Токовые клещи постоянного тока: как пользоваться электрическим инструментом

Как пользоваться токовыми измерительными клещами

При оценке состояния действующих электроустановок или выполнении ремонтных работ под напряжением электрикам приходится замерять и сравнивать значения токов, протекающие по различным цепочкам. Это позволяет анализировать оперативную схему, своевременно устраненять возникающие неисправности.

Довольно часто все это необходимо выполнять без разрыва электрических цепей чтобы не нарушить технологический процесс питания потребителей электроэнергией.

Замерять токи нагрузок без прекращения электроснабжения можно двумя способами:

1. обыкновенными амперметрами, создавая через них вначале обходные шунтирующие цепочки и вводя в работу за счет искусственного разрыва тока в заранее подготовленном месте. По окончании замеров требуется восстанавливать электрическую схему, выполнить в обратном порядке все предыдущие технологические операции;

2. с помощью специально предназначенного для этого инструмента — токовых клещей.

Первый метод измерения сложен, трудоемок, опасен, требует высокой квалификации работников, хорошей предварительной подготовки. Поэтому им стараются пользоваться только в крайних случаях, а в повседневной практике измерения выполняют токовыми клещами.

Какие существуют типы токоизмерительных клещей

Чаще всего на практике встречаются с постоянным (выпрямленным) или переменным синусоидальным током. Для обоих этих видов созданы различные конструкции клещей, которыми можно измерять величину и даже направления протекания мощности без разрыва схемы питания потребителей в действующей электроустановке.

Фотография ниже демонстрирует замер отклонения угла вектора тока от направления базового напряжения в измерительных цепях защитных устройств.

Способ замера токов утечек через нарушенную изоляцию электрооборудования автомобиля с помощью клещей постоянного тока и амперметра показан на фотографии.

Используемая схема замера собрана таким способом, что сами клещи показывают ток, протекающий по проводу, подключенному к зажиму амперметра. Оба прибора демонстрируют одну и ту же величину, хоть и работают на различных диапазонах чувствительности.

Этот пример наглядно демонстрирует удобство и точность измерения различными приборами. Токовые клещи измерения постоянного тока менее распространены, чем конструкции для переменного, но в последнее время их производство значительно увеличилось.

Так же следует учитывать, что производители измерительного оборудования сейчас наладили выпуск клещей комбинированного использования, которыми можно работать в цепях постоянного и переменного тока. Такая конструкция, например, воплощена в модели Fluke 376 и ей подобных.

Приведенные на трех первых фотографиях токовые клещи обладают цифровым дисплеем, сразу отображающем первичные величины измеряемых параметров электрической схемы. Но, в арсенале измерительных средств электриков все еще работает большое количество приборов со стрелочными указателями и шкалой, состоящей из нескольких поддиапазонов.

При пользовании такими конструкциями необходимо внимательно снимать отсчет, а иногда и вводить поправочные коэффициенты.

По величине применяемого напряжения токовые клещи подразделяются на устройства, работающие:

Они отличаются классом защиты применяемой изоляции и требуют разного соблюдения правил безопасности.

Чтобы правильно пользоваться любыми подобными приборами необходимо знать принцип их работы и конструкцию.

Как устроены токовые измерительные клещи

Устройство различных моделей может значительно отличаться в зависимости от сроков их изготовления и сложности внутренней схемы. Но принципы замера и органы управления практически везде идентичны. Поэтому за основу изучения примем модель Fluke 376, которая обладает большими возможностями и, соответственно, имеет увеличенное количество функций и органов управления ими.

Принципы работы, заложенные в конструкцию

В диэлектрическом корпусе любого прибора размещены:

трансформатор тока с (а) разъемным магнитопрводом и системой рычагов его управления, (б) вторичной обмоткой;

измерительная система с информационным табло;

органы управления и переключения режимов работы;

Для питания токовых клещей может использоваться электрическая энергия измеряемой цепи или комплект автономных источников напряжения, например, двух батареек АА.

За основу работы принят обыкновенный трансформатор тока с разъемным магнитопроводом и вторичной обмоткой, витки которой пересекает магнитный поток, наводящий в них вторичный ток. Его величину, а в отдельных конструкциях и направление, определяет измерительная система, отображающая на дисплее конечный результат с учетом коэффициента трансформации в первичных амперах.

Чтобы выполнить замер необходимо проводник с током поместить внутрь магнитопровода. Для этого:

нажатием на клавишу разводят подвижные элементы магнитопровода;

вводят внутрь образовавшегося промежутка провод с током;

отпускают клавишу и отслеживают полное соприкосновение подвижных контактов.

При работе внутри тесных шкафов с большим количеством электрического оборудования иногда бывает сложно продеть наконечник раздвижного магнитопровода через проводник с током. Для упрощения подобной операции на модели Fluke 376 предусмотрен дополнительный измерительный датчик. Он входит в состав комплекта прибора и при необходимости легко подготавливается для проведения замера.

Для безопасного выполнения работ под напряжением клещи комплектуются измерительными концами с изолирующим наконечниками и колпачками. При установке в корпус прибора они утапливаются в его конструкции. В совокупности с хорошо изолированными наконечниками это позволяет снизить возможные ошибки в работе, исключить несанкционированное создание случайных коротких замыканий и получение электрических травм.

Органы управления токовых клещей

Положения кругового переключателя режимов показаны вставками текса на третьей сверху картинке. Их работу дополняют кнопки управления, расположенные на корпусе.

Кнопка ZERO используется для переключения внутри режимов клещей, установленных центральным круглым переключателем, а MIN/MAX — позволяет уточнять предел измерения.

