مشبك التيار

في الهندسة الكهربائية والإلكترونية ، يُعرف مشبك التيار ، أو مسبار التيار ، بأنه جهاز كهربائي مزود بفكين يفتحان لتثبيت الموصل الكهربائي . وهذا يسمح بقياس التيار في الموصل دون الحاجة إلى ملامسته مباشرةً، أو فصله لإدخاله عبر المسبار.

تُستخدم مشابك التيار عادةً لقراءة شدة التيار المتردد ، وباستخدام أجهزة إضافية، يمكن قياس الطور وشكل الموجة أيضًا. تستطيع بعض مقاييس التيار قياس تيارات تصل إلى 1000 أمبير أو أكثر  . كما يمكن لمشابك تأثير هول ومشابك الريش قياس التيار المستمر .

يُعرف جهاز القياس الكهربائي المزود بمشبك تيار متردد مدمج باسم مقياس المشبك، أو مقياس التيار المشبك ، أو جهاز اختبار المشبك، أو بشكل عام باسم مشبك الأمبير.

يقيس مقياس التيار المشبكي المجموع الاتجاهي للتيارات المتدفقة في جميع الموصلات التي تمر عبر المجس، ويعتمد ذلك على علاقة الطور بين هذه التيارات. عادةً ما يمر موصل واحد فقط عبر المجس. على وجه الخصوص، إذا تم إغلاق المشبك حول كابل ثنائي الموصلات ينقل الطاقة إلى جهاز، فإن التيار نفسه يتدفق عبر أحد الموصلين ويصعد عبر الآخر؛ وبالتالي، يُسجل المقياس قراءة صحيحة للتيار الصافي تساوي صفرًا. نظرًا لأن الكابلات الكهربائية للأجهزة تحتوي على موصلين معزولين (وربما سلك تأريض) متصلين معًا، فغالبًا ما تُستخدم مقاييس التيار المشبكي مع ما يشبه سلك تمديد قصير بفصل الموصلين، بحيث يمكن وضع المشبك حول موصل واحد فقط من هذا السلك.

من التطورات الحديثة نسبياً مقياس التيار متعدد الموصلات المزود بعدة ملفات استشعار حول فكي المشبك. يمكن تثبيت هذا المقياس حول كابلات أحادية الطور قياسية ثنائية أو ثلاثية الموصلات لعرض قراءة التيار المتدفق عبر الحمل، ^{[ 3 ]} دون الحاجة إلى فصل الموصلات.

يمكن زيادة القراءة الناتجة عن موصل يحمل تيارًا منخفضًا جدًا عن طريق لف الموصل حول المشبك عدة مرات؛ قراءة العداد مقسومة على عدد اللفات هي التيار، ^{[ 4 ]} مع بعض فقدان الدقة بسبب التأثيرات الحثية.

يستخدم الكهربائيون أجهزة قياس التيار الكهربائي المزودة بمشبك، وأحيانًا يتم دمج المشبك في جهاز قياس متعدد الأغراض .

يسهل قياس التيارات العالية جدًا (مئات الأمبيرات) باستخدام محول التيار المناسب. أما القياس الدقيق للتيارات المنخفضة (بضعة ميلي أمبيرات) باستخدام مشبك محول التيار فهو أكثر صعوبة. ويمكن توسيع نطاق أي جهاز قياس بتمرير الموصل عبر فكي الجهاز عدة مرات. على سبيل المثال،  يمكن تحويل جهاز قياس 0-200 أمبير إلى  جهاز قياس 0-20 أمبير بلف الموصل 10 مرات حول قلب الجهاز.

تستخدم أجهزة قياس التيار الكهربائي ذات المشبك الأقل تكلفة دائرة تقويم تقيس متوسط ​​التيار، ولكنها مُعايرة لعرض قيمة التيار الفعّال (RMS) المُطابقة للمتوسط ​​المقاس، مما يُعطي قراءة RMS صحيحة فقط إذا كان التيار موجة جيبية . أما بالنسبة لأشكال الموجات الأخرى، فستكون القراءات غير صحيحة. عند استخدام هذه الأجهزة البسيطة مع أحمال غير جيبية، مثل كوابح المصابيح الفلورية أو مصابيح التفريغ عالي الكثافة أو معظم أجهزة الكمبيوتر والمعدات الإلكترونية الحديثة، قد تكون القراءات غير دقيقة. تُوصف أجهزة القياس التي تستجيب لقيمة RMS الحقيقية بدلاً من متوسط ​​التيار بأنها "قيمة RMS حقيقية".

يمكن لوحدات تأثير هول المحمولة باليد قراءة التيارات المنخفضة حتى 200 مللي أمبير، وتتوفر  وحدات يمكنها القراءة حتى 1 مللي أمبير. 

يُعد مقياس التيار الكهربائي من نوع كولومبيا (الموضح في الصورة) مثالًا على مقياس التيار ذي الريشة الحديدية، ويُستخدم لقياس التيارات المترددة الكبيرة التي تصل إلى 1000 أمبير. تعمل فكوك المقياس الحديدية على توجيه المجال المغناطيسي المحيط بالموصل إلى ريشة حديدية متصلة بإبرة المقياس. تتحرك الريشة الحديدية بما يتناسب مع قوة المجال المغناطيسي، وبالتالي تُنتج قراءة على المقياس تتناسب مع شدة التيار. يمكن لهذا النوع من مقاييس التيار قياس كل من التيار المتردد والتيار المستمر، ويوفر قياسًا دقيقًا للقيمة الفعالة للتيار المتردد ذي الأشكال الموجية غير الجيبية أو المشوهة. يمكن تركيب حركات قياس قابلة للتبديل في وحدة التثبيت لتوفير قيم تيار مختلفة ضمن النطاق الكامل تصل إلى 1000 أمبير. توجد الريشة الحديدية داخل أسطوانة صغيرة تُدخل في تجويف عند الطرف المفصلي لفكوك التثبيت. تتوفر عدة أحجام للفكوك للتثبيت حول الموصلات الكبيرة وقضبان التوصيل التي يصل عرضها إلى 110 مم ( 4.5 بوصة ) . ^{[ 4 ]} كما يوضح الرسم التوضيحي، فإن المقياس غير خطي للغاية وغير مناسب لقياس التيارات المنخفضة، حيث يتم تكديس تيارات أقل من نصف انحراف المقياس الكامل في قسم قصير من القرص.