So kalibrieren Sie Strommesszangen: eine Schritt-für-Schritt-Anleitung

Techniker und andere Experten, die an elektrischen Systemen arbeiten, verwenden Strommesszangen in einer Vielzahl von Umgebungen: von der Prüfung von Produkten in der Fertigung bis hin zur Fehlersuche in elektrischen Systemen von Wohngebäuden. Experten verlassen sich bei der Messung des elektrischen Stroms auf diese Werkzeuge und vertrauen darauf, dass ihre Geräte genaue Bewertungen vornehmen, damit sie ihre Arbeit sicher erledigen können.

Im Laufe der Zeit verlieren Strommesszangen an Genauigkeit und messen nicht mehr innerhalb der Spezifikationen des Herstellers. Durch die regelmäßige Kalibrierung von Strommesszangen können Sie diese auf ihre ursprünglichen Spezifikationen zurücksetzen und so das Vertrauen in die Messungen bis zur nächsten Kalibrierung stärken.

In diesem Artikel gehen wir Schritt für Schritt die Kalibrierung einer Strommesszange, die für die Kalibrierung erforderliche Ausstattung und einige wichtige Faktoren durch, die vor der Kalibrierung zu berücksichtigen sind.

Was ist eine Strommesszange?

Eine Strommesszange ist ein Gerät zur Messung von Stromstärke, Spannung und Durchgang in elektrischen Anwendungen. Das wichtigste Merkmal ist eine Zange mit Gelenk, die Messungen durchführt, indem sie um elektrische Kabel, Drähte und Leiter gelegt wird.

Zur Messung der elektrischen Stromstärke erfassen Strommesszangen das Magnetfeld, das durch elektrischen Strom erzeugt wird. Dieser berührungslose Ansatz ermöglicht es Benutzern, Messungen durchzuführen, ohne einen Stromkreis zu unterbrechen oder direkt mit Spannung zu interagieren.

Die meisten modernen Strommesszangen sind digitale Multifunktionsgeräte, die die Funktionen eines einfachen Digitalmultimeters (DMM) mit einem Stromsensor kombinieren. Hochwertige Strommesszangen bieten folgende Funktionen: 

• Strommesszange
• Taktile Barriere zum Schutz vor Stromschlägen
• Hold-Taste zum Festhalten des Anzeigewerts
• Drehrad oder Drehschalter
• Anzeige
• Taste für Hintergrundbeleuchtung
• Taste „Min./Max.“ zur Anzeige der minimalen, maximalen und durchschnittlichen Eingänge im Stromstärke-, Spannungs- und Frequenzmodus
• Einschaltstromtaste
• Nullpunkt-Taste (entfernt Gleichstrom-Offset aus Gleichstrommessungen und dient als Umschalttaste zur Auswahl von Funktionen, die um das Drehrad verteilt sind)
• Hebel zum Öffnen der Zange
• Ausrichtungsmarkierungen zur Sicherstellung der Messgenauigkeit
• Gemeinsame Eingangsbuchse
• Volt-/Ohm-Eingangsbuchse (positiv und negativ)
• Eingang für flexible Stromzange

Warum müssen Strommesszangen kalibriert werden?

Wie alle Messgeräte verlieren auch Strommesszangen ihre Genauigkeit. Teile verschmutzen und verschleißen, und elektrische Komponenten im Inneren verschieben sich nach Monaten und Jahren der Verwendung. Das bedeutet, dass die Zange schließlich keine genauen Messwerte erfasst, wie es einmal nach dem Kauf der Fall war – ein Phänomen, das als Drift bezeichnet wird.

Diese Fehler können für Unternehmen, die mit Elektronik und Elektrizität arbeiten, kostspielig sein. Selbst kleine Messfehler können sich zu großen Produktionsfehlern entwickeln, was zu Verlust oder Beschädigung von Inventar führt. Ganz zu schweigen von der Tatsache, dass elektrische Arbeiten gefährlicher werden, wenn Elektriker keine genauen Spannungs- und Stromwerte an Komponenten erhalten, die sie reparieren wollen.