Кнопка INRUSH предназначена для оценки пускового тока. Удобство пользования прибором в условиях затемненного рабочего места значительно обеспечивает встроенная подсветка, которая вводится в работу нажатием на крайнюю правую кнопку внизу с изображением освещения.

Чтобы зафиксировать текущие показания на дисплее у боковой поверхности клещей установлена кнопка HOLD.

У каких-то моделей токовых клещей часть этих функций может отсутствовать или реализовываться другим способами, но общие принципы измерения сохраняются для всех подобных приборов.

Как выполнять замеры токовыми клещами

Подготовительные операции

Перед каждым измерением необходимо проверять влияние посторонних источников напряжения и создаваемых ими наводок на точность работы прибора.

Мощные асинхронные электродвигатели, силовые трансформаторы и автотрансформаторы, дроссели, сварочные аппараты, импульсные блоки питания при работе могут создавать сильные электромагнитные поля, которые станут индуктировать наведенную ЭДС в магнитопроводе. Чтобы их учесть клещи ставят в положение измерения переменного тока, плотно замыкают раздвижные элементы магнитопровода и контролируют нулевое показание токов на дисплее.

Способы измерения токов

Конструкция измерительного прибора позволяет определить величину тока простыми действиями: установкой переключателей режима в соответствующее положение и вводом проводника в пространство раздвижного магнитопровода. Числовое выражение замеряемой величины автоматически высвечивается на дисплее.

Такая технология применяется на всех клещах без исключения. Но на усовершенствованных устройствах можно пользоваться датчиком IFLex. Он облегчает работу в стесненных условиях.

Подобная операция всегда выполняется для отдельного провода потому, что проходящий от него ток создает в магнитопроовде или датчике IFLex магнитный поток, который и преобразуется клещами в показание отсчета.

Если же внутри магнитопровода окажется помещено два проводника с током, то магнитные потоки от них сложатся и клещи покажут общий результат.

Поскольку при нормальной изоляции отсутствуют утечки, то токи в фазе и нуле будут равны по величине и противоположно направлены, как показано на фотографии стрелками и знаками +I и –I. Каждый из них создаст магнитный поток, которые сложатся и уничтожат действие друг друга. В результате на табло при нормальной изоляции должен отображаться нулевой результат.

Если же клещи показывают в такой ситуации другое значение, то это серьезная причина для поиска неисправности в действующей электропроводке.

Полезные советы для измерения токов

Дополнительный кабель с вилкой и розеткой

Для замера тока потребления электроприбора, например, утюга может возникнуть сложность с разделением цепей на фазу и ноль. В сплошном кабеле сделать это без его вскрытия невозможно. Вопрос можно легко решить подключением нагрузки через переходник с раздельными жилами.

Повышение чувствительности измерения для малых токов

У обычных клещей бывает сложно определить значения маленьких токов из-за низкой очувствленности прибора. Выход из этого положения довольно простой: пропустить проводник с измеряемым током через магнитопровод токовых клещей несколько раз, как показано на фотографии выше. В этом случае суммарный магнитный поток увеличивается пропорционально количеству витков и так же возрастает показание на дисплее.

Остается только величину отсчета разделить на количество витков и получить точное значение даже для маленьких токов.

Следует учитывать, что этот прием подходит только для работы с гибкими, изолированными проводниками.

Способы измерения напряжения

Использование токовых клещей в режиме вольтметра в принципе ничем не отличается от подобных измерений другими приборами.

Съёмные концы проводников устанавливают в гнезда клешей, которые предварительно переведены в режим измерения напряжения переключателями. Вторые концы изолированных проводов прикладывают к потенциальным клеммам и снимают отсчет на дисплее, как показано на фото выше.

Особенности измерения сопротивления, частоты. температуры

В этих режимах клещи работают как обыкновенный мультиметр и для них действуют общие правила измерения. Смотрите подробную инструкцию о том, как правильно пользоваться мультиметром.

Способы измерения мощности потребления

Прямого метода замера и отсчета мощности у токовых клещей нет, но ими можно выполнить эту операцию косвенно. Для этого потребуется описанными выше приемами определить:

рабочее напряжение сети.

Далее их перемножают для получения мощности. Например, у электрического утюга мы измерили ток, равный 9,2 ампера, а напряжение бытовой сети составляет 220 вольт. Перемножаем их и получаем: 9,2х220=2024 ВА.

Можем сделать вывод, что мощность потребления составляет два киловатта.

Проверка отсутствия посторонних потребителей

С помощью токовых клещей можно проверить несанкционированное подключение потребителей к кабелю питания. Для этого достаточно на вводном щите установить клещи в режиме измерения нагрузки и, оставив обычное питание включенным, отключить все светильники и освободить все розетки от приборов, то есть обеспечить холостой ход для вводного кабеля.

Если клещи в этом случае покажут нулевое значение, то несанкционированного подключения и токов утечек нет. В противном случае необходимо внимательно разбираться с причиной образования подобной нагрузки.

Рекомендации по обеспечению безопасности и точности измерений

1. Любой измерительный прибор предназначен для использования при определенных технических условиях и работах с конкретными нагрузками. С этими характеристиками следует ознакомится заранее и соблюдать их при эксплуатации.

Например, для приборов компании Fluke применяется маркировка CAT III 600 V или CAT III 300 V. Она указывает, что электрическая схема прибора выполнена с защитой от кратковременных перенапряжений в измеряемой сети до 600 или 300 вольт соответственно.

Читайте также:  Крепление кабельных каналов: монтаж на стены, выбор размеров и материала

Если предел измеряемой величины неизвестен, то на приборе выставляют режим максимальной величины.

2. Рабочая изоляция на раздвижном магнитопроводе и измерительных кончиках предохраняет пользователя от создания несанкционированных коротких замыканий при работе под напряжением. Необходимо следить за ее состоянием. Особенно актуально это положение при замере токов на оголенных, неизолированных проводах.

3. Токовые клещи относятся к средствам измерения. Они должны проходить периодическую метрологическую поверку в электроизмерительной лаборатории и иметь ее штамп на корпусе или свидетельство о поверке, срок действия которых ограничен.

4. Поскольку токовые клещи используются для работ под напряжением, то обязательным условием их безопасной эксплуатации является периодическое испытание слоя изоляции на прочность в электроиспытательной лаборатории с оформлением протокола проверки и проставлением соответствующего штампа.

Без прохождения испытания изоляции и поверки использовать клещи в работе, даже только что приобретенные у производителя, запрещено правилами. Повреждения могут возникнуть при нарушении нормативов хранения или транспортировки. Предпродажная подготовка инструмента в магазине не способна выявить возникшие дефекты.

5. Перед измерениями сопротивлений необходимо убедиться в отсутствии на них потенциалов напряжений. Они могут не только влиять на точность показаний, но и повредить, сжечь чувствительные цепи измерения образованием опасных токов.

6. Работа с токовыми клещами под напряжением относится к разряду опасной для жизни человека. К ней допускается только обученный и подготовленный персонал с группой по электробезопасности не ниже третьей.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Токоизмерительные клещи – это прибор для измерения электрического тока без разрыва электрической цепи. То есть, чтобы пользоваться этим инструментом, не надо разрезать провод и применять щупы. Как правило токовые клещи не делают в виде отдельного устройства, а встраивают в многофункциональные приборы – мультиметры, которые могут измерить множество других параметров: напряжение, сопротивление, температуру.

Токовые клещи как пользоваться

    Пользоваться токоизмерительными клещами несложно:
  • находим место, где можно свободно обхватить клещами одиночный проводник;
  • переводим ручку переключения режимов измерения в положение
    A

    (в сети переменного тока)
    или на указатель A- (в сети постоянного тока);

  • нажимаем на кнопку раскрытия клещей;
  • обхватываем нужный проводник и устанавливаем клещи перпендикулярно плоскости провода;
  • отпускаем кнопку раскрытия клещей, замыкая тем самым цепь магнитопровода;
  • происходит измерение тока и полученное значение отображается на дисплее.
  • Как измерить ток, если не можем найти одиночный провод

    Основная проблема при работе с токоизмерительными клещами – очень сложно найти одиночный проводник. Нельзя вот так просто обхватить токовыми клещами провод от электрочайника: прибор при этом просто ничего не покажет.

    Как правило все провода электроприборов состоят из трех изолированных жил (фаза, ноль, земля) и упакованы в одну общую изоляцию. А нам нужен отдельный проводник, не будешь же ради этого резать кабель.

    Но я знаю два способа, как как обойти этот момент.

    1. Делаем простейший переходник-удлинитель из отдельных проводников, где легко можно обхватить клещами одиночный провод:

    2. Проводим измерение во входном щитке. Для этого отключаем все электроприборы в квартире, кроме того, на котором нам надо измерить потребляемый ток. Во входном щитке провода с центрального автомата выведены отдельно. Обхвтываем токоизмерительными клещами один из проводников и снимаем показания.

    Токовые клещи принцип работы

    Как работают токоизмерительные клещи? Работа этого токоизмерительного прибора переменного тока основана на принципе одновиткового трансформатора. Его первичная обмотка представляет провод или шину, в которой измеряется ток. Вторичная обмотка намотана на разъемный магнитопровод и находится в самих клещах.

    Измерив ток, который протекает во вторичной обмотке, можно получить величину тока в проводнике.

    Как повысить точность измерения

    При измерении небольшой силы тока, намотайте проводник (в котором измеряется ток) несколько раз на магнитопровод. В этом случае суммарный магнитный поток увеличивается пропорционально количеству витков и также возрастает показание на дисплее. Величину отсчета разделите на количество витков и получите точное значение даже для маленьких токов.

    Пример использования токовых клещей

    Приведем пример того, как пользоваться токоизмерительными клещами при измерении нагрузки в сети 220 В.

      Например, мы хотим измерить потребляемую мощность электрического чайника;

    устанавливаем переключатель в положение A

    ;

  • токовыми клещами обхватываем одиночный проводник;
  • снимаем показания;
  • полученную величину силы тока умножаем на напряжение в сети 220 В.
  • Так, если прибор показывает 7,16 А, то потребляемая мощность составит:

    Как пользоваться токоизмерительными клещами видео

    Токоизмерительные клещи постоянного и переменного тока, чем они отличаются и какие лучше всего выбрать

    Назначение прибора и его преимущество

    Токоизмерительные клещи или «Клещи Дитце»-это измерительный прибор, назначение которого измерять ток бесконтактным способом, без разрывы электрической цепи. Главным преимуществом перед остальными мультиметрами и амперметрами является простота измерения и безопасность использования, так как измерение возможно проводить на изолированном проводнике. С помощью данного устройство можно легко определить точные показатели электрического тока, а также рассчитать потребляемую мощность любого электрооборудования под нагрузкой.

    Принцип действия и функциональность

    Принцип работы прибора основан на законе электромагнитной индукции, по устройству в значительной степени схож с принципом действия обыкновенного трансформатора. Переменный ток измеряемого проводника внутри катушки трансформатора (Клещей) создает переменный магнитный поток, индуктирующий ЭДС во вторичной обмотке устройства, который замеряется амперметром или датчиком.

    Схема измерения силы тока прибором с трансформаторным датчиком

    В более современных устройствах применен полупроводниковый датчик Холла, основным отличием от устройства с трансформатором является то, что измеряемый проводник охватывается не замкнутой катушкой, а магнитопроводом, в разрыве которого размещен датчик Холла.

    Схема измерения силы тока прибором с датчиком Холла

    Современные приборы в зависимости от типа способны измерять переменный или постоянный и переменный ток (благодаря использованию датчика Холла), большинство из них обладают расширенным функционалом мультиметров и способны выводить численную информацию на дисплей. В зависимости от марки и производителя в измерителях реализовано множество дополнительных функции и конструктивных решений.

    Типы приборов

    Существует два типа устройств, основным различием которых являются измерительные датчики:

    1. Cэлектромагнитным датчиком. Способны измерить только переменный ток. Клещи-трансформатор такого инструмента представляют из себя размыкающийся магнитопровод со вторичной катушкой, замыкающейся на измерительном датчике.
    2. Cполупроводниковым датчиком Холла. Данный тип устройства способен измерять постоянный или переменный ток.

    Виды исполнения

    Измерители «дитца» подразделяются на аналоговые и цифровые:

    • Аналоговые измерители. Как правило способны измерять только переменный ток, показания в них снимаются со встроенного амперметра. Такие приборы были широко распространены до появления цифровых измерителей.

    • Цифровые (самые популярные). Внутри таких приборов установлена интегральная схема, как правило они обладают расширенным функционалом или дополнительными функциями мультиметра (тестера).

    Специализированные высоковольтные электроизмерительные клещи

    В отдельный вид следует выделить измерители специального назначения, измерительные клещи Ц 90 (более современный вариант Ц 4502), предназначенные для измерения силы тока в мощных электроустановках до 10 000 вольт. С помощью этого инструмента можно измерить только силу переменного тока от 15 до 600А. Принцип действия измерителя аналогичен с обычными измерителями трансформаторного типа, конструкция таких клещей немного видоизменена для безопасной работы оператора. В конструкции предусмотрены изолирующая часть с изолирующими рукоятками, а также разработаны правила безопасности при проведении измерений данным способом.

    Порядок проведения измерения

    Перед началом проведения измерений необходимо определить место измерения, подготовить прибор к работе, перевести поворотный переключатель в нужное положение. Если сила тока неизвестна, то необходимо установить максимальное значение диапазона, далее во время измерения поэтапно снижать показатель для более точного результата. Устройства с датчиком Холла, из-за его чувствительности к магнитным полям, перед измерением необходимо обнулить, нажав соответствующую кнопку «SEL» или аналогичную «REL».

    Перед тем как начать пользоваться измерителем, изучите инструкцию пользователя:

    • Инструкция по эксплуатации токоизмерительных клещей Mastech m266. Скачать Pdf
    • Руководство по эксплуатации. Паспорт Mastech M266, M266C, M266F. Скачать Pdf

    Порядок проведения измерения:

    1. Подготовьте прибор и выберите место измерения.
    2. Переведите поворотный переключатель в нужное положение, далее переместите измеряемый проводник в скобу устройства.

    1. Снимите показания с дисплея, при необходимости сохраните данные в памяти измерителя. Лучше всего силу тока мерить несколько раз для получения более точного результата.

    1. Для более точного результата или для измерения малой силы тока, если это позволяет измеряемый проводник, сделайте несколько витков вокруг клещей. Полученный результат измерения поделите на количество витков, в результате вы получите уточненное значение измерения.

    Функции и конструктивные особенности

    Электроизмерительные клещи отличаются электротехническими характеристиками, диапазоном измерений, точностью измерений и дополнительным функционалом. К основным функциям приборов относятся:

    • Амперметр
    • Вольтметр
    • Ваттметр
    • Фазометр
    • Ампервольтметр

    В большинстве устройств реализованы дополнительные функции тестера – мультиметра, на которые следует обращать внимание при выборе устройства:

    • измерение сопротивления, частоты, изоляции
    • проверка диодов
    • звуковая прозвонка
    • определение температуры
    • функция измерения нагрузочных бросков пускового тока

    Проведение измерения пускового тока на автомобильном аккумуляторе

    Более продвинутые версии приборов оснащены дополнительными вспомогательными элементами, помогающими проводить более точные измерения или измерять в труднодоступных местах, к таким относятся:

    • двойной датчик Холла (более точные измерители)
    • измерители с выносными клещами
    • Токовые клещи со съемным дисплеем
    • Гибкий токоизмерительный датчик
    • Увеличенный зажим клещей
    • Провода-щупы, «Крокодильчики»

    Устройство со съемными клещами

    Стоимость цифровых измерительных клещей в зависимости от характеристик

    В зависимости от цены все приборы можно разделить на эконом-сегмент в ценовом диапазоне от 4 000 до 15 000 рублей и профессиональные стоимостью от 15 000 до 60 000 рублей. Так как большинство приборов имеет расширенный функционал независимо от цены, сравнение проводилось исходя из основных характеристик приборов и их прямого назначения.

    Основные характеристики устройств в зависимости от ценового сегмента

    Эконом-сегментПрофессиональные
    Диапазон измерений
    Постоянное напряжениеот 0,1 до 750Вот 0,01 до 1000В
    Переменное напряжениеот 0,1 до 750Вот 0,01 до 1100В
    Постоянный токот 0,1 до 1000Аот 0,001 до 2000А
    Переменный токот 0,1 до 1000Аот 0,001 до 2000А
    Погрешность
    Базовая погрешность1,5 – 4,0%0,5 – 1,5%
    Читайте также:  Лампа дневного освещения: устройство прибора со стартером и без, виды лампочек, схема подключения

    Как выбрать токовые клещи

    При выборе устройства в первую очередь необходимо руководствоваться задачами, которые вы перед ним ставите. Если вам нужно проводить замеры только переменного тока, то присмотритесь к моделям с электромагнитным датчиком, они менее дорогие и отлично выполняют свою функцию с высокой точностью.

    Для домашнего использования лучше подойдут недорогие универсальные токоизмерители – тестеры с датчиком Холла, такие устройства способны полноценно заменить обычный мультиметр «цешку» в быту и обязательно должны быть у каждого электрика.

    Для профессионального использования необходимо рассматривать приборы в более дорогом ценовом сегменте, поверенные и зарегистрированные в Госреестре СИ. Такие приборы способны выдавать максимально точный результат, как правило они оснащены вспомогательными элементами, такими как выносные клещи или двойной датчик Холла.

    Приборы профессионального назначения измеряют в более широком диапазоне, способны мерить с наименьшей погрешностью. Зачастую такие устройства способны проводить расчеты без подключения к компьютеру, имеют множество других полезных функций, а также у таких устройств в комплекте предусмотрен чехол либо сумка. Из известных производителей можно выделить: Mastech, MULTI, Uni Trend, Fluke, APPA, АКИП, МЕГЕОН.

    Токоизмерительные клещи

    При работе с электрическими устройствами иногда возникает необходимость провести измерение силы тока. Известно правило о том, что для этого амперметр необходимо соединить последовательно.

    Определение

    Токоизмерительные клещи – позволяют узнать силу тока или другие характеристики без разрыва в электрической цепи. Этот инструмент работает по другому принципу – он определяет характеристики электрического тока на основании параметров магнитного поля.

    Конструкция

    В токоизмерительных клещах можно указать два основных рабочих узла:

    Конструкция клещей

    1. В захватах находятся обмотки трансформатора.
    2. В ручке имеется амперметр или другой измерительный прибор.

    В обмотках трансформатора наводится электрический ток, характеристики которого определяет встроенный измерительный прибор. Нужно учитывать, что наведённый ток имеет другую величину по сравнению с первоначальным. Для получения точной величины требуется выполнить пересчёт.

    Принцип работы

    Если между захватами клещей расположить проводник, то изменение тока, проходящего по нему окажет влияние на окружающее электромагнитное поле. Оно индуцирует в обмотках трансформатора ток. Затем он со вторичной обмотки будет измерен встроенным амперметром.

    Важно отметить, что получаемое значение силы тока, хотя и соответствует проходящему по цепи, но не равно ему. Корректировка показаний амперметра происходит с учётом коэффициента измерения прибора.

    В работе токоизмерительных клещей долгое время существовало важное ограничение — они были способны работать только с переменным током, ведь магнитное поле создаётся только в этом случае.

    Были созданы более совершенные модели. Теперь с помощью токоизмерительных клещей имеется возможность работать не только с переменным, но и постоянным током. В настоящее время существуют модели, в которых присутствует мультиметр, который на основе полученных данных определяет нужные характеристики, не требуя пересчёта.

    Современные модели токоизмерительных клещей способны решать следующие задачи:

    1. С их помощью возможно определить суммарную нагрузку электросети в квартире.
    2. Можно определить силу тока в конкретном проводнике, являющемся частью электрической цепи. Измерение можно проводить, не вмешиваясь в работу схемы.
    3. Можно определять мощность любого электроприбора в текущий момент времени. При необходимости возможно контролировать измерение этого параметра на протяжении нужного периода времени.
    4. Можно проконтролировать домашнюю электросеть на предмет подключения со стороны посторонних людей.
    5. Если имеется утечка тока на корпус прибора, то её можно определить с помощью этого инструмента.

    Инструкция по использованию

    Использование клещей для работы в ситуации, когда используется напряжение до 1000 Вольт ничем не отличается от тех, которые применяются в высоковольтных цепях. Далее будет рассмотрен порядок использования бытовых токоизмерительных клещей.

    Использование рассматриваемого инструмента зависит от вида проводимых измерений. Обычно процедура выполняется следующим образом:

    1. Нужно в электрической схеме определить, с какого провода будут сниматься показания. Нужно помнить. Что если клещами обхватить не один, а большее количество проводов, то в результате будет получен неправильный результат.
    2. На тестирующем приборе требуется выставить нужный режим измерения. Его выбор зависит от поставленной задачи. При этом нужно будет определить не только вид измерения, но и необходимую шкалу. Если о ней не имеется информации, то выбирают самую большую.
    3. Клещи сначала нужно раскрыть, а затем обхватить проводник. Важно обеспечить перпендикулярность его расположения плоскости, в которой расположены клещи. Желательно, чтобы при этом проводник располагался в центре контура.
    4. Измерение произойдёт в автоматическом режиме. Результат можно будет увидеть на дисплее прибора.

    Если ток имеет слишком маленькую величину и не получается его определить, то рекомендуется несколько раз его намотать на половинку клещей. В этом случае прибор измерит суммарный ток. Для получения нужной величины надо разделить это значение на количество сделанных витков.

    Если на дисплее показана единица, значит ток превышает предельное значение этой величины. Чтобы точно определить искомую величину, нужно переключиться на больший диапазон.

    Классификация

    Такие клещи можно классифицировать по используемому в них электроизмерительному прибору. В этом качестве может применяться:

    • мегаомметры;
    • амперметры;
    • ваттметры;
    • фазометры;
    • ампервольтметры;
    • мультиметры.

    Популярные виды

    Этот прибор выпускается в различных вариантах. Далее рассказано об основных разновидностях токоизмерительных клещей.

    Стрелочные приборы

    Этот вариант исполнения токоизмерительных клещей представляет собой аналоговый прибор. В нём применяется одновитковая разновидность трансформатора. Такого рода модели были одними из первых вариантов этого измерительного прибора. Амперметр подключён к вторичной обмотке.

    Стрелочные

    Такие модели обеспечивают наглядность процесса измерения. Однако аналоговые модели излишне чувствительны к механическим колебаниям. В такой ситуации показания могут быть искажены. Чтобы этого избежать, токоизмерительные клещи необходимо во время измерения тока зафиксировать на жёсткой поверхности.

    Нужно учитывать, что для получения нужных данных необходимо пересчитывать полученные данные с учётом коэффициента преобразования прибора. Токоизмерительные клещи такого типа выпускается с расчётом использования определённой частоты электрического тока.

    Цифровые клещи

    У этой разновидности результат измерений будет выведен на дисплей. Важным достоинством этого способа является то, что перед выводом цифры уже будут пересчитаны. Этот прибор можно настроить таким образом, чтобы отображать мощность или силу тока.

    Цифровые

    Совмещённые с мультиметром

    Этот тип приборов удобен тем, что в него встроен мультиметр. Функциональность прибора определяется типом встроенного прибора. В таких моделях применяется датчик Холла, позволяющий проводить измерение параметров постоянного тока.

    Токоизмерительных клещей на основе датчика Холла

    Высоковольтные токоизмерительные клещи

    Их определяющей особенностью является выполнение измерений в сетях с напряжением более 1000 Вольт. В этих устройствах применяется более сильная изоляция. Иногда при их использовании токовые клещи устанавливают на диэлектрической штанге. Это позволяет оператору избежать слишком близкого приближения к высоковольтным проводам. Такие клещи являются специализированными и используются только для работы с переменным током.

    Высоковольтные токоизмерительные клещи

    Преимущества и недостатки

    При использовании токоизмерительных клещей можно отметить следующие достоинства:

    1. Компактность используемого инструмента и простота его использования.
    2. Имеется возможность использовать этот инструмент для проведения замеров в высоковольтных цепях. Для этой цели используются специализированные модели.
    3. Существуют различные разновидности таких устройств.

    Такие клещи несложно интегрировать с радиоизмерительной аппаратурой.

    При использовании можно столкнуться с такими недостатками:

    1. Поскольку при измерении используются характеристики создаваемого проводом магнитного поля, то при различном положении проводника результаты измерений могут отличаться. Чтобы избегнуть такой неоднозначности рекомендуется располагать провод перпендикулярно плоскости расположения клещей.
    2. Класс точности производимых измерений недостаточно высокий — второй или третий, в зависимости от конкретной модели.
    3. Иногда речь может идти о дополнительной наводке магнитного поля, создаваемой другими электроприборами. Чтобы этого избегнуть, необходимо контролировать их возможное наличие.
    4. Относительно простой принцип работы служит причиной изготовление некачественных вариантов таких инструментов.

    Достоинства токоизмерительных клещей в значительной степени перевешивают их недостатки.

    Требования к клещам

    Необходимо использовать такой инструмент, который обеспечит нужный вид измерений и класс точности. Если есть необходимость в дополнительных опциях, то надо убедиться в их присутствии (например, будет лучше использовать дисплей большего размера). Важно убедиться, что приобретаемый экземпляр произведён известной фирмой, гарантирующей качество.

    Проверка перед эксплуатацией

    Для проверки достаточно произвести пробное измерение в соответствии с тем измерительным прибором, который встроен в клещи. Если результат соответствует предварительным данным — значит прибор исправен.

    Как выбрать клещи

    На рынке имеется много разновидностей токоизмерительных клещей, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант. Необходимо обратить внимание на следующее:

    1. Исходить из своих потребностей. Нет смысла приобретать дорогой прибор с разнообразными возможностями, если в них нет необходимости.
    2. Учитывать, что обычно такие клещи приобретают для того, чтобы определять силу тока, его частоту или прозванивать провода.
    3. Убедиться в наличии полезных опций (возможность фиксировать результаты измерения нажатием кнопки, опция выставления ноля, автоматический выбор наиболее подходящего диапазона и другие).
    4. Важно учитывать качество материала, из которого сделан прибор.

    Нужно, чтобы использовались элементы питания, которые несложно приобрести.

    Токовые клещи постоянного тока

    Нередко возникает необходимость измерить постоянный или переменный ток, без разрыва электрической цепи. Для выполнения такой операции специально разработаны клещи токовые постоянного тока и аналогичный инструмент для переменного тока. Таким образом, осуществляется контроль над силой тока, потребляемой различными приборами и установками, однако все оборудование продолжает работать без остановки. Поэтому токовые клещи, наряду с мультиметром, являются наиболее востребованным инструментом, которым пользуется каждый профессиональный электрик.

    Конструкция и основные виды токовых клещей

    Основными элементами токоизмерительных клещей являются: магнитопровод специфической формы (1); кнопка управления магнитопроводом (2); переключатель способов измерения (3); дисплей (4); гнезда подключения щупов (5); кнопка, фиксирующая результаты измерений в памяти устройства (6).
    Токочувствительная часть прибора изготавливается из элементов повышенной чувствительности на основе датчика Холла. В других конструкциях может использоваться специальный трансформатор. Определенный тип анализатора, установленный в приборе, позволяет выполнять измерения переменного и постоянного тока или только переменного.

    Клещи переменного тока

    Получили наибольшее распространение, в основном из-за простой конструкции и низкой цены. В основе принципа действия таких клещей используется трансформаторное усиление сигнала. Порядок измерения очень простой. Проводник, на котором будет измеряться ток, заводится в раздвигающийся магнитопровод. Для катушки, намотанной на магнитопровод, данный проводник будет исполнять роль первичной обмотки трансформатора.

