Bij een stroomtang moet altijd een afweging worden gemaakt tussen in de eerste plaats drie eigenschappen die elkaar in de weg staan: grootte, meetbereik en nauwkeurigheid. Dit zijn de belangrijkste, maar niet de enige eigenschappen. Meer van het ene betekent onvermijdelijk minder van het andere. Een stroomtang die alle eigenschappen tegelijkertijd optimaliseert, kan niet worden gebouwd, omdat ze elkaar fysiek beperken. Welk compromis bij welke toepassing past, wordt altijd bepaald door de meetopdracht.
Hoezeer het juiste compromis afhangt van de taak, blijkt al uit een blik op ons eigen assortiment. Alleen al voor een nominale stroom van 500 A omvat het HIOKI-assortiment meer dan een dozijn verschillende stroomtangen. Als we daarvan slechts één type bekijken, namelijk AC/DC-stroomtangen op basis van het nulstroomprincipe met een fluxgate-detector, blijven er nog steeds vier over: de CT6834, de CT6844A, CT6845A en het nieuwste lid van de familie, de HIOKI CT6705. Dezelfde nominale stroom, hetzelfde meetprincipe, en toch vier zo verschillende stroomtangen dat de ene de andere niet echt kan vervangen.
De magische driehoek
Uit het projectmanagement kennen we de magische driehoek: tijd, kosten, kwaliteit – alle drie tegelijk zijn onmogelijk, er moet altijd ergens aan worden ingeboet. Stroomtangen hebben hun eigen magische driehoek, en de hoeken daarvan heten – met de nominale stroom als basis – grootte, meetbereik en nauwkeurigheid. De regel is hier echter niet zo strikt als in het projectmanagement, want je krijgt niet twee hoeken cadeau en verliest de derde volledig. Maar het basisprincipe klopt: elk van de drie eigenschappen kan worden verbeterd, maar altijd ten koste van ten minste één andere.
Een voorbeeld is de diameter van de geleider die een stroomtang kan meten. Vergelijkt men de CT6844A met de HIOKI CT6845A, dan ziet men het verband onmiddellijk: De grotere diameter (φ50 in plaats van φ20 mm) gaat gepaard met een lagere bandbreedte (200 in plaats van 500 kHz). De nauwkeurigheid en de nominale stroom blijven daarbij gelijk. De grotere draaddiameter is een afweging, geen cadeautje.
Factor 30 – bij vrijwel dezelfde afmetingen
Soms zegt een vergelijking tussen twee tangens meer dan welke theorie dan ook. De HIOKI CT6844A en de CT6705 zijn vrijwel even groot, de ene 153 × 67 × 25 mm, de andere 163 × 67 × 23 mm, en hebben dezelfde geleiderdiameter (φ20 mm), dezelfde nominale stroom en hetzelfde fluxgate-principe. En toch reikt de CT6844A tot 500 kHz, de CT6705 tot 15 MHz. Een factor 30. Hoe kan dat?
Het antwoord heeft niets te maken met de grootte, maar met waarvoor de twee zijn ontworpen. De CT6844A is een stroomtang voor vermogensmeting. Elke stroomsensor met een magnetische kern veroorzaakt onvermijdelijk een faseverschuiving tussen stroom en meetsignaal, en bij vermogensmeting (P = U · I · cos φ) vervalst juist dat het resultaat, vooral bij een lage vermogensfactor. De CT6844A is daarom zo ontworpen dat deze faseverschuiving over een relevant frequentiebereik in de tijd vrijwel constant blijft. Hierdoor kan een HIOKI-vermogensanalysator deze faseverschuiving praktisch tot nul corrigeren, bij de CT6844A tot wel 200 kHz. (Hoe deze samenwerking tussen sensor en analysator werkt, hebben we in een apart artikel uitgelegd.)
De CT6705 heeft dit niet nodig. Deze is geoptimaliseerd voor het bekijken van golfvormen op een oscilloscoop, bijvoorbeeld om bij de ontwikkeling van vermogenselektronica de schakelflanken van een halfgeleider te beoordelen. Daarbij telt vooral een snelle stijgtijd, die voortvloeit uit de bandbreedte, en minder de fasegetrouwheid, die van belang is bij de nauwkeurige vermogensberekening.
Klein, omdat het klein moest zijn
De HIOKI CT6834 dankt zijn bestaan aan een concreet probleem. Klanten uit de auto-industrie konden met de beschikbare sensoren simpelweg niet meer
rond de dicht op elkaar gemonteerde geleiders – in het voertuig, op de testbank. Niet de nauwkeurigheid of de bandbreedte vormde hier de beperking, maar de ruimte.
De CT6834 is het antwoord hierop: een ongewoon platte meetkop met een diepte van slechts 16,5 mm, die zelfs past waar voor andere stroomtangen geen ruimte meer is. Net als bij de CT6705 zit de elektronica niet in de kop, maar in een aparte behuizing aan de kabel.
Klein betekent bij de CT6834 niet onnauwkeurig. Met ±0,07 % van de meetwaarde is hij zelfs de meest nauwkeurige van de vier, en deze precisie komt juist goed tot zijn recht waar een hoge gelijkstroomnauwkeurigheid van belang is: bijvoorbeeld bij het laden en ontladen van accu’s, waar zelfs kleine meetfouten de balans over vele cycli kunnen verstoren. De prijs die hij hiervoor betaalt, zit in een ander hoekpunt van de driehoek: de bandbreedte, die met 50 kHz de smalste van het viertal is. Klein en tegelijkertijd uiterst nauwkeurig is dus mogelijk. Alleen niet ook nog eens breedbandig.
| Model | CT6834 | CT6844A | CT6845A | CT6705 |
|---|---|---|---|---|
| Kenmerk: Nominale stroom | CT6834: 500 A | CT6844A: 500 A | CT6845A: 500 A | CT6705: 500 A |
| Kenmerk: Bandbreedte | CT6834: DC–50 kHz | CT6844A: DC–500 kHz | CT6845A: DC–200 kHz | CT6705: DC–15 MHz |
| Kenmerk: Basisnauwkeurigheid | CT6834: ±0,07 % | CT6844A: ±0,2 % | CT6845A: ±0,2 % | CT6705: ±0,5 % |
| Kenmerk: Draaddiameter (φ) | CT6834: 20 mm | CT6844A: 20 mm | CT6845A: 50 mm | CT6705: 20 mm |
Conclusie: de juiste vraag
Vier stroomtangen, één nominale stroomsterkte, één meetprincipe – en uiteindelijk vier verschillende antwoorden op de vraag wat een goede stroommeting kenmerkt. De CT6834 is het compacte model dat zelfs in de krapste inbouwruimtes zijn precisie behoudt. De CT6844A en de CT6845A behoren tot dezelfde nauwkeurigheidsklasse, maar verschillen qua geleiderdiameter en bandbreedte. En de CT6705 laat de andere drie qua bandbreedte ver achter zich – ten koste van juist die fasegetrouwheid die onmisbaar is voor nauwkeurige vermogensmetingen.
Geen van deze vier is „de beste“. Elk model is het beste voor een bepaald doel.
Precies daarom zoeken we bij HIOKI niet naar dé ene, beste stroomtang – we bouwen de juiste voor de betreffende taak. Alleen al voor 500 A zijn er meer dan een dozijn. En als u voor uw volgende meting staat, is de meest nuttige vraag daarom niet „Welke stroomtang is de allerbeste?“, maar „Welke stroomtang heb ik nodig voor mijn toepassing?“ Wij helpen u graag bij het vinden van het antwoord. Neem gewoon contact met ons op.
