Ecco alcune aziende storiche, specializzate nella costruzione di strumentazione elettronica, che annoverano nella loro produzione pinze amperometriche:
Chauvin-Arnoux, società nata nel 1893 a Parigi, dalla passione di due ingegneri con nomi omonimi, René ARNOUX e Raphaël CHAUVIN.
AVO Limited, è un marchio britannico, fondato nel 1922, per una linea di multimetri e strumenti di misura elettrici; il marchio è ora di proprietà di Megger Group Limited.
Come descritto tra le righe del primo post, la pinza amperometrica è un tipo particolare di amperometro: il primo amperometro è stato magnetoelettrico, il galvanometro di Deprez-d'Arsonval. Quest'ultimo, risalente al 1882, è usato per determinazione di correnti attraverso una misurazione indiretta del campo magnetico da esse generato.
Nel 1883, fu brevettato dall’elettrotecnico inglese Major Philip Cardew l'amperometro termico, detto anche a filo caldo, poiché sfrutta il fatto che un filo percorso da corrente si riscalda e di conseguenza si dilata.
Nel 1934, due ingegneri francesi, Raphael Chauvin e René Arnoux inventeranno la pinza amperometrica (pince ampèremétrique), chiamata anche trasformatore a pinza: l'importante innovazione introdotta da questo strumento è la possibilità di misurare l’intensità di un campo magnetico senza interrompere il circuito. Dunque, è decisamente più veloce da usare e anche meno rischiosa per l'operatore.
In alto, è riportato il galvanometro di Deprez-d'Arsonval, mentre, in basso, l'amperometro termico.
In questo post, descrivo i materiali dei principali componenti dello strumento trattato:
anello apribile: in modelli più vecchi, è realizzato con pacchi di lamierini, ovvero lamierini magnetici di piccolo spessore; nei modelli attuali, l'anello è realizzato con ferrite, categoria di materiali ceramici e ossido del ferro.
trasformatore: realizzato con acciaio al silicio, un acciaio dolce a basso tenore di carbonio, con circa l'1% di silicio: molto duro, ha una notevole resistenza alla fatica e un limite di snervamento molto elevato.
bobina: filo conduttore con rivestimento isolante (che presenta forte resistenza al passaggio dell’elettricità), contenente un materiale ferri- o ferromagnetico, materiale che si magnetizza molto intensamente sotto l'azione di un campo magnetico.
microcontrollore: internamente realizzato con un semiconduttore (solitamente, silicio) per la CPU e altri materiali per circuiti elettrici.
batteria di alimentazione: potrebbe essere una batteria agli ioni di litio.
Ecco come fu creata l'elettricità, misurata dalla pinza amperometrica...
Odino, re degli dei di Asgard, voleva un figlio di Asgard e di Midgard, la Terra; perciò, si unì a Gea, la Madre Terra, con cui diede alla luce Thor in una piccola caverna norvegese. All’età di otto anni, Thor fu mandato dal padre nella terra dei nani per commissionare loro la creazione del Mjolnir, un martello molto prezioso.
Dato il suo valore, lo stesso Odino decretò che un'arma di tale potenza poteva essere brandita solo da qualcuno veramente degno e fece un incantesimo che impediva di sollevarlo a chiunque non lo fosse. Secoli dopo, superata una serie di ardue prove, il primo a riuscire a impugnare il martello dimostrandosene degno fu proprio Thor. Da allora, Mjolnir divenne l'arma distintiva del Dio del Tuono.
Thor, però, era molto arrogante e venne esiliato sulla Terra per imparare il valore dell'umiltà. Così, Odino lanciò sul martello altri incantesimi, tra cui il controllo sui fenomeni atmosferici: Thor poteva emettere fulmini molto più potenti di quelli presenti in natura e di generare energia elettrica dall’immensa potenza offensiva.
«Whoever holds this hammer, if he be worthy,
shall possess the power of Thor.»
Di seguito, la scena della consegna del martello a Thor, tratta dall'omonimo film prodotto da Marvel .
Gli amperometri a tenaglia possono misurare correnti alternate o continue, a seconda della loro modalità di funzionamento.
La misura della corrente alternata.
Il principio utilizzato per la misura di una corrente alternata è quello del trasformatore. Un trasformatore è composto da due avvolgimenti distinti, B1 il primario e B2 il secondario, avvolti attorno ad un ferro.
Quando circola una corrente I1 sul primario B1, si crea una corrente indotta I2 sul secondario B2.
La qualità della corrente indotta dipende, inoltre, dalla qualità del ferro dove circola il flusso elettromagnetico.