    Читайте также:  Соединение в треугольник: особенности и преимущества схемы, подключение звездой

    Величина переменного тока, проходящего через проводник, оказывает влияние на значение выходного напряжения измерительного элемента. То есть, напряжение будет меняться, при соответствующих изменениях величины тока.

    Клещи постоянного тока

    Такие клещи начали использоваться после того, как был обнаружен эффект Холла. В проводнике, по которому протекает ток, изменяется напряженность магнитного поля. За счет этого в точке измерения потенциала формируется соответствующий магнитный поток. Это привело к разработке специального датчика, чувствительного к постоянному и переменному магнитным полям. Этот датчик обеспечивает дополнительное преимущество токовых клещей в виде быстродействия. Это позволяет точно устанавливать даже короткие броски тока.

    Способы измерений токовыми клещами

    Измерять ток, протекающий в проводнике, можно разными способами. Наибольшее распространение получило измерение электрического тока, протекающего по одному проводнику. Измеряемый проводник необходимо завести в клещи, расположенные под прямым углом, относительно плоскости проводника. Далее на приборе нужно выставить соответствующий диапазон измерений. Полученное значение тока выводится на дисплей.

    Другой вариант заключается в возможности одновременного измерения тока, протекающего сразу по нескольким проводам. В этом случае измеряется разница величин, протекающих по ним токов.

    Если требуется измерить малые величины тока, в этом случае допускается усиление сигнала, поступающего на датчик. С этой целью на магнитопровод измерительного устройства наматывается проводник. Определение реального значение тока определяется делением значения тока, выведенного на дисплей, на число витков проводника.

    Конструктивные особенности токовых клещей

    В зависимости от конструкции и назначения существует несколько видов токовых клещей.

    • Устройства со стрелочными индикаторами. Эти приборы одни из первых стали оборудоваться трансформаторными измерительными системами, где используется изменяющееся количество витков во вторичной цепи. Преимуществом таких клищей является их низкая стоимость, а также диапазон рабочих частот, позволяющий добиваться точных результатов измерений действующей величины тока. В качестве недостатка следует отметить слишком узкий диапазон частот. Стрелочный индикатор очень чувствителен к ударам, которые могут привести к снижению точности измерений.
    • Приборы с цифровыми индикаторами. В большинстве современных измерительных устройств имеются микроконтроллерные системы, предназначенные для обработки сигналов. Это значительно упрощает считывание полученных данных, дает возможность пользоваться автоматической калибровкой диапазонов измерения. Все измеренные величины токов могут записываться в память прибора. Данные устройства очень простые в обращении, однако измерения тока, по форме отличающегося от синусоиды, недостаточно точные.
    • Конструкция токовых клещей с возможностью подключения к осциллографу и мультиметру. За счет этого существенно расширяются возможности этих устройств. У таких клещей на корпусе отсутствует дисплей для индикации измеряемых сигналов. Сочетание двух приборов позволяет получать высокоточные результаты измерений. Недостатком является необходимость использования в процессе работы дополнительного прибора для индикации.

    Используем токоизмерительные клещи

    В практике прокладки, ремонта или замены электрических кабелей часто возникает потребность проверить предельную мощность, которая передаётся кабелем. Для этой цели можно применить мультиметр или тестер, фиксируя значение силы тока при помощи щупов, подключаемых последовательно с измеряемым участком цепи. Однако это не всегда удобно: обе руки работающего заняты, надлежащая электробезопасность измерений не соблюдается, да и подходящего места для размещения мультиметра можно не найти. Лучше воспользоваться токоизмерительными клещами.

    Принцип действия

    Для чего предназначены токоизмерительные клещи

    Они представляют собой разновидность электрического тестера с широкими губками, которые могут зажимать электрический проводник. Первоначально они разрабатывались как универсальный инструмент для измерения переменного тока. Однако по мере совершенствования своей конструкции в составе клещей появились входы для приёма измерительных проводов и другие датчики, которые поддерживают широкий диапазон измеряемых величин. Незаменимые в качестве контрольного инструмента, зажимы измерителя облегчают работу в ограниченных пространствах и позволяют работать с проводниками под напряжением без прерывания цепи. Являясь высокоточным измерителем, клещи не могут быть изготовлены в неспециализированных мастерских или своими руками.

    В измерительных клещах реализуется принцип магнитной индукции, который позволяет определить значение тока бесконтактным способом. Электрический ток, протекающий через проводник, наводит вокруг него магнитное поле. Поскольку полярность часто меняется, то при этом происходят динамические колебания магнитного поля, которые пропорциональны силе тока.

    Все типоразмеры токоизмерительных клещей работают с использованием эффекта Холла — наличия поперечного напряжения, возникающего при помещении проводника в магнитное поле. Внутри корпуса находится трансформатор, который определяет интенсивность магнитных колебаний, преобразуя их значение в показание силы переменного или постоянного тока. Поэтому, даже при небольшом значении возникшей разности потенциалов, датчик обнаружит магнитное поле. Это напряжение, которое пропорционально току, затем усиливается и измеряется (смотреть рисунок 1). Таким образом измеряются очень мощные токи.

    Как измерить ток, используя трансформатор

    При пропускании проводника через зажимы прибора, ток проходит через эти зажимы, выполняя роль железного сердечника силового трансформатора. Далее ток поступает во вторичную обмотку, которая подключена через шунт входа измерителя. Из-за соотношения количества вторичных обмоток к числу первичных обмоток, намотанных вокруг сердечника, ток, поступающий на вход, намного меньше. Обычно первичную обмотку представляет один проводник, вокруг которого зажаты губки. Если вторичная обмотка будет, например, иметь 1000 витков, то ток вторичной обмотки будет в 1000 раз меньше того, что протекает по первичной обмотке. Таким образом, 1 ампер в измеряемом проводнике будет производить только 1 миллиампер на входе прибора. Увеличив число витков во вторичной обмотке, можно легко измерить мощные токи.