Die Kalibrierung ist ein notwendiger Bestandteil zur Gewährleistung der Sicherheit und Genauigkeit bei der Durchführung elektrischer Messungen. Strommesszangen erfordern in der Regel eine jährliche Kalibrierung, um die Leistung des Geräts innerhalb der ursprünglichen Spezifikationen des Herstellers zu halten. Manchmal müssen Benutzer jedoch häufiger kalibrieren, wenn die Strommesszange z. B. heruntergefallen ist oder wenn jemand sie bald verwenden möchte, um kritische Messungen für ein bevorstehendes Projekt durchzuführen.

Erforderliche Ausstattung für die Kalibrierung der Zange

Bevor Sie mit der Kalibrierung Ihrer Strommesszange beginnen, stellen Sie sicher, dass Sie die folgende Ausstattung haben:

• Ein Multiproduktkalibrator, wie die Multi-Product Calibrators der Serien 5560A, 5550A, 5540A und 5530A von Fluke
• Die geeignete Stromspule für den Prüfling, wie die Fluke 5500A/COIL und 55XXA/COIL 10
• Bei Bedarf einen Stromverstärker oder eine Stromspule mit integriertem Verstärker wie die Fluke Spulen 52120A/COIL3KA oder 52120A/COIL6KA

Da die meisten Strommesszangen heutzutage Multifunktionswerkzeuge sind, benötigen Sie einen Multifunktionskalibrator, um alle Funktionen zu prüfen und justieren. Es ist wichtig zu wissen, welche Art von Spule nötig ist – zum Beispiel mit 1, 2, 10 oder 50 Windungen.

Die meisten Multifunktionskalibratoren können mit Stromstärken von bis zu 1.000 Ampere umgehen. Wenn Ihre Anwendung jedoch mehr als 1.000 Ampere benötigt, brauchen Sie einen Verstärker als Teil Ihres Kalibrierungssystems.

Sieben Überlegungen zur Kalibrierung von Strommesszangen

Um sicherzustellen, dass die Kalibrierung Ihrer Strommesszange genau und gründlich ist, müssen Sie vor Beginn einige Faktoren berücksichtigen. Vor Beginn der Kalibrierung sind folgende sieben Hauptüberlegungen zu beachten:

1. Strommesszangen unterscheiden sich in Form und Größe. Unterschiedliche Zangenbreiten und ergonomische Eigenschaften können eine Herausforderung bei der Kalibrierung darstellen. Es ist wichtig, die richtigen Kalibriergeräte für Ihre spezifische Strommesszange zu wählen.
   
    
2. Die meisten modernen Strommesszangen verfügen über Multifunktionsfähigkeiten. Die Strommesszangen von heute haben viele der gleichen Funktionen wie ein DMM. Zusätzlich zur Strommessung können sie Spannung, Widerstand und Durchgang messen. Aufgrund dieser möglichen Funktionsvielfalt ist es wichtig zu wissen, welche Funktionen Ihre Strommesszange ausführen kann, damit Sie jede Messfunktion richtig kalibrieren können.
   
    
3. Nicht alle Kalibratoren sind gleich beschaffen. Die Vergleichsspannung des Kalibrators muss ausreichen, um eine Spule zu speisen. Die kombinierte Spulen- und Zangeninduktivität kann Probleme verursachen. Verwenden Sie daher die richtige Spule für Ihre Anwendung, da nicht alle Quellen auf die Verwendung mit Stromspulen ausgelegt sind. Fluke verwendet induktive Kompensation (L-COMP) zur Erhöhung der Vergleichsspannung, um induktive Lasten zu speisen. 
   
   Beachten Sie auch, dass alle Kalibratoren einen gewissen Fehlergrad aufweisen. Deshalb müssen sie auch über eine ausreichende Genauigkeit für Ihre Anwendung verfügen, die Sie leicht im Spezifikationshandbuch finden können.
   