Matematicamente, la relazione rappresentante questo principio si scrive: I1*N1 = I2*N2.
Nella pratica, l’avvolgimento primario N1 è costituito dal cavo del quale vogliamo conoscere la corrente circolante.
Questo avvolgimento è quindi costituito da un’unica spira, N1=1 (fig.2). la relazione matematica diventa: I1 = I2*N2 o ancora I1 = 1/N2*I1.
Note: si definisce rapporto di trasformazione il rapporto ottenuto dalla corrente misurata ed il segnale ottenuto in uscita dalla pinza. In questo caso dove N2=1000, avremo la relazione matematica I1/I2=N2/1=1000/1. Si parlerà dunque di una pinza avente un rapporto di trasformazione di 1000/1.
La misura della corrente continua.
Il principio utilizzato per la misura della corrente continua è quello dell’effetto Hall. Una corrente circolante in un conduttore crea un campo magnetico B. Se il campo B attraversa perpendicolarmente una cellula ad effetto Hall, viene creata una tensione proporzionale sulle superfici laterali.
La pinza amperometrica trova collocazione nell'elettrotecnica, disciplina tecnica che si occupa delle applicazioni pratiche dell'elettricità: essa prende in esame produzione, trasformazione, trasmissione e utilizzazione dell’energia elettrica e si occupa delle misurazioni elettriche. Proprio in quest'ultimo ambito, troviamo la pinza amperometrica.
Nata alla fine del XVIII secolo con la teoria dei circuiti, convenzionalmente si fa risalire la nascita dell'elettrotecnica nel 1800, quando Alessandro Volta comunica al presidente della Royal Society la realizzazione della prima pila elettrica: la pila di Volta. Essa rappresenta la prima sorgente di energia elettrica della storia in grado di fornire quantità apprezzabili di energia elettrica. Per la prima applicazione utile della pila bisogna attendere il 1837, anno in cui Charles Wheatstone realizza il primo telegrafo elettrico.
Il glossario di una moderna pinza amperometrica comprende:
nucleo magnetico apribile a pinza: le due ganasce della pinza possono essere distanziate di alcuni centimetri, tramite una leva, consentendo l’applicazione dello strumento al conduttore in misura
trasformatore di corrente: macchina elettrica convertitrice, a corrente alternata, basata sul fenomeno dell’induzione elettromagnetica. E' costituito da un circuito magnetico, concatenato con due circuiti elettrici: l'avvolgimentoprimario, che riceve energia dalla linea di alimentazione e l'avvolgimento secondario, collegato con gli utilizzatori a cui cede la potenza ricevuta dal primario
bobina: avvolgimento di filo conduttore con rivestimento isolante, che, se percorso dalla corrente i, genera un campo magnetico proporzionale a i
microcontrollore: dispositivo elettronico integrato su solo circuito elettronico, utilizzato per la realizzazione di apparecchiature di controllo
Ecco alcune immagini storiche di pinze amperometriche, corredate delle fonti bibliografiche.
La pinza amperometrica AVO (in inglese, AVO Clamp Meter) è uno strumento di misura elettrico prodotto in Giappone nel 1974. È in grado di misurare corrente, tensione e resistenza. La pinza è in grado di misurare la corrente alternata che scorre attraverso un filo utilizzando la legge dell'induzione elettromagnetica. Gli intervalli di tensione e corrente sono 150, 300 e 600 e il quadrante dello strumento ha contrassegni di scala dedicati per ciascuna di queste impostazioni.
E' uno strumento utilizzato per la misura di correnti alternate in 6 portate: 2,5 - 10 - 25 - 100 - 250 - 500 A. Deve essere abbinato ad un tester con portata 50 microampere / 100 millivolt.
La pinza amperometricaè un tipo particolare di amperometro portatile utilizzato per la misura della corrente elettrica (da cui deriva l'attributo amperometrico, essendo l'Ampere l'unità di misura dell'intensità di corrente elettrica).
Tale strumento non deve essere collegato direttamente alla linea o al circuito: è, infatti, sufficiente stringere il conduttore con il dispositivo, il quale ha un nucleo magnetico apribile a pinza (da cui il nome, dal francese pince, da pincer "pizzicare"), e leggere su di esso l'intensità di corrente circolante.
Gliamperometri a tenaglia permettono di effettuare la misura senza interrompere il circuito: essi vengono usati per rapidi rilevamenti di correnti di media/alta intensità effettuate con una precisione accettabile, ma generalmente inferiore rispetto agli amperometri classici.
Di seguito, alcune traduzioni dello strumento in lingue straniere:
