Multimetro a vero valore RMS. Multimetro in grado di misurare con precisione sia le forme d onda sinusoidali, sia quelle non sinusoidali. Precisione. Indica quanto la misura visualizzata si avvicina al valore reale del segnale che si sta misurando. Viene espressa come percentuale del valore misurato oppure come percentuale del fondo scala. Risoluzione. Livello di visualizzazione delle piccole differenze nelle misure. RMS. Valore c.c. equivalente a una forma d'onda c.a. Strumento analogico. Strumento che utilizza il movimento di un ago per visualizzare il valore del segnale misurato. L utente valuta la misura in base alla posizione dell ago su una scala. I test indipendenti sono essenziali per la conformità alle norme di sicurezza Come è possibile stabilire se lo strumento è autenticamente CAT III o CAT II? Purtroppo non è sempre facile. Un costruttore ha la possibilità di autocertificare i propri strumenti come strumenti CAT II o CAT III senza alcuna verifica indipendente. Fare attenzione a diciture quali "Progettato per soddisfare le specifiche..." Le intenzioni del costruttore non possono mai sostituire un effettivo test indipendente. La IEC (Commissione elettrotecnica internazionale) sviluppa e propone gli standard, ma non ha il compito di assicurarne l'applicazione. Cercare il simbolo e il numero di certificazione di un laboratorio di test indipendente come UL, CSA, TÜV o di altri enti di certificazione riconosciuti. Quel simbolo può essere utilizzato solo se il prodotto ha superato con successo i test secondo lo standard dell'ente, basato su standard nazionali e internazionali. UL 3111, ad esempio, è basato sullo standard IEC ª edizione. In un mondo imperfetto, questo è il modo migliore per essere certi che la sicurezza del multimetro scelto sia stata realmente verificata. LISTED 950 Z N10140 La classe e le capacità dello strumento variano a seconda del costruttore. Prima di lavorare con un nuovo strumento, è essenziale acquisire familiarità con tutte le procedure di funzionamento e di sicurezza dello strumento indicate nel manuale d'uso. Fluke. Keeping your world up and running. Fluke Italia S.r.l. Viale Lombardia Brugherio (MB) Tel: (39) Fax: (39) fluke.it.cs@fluke.com Copyright 2014 Fluke Corporation. Tutti i diritti riservati. Stampato nei Paesi Bassi 11/2014. Dati passibili di modifiche senza preavviso. Pub_ID : ita Non sono ammesse modifiche al presente documento senza previa autorizzazione scritta da parte di Fluke Corporation. 6 Fluke Corporation L'ABC dei multimetri a pinza