    
4. Achten Sie auf die Windungen und den Messbereich der Stromspule. Die Spule, die Sie für die Kalibrierung verwenden, muss genügend Windungen haben, um den gesamten Bereich zu prüfen, den ein Endbenutzer mit der Strommesszange messen könnte. Wicklungen bestimmen die Strommenge. Sie können sie mit dieser Gleichung berechnen: 
   
   Spulenwindungen x Quelleneingang (Ampere) = Scheinstrom (Ampere)
   
   Beispiel: Eine Spule mit 50 Windungen und 20 Ampere erzeugt 1.000 Ampere, die Sie zum Prüfen des Messgeräts verwenden können. 
   
    
5. Denken Sie auch an das Zubehör. Einige Strommesszangen erfordern eine flexible Stromzange, um den Strommessbereich zu erweitern oder bestimmte Arten von Leitern zu messen. Die Fluke i2500-10 iFlex® ist ein solches Beispiel. Sie müssen dieses Zubehör zusammen mit der Strommesszange kalibrieren.
   
    
6. Denken Sie daran, dass Hochstromtests mit Sicherheitsrisiken und Zeitbegrenzungen verbunden sind. Wenn Strom durch eine Spule fließt, erzeugt er Wärme – und wird bei höheren Stromstärken heißer. Spulen von Fluke verfügen über eine Abdeckung, mit der Wärme während des Kalibriervorgangs abgeführt werden kann. Obwohl Spulen von Fluke kontinuierlich bei niedrigen Stromstärken kalibriert werden, haben sie Grenzwerte für die Ein-/Ausschaltzeit. Achten Sie daher immer auf die maximale Betriebsdauer der Spule für die zu prüfenden Stromstärken und planen Sie die Kalibrierung entsprechend.
   
    
7. Die Positionierung ist wichtig. Je nachdem, wie die Strommesszange an der Spule ausgerichtet wird, kann sich das Gerät innerhalb oder außerhalb der Toleranz befinden. Sie müssen die Achse der Strommesszange so positionieren, dass sie parallel zur Spulenachse verläuft. In der Zwischenzeit müssen Sie sicherstellen, dass die Zangenfläche senkrecht zu den Spulenleitern liegt. Neuere Spulen von Fluke haben grafische Führungslinien auf der Strommesszange, um eine korrekte Ausrichtung und somit eine korrekte Messung zu gewährleisten. Diese Führungslinien stellen außerdem sicher, dass Ihre Kalibrierungen wiederholbar sind. 
   
   Achten Sie bei der Kalibrierung auch darauf, dass Ihr Kalibrierungssystem an einem Ort aufgestellt ist, an dem keine Störfelder von anderen Geräten oder stromführenden Leitungen in der Nähe vorhanden sind.

Der Kalibrierungsprozess: eine Schritt-für-Schritt-Anleitung

Wenn Sie die richtige Ausstattung zusammen haben, sind zur Kalibrierung Ihrer Strommesszange drei Hauptschritte erforderlich:

Schritt 1: Strommesszange und Zubehör überprüfen

Egal, ob Sie Ihre eigene Strommesszange oder die eines Kunden kalibrieren – es ist wichtig, das Datum der letzten Kalibrierung und das Alter des Geräts zu notieren. Hier erfahren Sie, was Sie bei der Arbeit mit dem Gerät erwarten können. Beispielsweise erfordert eine zehn Jahre alte Strommesszange mehr Sorgfalt und Aufmerksamkeit als eine neuere, und ein Gerät, das seit drei Jahren nicht kalibriert wurde, wird wahrscheinlich mehr Zeit in Anspruch nehmen als ein Gerät, das vor einem Jahr kalibriert wurde. 