    Как измерить постоянный ток, ведь он протекает через проводники с фиксированной полярностью? Здесь магнитное поле вокруг проводника не изменяется, и обычным способом зарегистрировать соответствующие показания невозможно. Поэтому клещи вокруг такого проводника замыкают с некоторым зазором (смотреть рисунок 2).

    Катушка Роговского и её применение в токоизмерительных клещах

    В современных конструкциях рассматриваемых приборов имеются и другие датчики — вольтметры, омметры — которые повышают универсальность прибора. В частности, конструкции измерительных клещей, использующие катушку Роговского, пригодны для определения значений переменного тока, в том случае, если измерения ведутся в стеснённых условиях.

    Катушка Роговского представляет собой устройство, состоящее из гибкой спиральной катушки с проводом, который проходит через центр катушки на другую её сторону, так что обе клеммы находятся на одном конце (смотреть рисунок 3). Катушка должна быть обмотана вокруг проводника, где будет производиться замер. Протекание переменного тока в проводнике вызывает индукцию напряжения в катушке.

    Измерение с помощью катушки Роговского имеет несколько преимуществ:

    1. С её помощью можно измерять токи в увеличенном диапазоне значений — от 100 мА до 100 кА и даже более.
    2. Сама катушка гибкая, тонкая, легкая и прочная.
    3. Поскольку магнитные материалы отсутствуют, катушки Роговского не могут насыщаться и, следовательно, обладают высокой способностью выдерживать большие нагрузки.
    4. Невосприимчивость к постоянному току.
    5. Широкая частотная полоса пропускания, достигающая нескольких МГц.

    Использование в токовых клещах катушки Роговского сопряжено и с рядом ограничений, например, обязательным присутствием внешнего источника напряжения, которое должно подаваться на интегратор. Однако самым большим недостатком является наличие фазового сдвига, зависящего, в свою очередь, от положения катушки (вертикального и горизонтального). Ошибку позиционирования нельзя компенсировать с помощью датчика, поэтому приходится подключать к разъёмам клещей дополнительные измерительные провода Dewesoft.

    Основные функции

    Измерительные клещи доступны с рядом функций, которые облегчают получение точных показаний и обработку результирующих данных. Среди таких функций:

    • Истинное среднеквадратичное значение. Поскольку переменный ток меняет направление несколько раз в секунду, он представляется синусоидальной волной. Амплитуда волны постоянно изменяется в течение периода, поэтому результаты измерений могут в разные моменты времени немного различаться. Встраиваемая функция True-RMS (среднеквадратичное значение) преобразует сигналы переменного тока в сигналы постоянного тока эквивалентного значения для более стабильных и точных показаний;
    • Регистратор данных. Его назначение — хранить данные во внутренней памяти, с возможностью последующего вызова;
    • Ingress Protection Rating. Функция классифицирует и оценивает степень защиты корпусов от проникновения влаги и инородных тел. Чем выше класс защиты, тем в более широком диапазоне сред могут использоваться токоизмерительные клещи;
    • Последовательные порты. Они являются средством передачи данных со счетчика на компьютер, где может происходить дальнейшая обработка результатов. Общие интерфейсы включают Ethernet, USB, FireWire или RS-232;
    • Пусковое устройство: функция обеспечивает пользователям точное измерение сильных скачков тока, которые имеют место в двигателях во время их запуска. Это измерение необходимо при устранении таких неполадок, как нежелательные отключения устройств защиты от перегрузки по току.
    • Дисплей автоматического выбора диапазона. При этом автоматически устанавливается правильный диапазон измеряемых величин, избавляя пользователей от необходимости регулировать начальное положение переключателей.

    Вид рабочей панели токоизмерительных клещей представлен на рисунке 4.

    Как выбрать типоразмер токоизмерительных клещей

    Большинство современных исполнений способны регистрировать также значения таких характеристик электрической цепи как напряжение, частота, мощность, ёмкость и сопротивление. Однако при помощи клещей можно определять температуру (от датчиков или термопар), а также использовать их для быстрого испытания сопротивления «выдержать/не пройти», в результате которого можно определить, замкнута или разомкнута цепь. При проведении теста на непрерывность, если цепь замкнута, прибор подаёт звуковой сигнал, поэтому смотреть на дисплей не нужно.

    Позиции выбора, которые должны приниматься во внимание:

    1. Требующийся диапазон измерений.
    2. Какими должны быть размеры и конфигурация зажимов/челюстей.
    3. Какой класс защиты требуется.
    4. Какой должна быть точность измерения.
    5. Каким набором аксессуаров комплектуется устройство.
    6. Соответствуют ли клещи нормам безопасности для проведения работы.

    Как замерить параметр безопасно? Вне зависимости от степени защищённости прибора от внешних опасностей, работать с клещами необходимо только в защитных рукавицах, как показано на рисунке 5.

    Долговечность данного измерительного устройства зависит также от строгого соблюдения инструкций изготовителя, а также от сроков периодической поверки техники в специальных лабораториях.

    Пример использования клещей для измерений силы тока в однофазной сети показан на рисунке 6, а процедура калибровки — на рисунке 7.

    При необходимости приобретения данных измерительных устройств, необходимо обращаться в организации, имеющие лицензию на данный род деятельности. Токоизмерительные клещи от сертифицированных производителей — это гарантия точности и качества прибора, возможность его своевременного ремонта или замены.

    Видео по теме

    Добавить комментарий