Überprüfen Sie die Strommesszange vor der Kalibrierung immer gründlich. Endbenutzer können Strommesszangen in allen Umgebungen verwenden, sodass das Gerät vor der Kalibrierung möglicherweise gereinigt und sogar repariert werden muss. Wenn Sie Schäden feststellen, beginnen Sie erst mit der Kalibrierung, wenn Sie die Strommesszange prüfen können, um sicherzustellen, dass sie sicher verwendet werden kann.

Prüfen Sie als Nächstes alle Batterien. Durch das Auswechseln der Batterien vor der Kalibrierung können genaue Messungen sichergestellt werden, obwohl dieser Schritt bei analogen Strommesszangen wichtiger ist als bei digitalen. Sie können auch zwei Messungen vornehmen: eine Messung mit den Originalbatterien (Erstmessung) und eine mit neuen Batterien (Endmessung).

Überprüfen Sie außerdem, ob Sie das gesamte Zubehör der Strommesszange bereit haben, da Sie es zusammen mit dem Werkzeug kalibrieren müssen.

Schritt 2: Erforderliche Kalibrierungsausstattung und Dokumentation vorbereiten

Es ist wichtig, die Spezifikationen des Herstellers und die erforderliche Ausstattung für jede zu kalibrierende Strommesszange zu kennen. Beantworten Sie während der Vorbereitung die folgenden Fragen:

• Sind Spezifikationen für das Gerät verfügbar?
• Habe ich die richtige Ausstattung, um dieses Gerät zu kalibrieren?
• Wie kann man die Strommesszange justieren, wenn sie außerhalb der Toleranz liegt? 

Die meisten Hersteller führen Spezifikationen und Anpassungsprozesse online auf. Dies ist jedoch von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich. Wenn diese Informationen nicht verfügbar sind, stellen regionale Organisationen wie die European Association of National Metrology Institutes (EURAMET) Kalibrierungsrichtlinien für verschiedene Arten von Messgeräten bereit.

Wenn Sie nach der Kalibrierung Justierungen an der Strommesszange planen, denken Sie daran, dass Sie nicht mit der Kalibrierung anfangen sollten, wenn es keine Justierprozedur gibt. Andernfalls werden Sie nur die Hälfte des Prozesses schaffen. Eine Justierung ist jedoch nicht in jedem Szenario notwendig. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie über die gesamte erforderliche Dokumentation verfügen und wissen, was Ihr Ziel für den Kalibrierungsprozess ist, bevor Sie beginnen.

Schritt 3: Erforderliche Kalibrierungen durchführen

Das Ziel der Kalibrierung der Strommesszange ist es, das Werkzeug auf die ursprünglichen Spezifikationen des Herstellers zurückzusetzen. Die meisten Labore führen zunächst eine sogenannte Kalibrierung vor der Justierung durch, gefolgt von einer Justierungskalibrierung und abschließend einer Kalibrierung nach der Justierung. Die Unterschiede zwischen Justierung und Kalibrierung nach der Justierung variieren jedoch je nach den internen Qualitätsanforderungen des jeweiligen Labors und der Branche. Beispielsweise gibt es in der Biomedizin in der Regel andere Anforderungen an Justierungen und Kalibrierungen nach der Justierung als in der Fertigung.

Der Kalibrierungsprozess wird von den internen Anforderungen, Spezifikationen und Verfahren Ihres Labors für die Erstellung von Ergebnisberichten bestimmt. Stellen Sie sicher, dass Sie alle erforderlichen internen Unterlagen bereit haben, um die Kalibrierung gemäß den Laborstandards genau durchzuführen.

Stellen Sie eine einfache und genaue Kalibrierung Ihrer Strommesszangen sicher

Nun ist klar, dass die Kalibrierung ein notwendiger Prozess für die Aufrechterhaltung der Genauigkeit von Prüfgeräten wie Klemmstrommessern ist.

Fluke Calibration bietet eine flexible Auswahl an Kalibratoren zur Kalibrierung von Strommesszangen und mehr. Möchten Sie mehr erfahren? Sehen Sie sich die Multi-Product Calibrators von Fluke an und lesen Sie die folgenden Ressourcen: