Клещи для измерения тока

Измерительные клещи тока

30 октября 2019

Время на чтение:

При проведении измерений напряжения, вольтметр или мультиметр должен подключаться к определенному участку электрической цепи параллельным образом, а при измерении силы тока, амперметр располагают последовательно. Поэтому для замера силы тока производят искусственный разрыв цепи и подключают к нему устройство для измерений.

Чтобы упростить и ускорить процесс, используют токоизмерительные клещи, работающие по абсолютно другому методу. Они позволяют произвести замер интенсивности электромагнитного поля, которое всегда появляется вокруг любого проводника. В этом материале будут разобраны токовые клещи постоянного тока, каков принцип их работы и какие виды токовых клещей бывают.

Мультиметр с клещами Digital VC3266L

Токоизмерительные клещи — прибор для измерения тока без разрыва цепи.

Провести измерение протекающего по проводникам переменного или постоянного тока не разрывая электрическую цепь, можно только с помощью токовых клещей. Это позволяет контролировать потребляемую различными установками и приборами силу электрического тока без остановки работы оборудования и выполнения дополнительных монтажных работ. Благодаря этой особенности токовые клещи являются вторым по востребованности после мультиметра прибором в арсенале профессионального электрика.

Наиболее распространенная конструкция токовых клещей:

1. Магнитопровод в форме клещей.
2. Кнопка раскрытия магнитопровода.
3. Переключатель методики измерения.
4. Электронный дисплей.
5. Гнезда для подключения щупов.
6. Кнопка фиксации в памяти прибора результатов измерения.

Методы измерения

Для изготовления токочувствительной части данного прибора используется два типа чувствительных элементов, выполненных на базе датчика Холла или специального трансформатора. В зависимости от типа анализатора, токовые клещи могут измерять либо переменный и постоянный, либо только переменный ток.

Токовые клещи переменного тока

Данные токовые клещи являются наиболее распространенными, что связано с простотой их конструкции и низкой стоимостью. Принцип их работы основан на использовании эффекта трансформаторного усиления сигнала.

1. В раздвижной магнитопровод заводится проводник, на котором необходимо измерять ток.
2. Этот проводник для намотанной на магнитопровод катушки является первичной обмоткой трансформатора.
3. В зависимости от величины переменного тока, протекающего через проводник, будет изменяться напряжение на выходе измерительного элемента.

Токовые клещи постоянного тока

Данные приборы появились после обнаружения так называемого эффекта Холла — изменение напряженности магнитного поля в проводнике, через который протекает электрический ток, способствующий формированию в точке измерения потенциала, соответствующего величине приложенного к полупроводнику магнитного потока. На базе этого эффекта разработан специальный датчик, чувствительный как к переменному, так и постоянному магнитному полю.

Дополнительным преимуществом использования датчика Холла является его быстродействие, что позволяет использовать приборы, построенные на его базе, для выявления коротких бросков тока.

Измерение

Существует несколько методов измерения протекающего через проводник тока.

1. Измерение тока, протекающего по одному проводнику. Это наиболее распространенный способ измерения. Проводник заводится в магнитопроводные клещи, которые располагаются под прямым углом к плоскости проводника. На приборе выставляется требуемый диапазон измерения. Величина измеренного тока будет выведена на экран прибора.
2. Одновременное измерение тока, протекающего по нескольким проводникам. Если в магнитопровод токовых клещей завести сразу несколько проводников, то прибор измеряет разностную величину протекающего по ним тока. Например, если для сети 220 В производить одновременное измерение тока на «фазе» и «нуле» одной цепи, то прибор покажет ток утечки в нагрузке.
3. Усиление слабых сигналов. Для измерения малых величин тока допускается усиливать подаваемый на датчик сигнал за счет намотки проводника на магнитопровод прибора. При этом реальное значение протекающего по нему тока определяется путем деления полученного на индикации прибора значения тока на количество сделанных проводом витков.

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.

Токовые клещи с датчиком Холла, без замыкающегося магнитопровода

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.

7 MS2008B MASTECH

Не самые дешевые, но удобные токовые клещи, которые значительно упрощают работу по измерению силы переменного тока, напряжения, сопротивления, емкости, скважности импульсов, температуры. Все замеры можно провести без разрыва электрической цепи. Современная элементная база с применением SMT-монтажа обеспечивает стабильное функционирование устройства.

Дополнительное удобство работы с прибором достигается благодаря усиленной кнопке, исключающей вероятность случайного нажатия, яркому, хорошо читаемому дисплею с подсветкой. Функция HOLD позволяет зафиксировать последние полученные результаты, если нет возможности их немедленно записать. Еще одно достоинство – наличие сертификата РосТест.

Какие токоизмерительные клещи лучше купить

Эксперты нашей редакции и опытные мастера всегда рекомендуют выбирать модель тестера исходя из ее функций. Даже популярная модель европейского производства не станет полезной, если не способна производить нужные в работе измерения.

Базовым функционалом можно назвать возможности, встречающиеся как в дешевых, так и дорогих клещах:

1. Прозвонку цепи;
2. Измерение силы переменного тока, напряжения;
3. Измерение сопротивления.

Все прочие опции дополняют базу и измеряют:

• Постоянное напряжение – опция заметно сказывается на цене прибора, но расширяет область работ;
• Температуру в широком диапазоне – комплектуются модели термопарой;
  Частоту – встроенный генератор меандра позволяет плотно работать с электроникой и усилителями.

Если прибор внесен с госреестр, его можно зарегистрировать и получить лицензию на проведение работ.

Токоизмерительные клещи. Устройство и виды. Как выбрать

Токоизмерительные клещи служат для измерения электрических параметров цепи питания в виде фазового угла, мощности, напряжения или тока, без нарушения функционирования цепи и без ее разрыва.

Большую популярность получили токоизмерительные клещи, которые являются клещевыми амперметрами для измерения переменного тока. Они предназначены для оперативного замера тока в проводе без вывода из работы и без разрыва цепи. Электроизмерительные клещи используются в электроустановках до 10000 вольт.

Устройство и работа

Простая модель токоизмерительных клещей функционирует по принципу трансформатора тока с одним витком. Его первичная обмотка – это измеряемый провод или шина. Вторичная обмотка, которая имеет много витков, и подключенная к амперметру, выполнена на разъемном сердечнике.

а) – простые клещи с применением 1-виткового трансформатора.
б) – клещи с выпрямителем и 1-витковым трансформатором.

1. Измеряемый провод.
2. Разъемный сердечник.
3. Вторичная обмотка.
4. Выпрямитель.
5. Измерительная рамка.
6. Шунтирующее сопротивление.
7. Переключатель режимов.
8. Рычаг.

Токоизмерительные клещи состоят из трех основных элементов:

• Рабочая часть: прибор для измерения, обмотки трансформатора, магнитопровод.
• Изолирующая часть: от упора рукоятки до рабочей части.
• Рукоятки: от края клещей до упора.

Для охватывания измеряемого проводника сердечник магнитопровода может раскрываться по аналогии с простыми клещами, при приложении усилия руки на изолированные ручки клещей.

Переменный ток протекает по измеряемому проводнику, который охвачен разъемным магнитопроводом. При этом ток образует в магнитопроводе магнитный поток, который создает электродвижущую силу во вторичной обмотке измерительных клещей. При воздействии ЭДС во вторичной обмотке возникает ток, измеряемый амперметром, находящемся в измерительных клещах.

Измерительные устройства современного образца работают по схеме, включающей в себя трансформатор тока с мостом выпрямления. При этом выход вторичной обмотки подключается к электроизмерительному устройству посредством набора шунтов.

Разновидности

Токоизмерительные клещи разделяют на два типа по рабочему напряжению и устройству:

• В электроустановках до 1 кВ, одноручные .

• В электроустановках 2-10 кВ, двуручные .

Одноручные электроизмерительные клещи в своей конструкции объединили рукоятку с изолирующей частью. Магнитопровод раскрывается при помощи специального нажимного рычага. Одноручные измерительные клещи до 1 кВ могут быть различных размеров, и не имеют определенных размерных нормативов. Пользоваться такими клещами можно одной рукой.

Двуручные измерительные клещи для электроустановок от 2 до 10000 вольт имеют размер изолированной части не меньше 38 см, ручек свыше 13 см. Конструкция таких клещей предусматривает пользование клещами с помощью двух рук.

По типу индикатора токоизмерительные клещи разделяются на:

• Аналоговые . Имеют стрелочный дисплей со шкалой.

• Цифровые . Оснащены жидкокристаллическим экраном.

Стрелочные (аналоговые) измерительные устройства еще не потеряли свою популярность, несмотря на широкое распространение цифровых приборов. Их преимуществом перед цифровыми устройствами является отсутствие необходимости источника питания для работы.

Чтобы измерить ток запуска, намного удобнее использовать аналоговые клещи, так как они очень быстро реагируют на резкую смену значения электрического тока. По удобству выдачи результата измерения аналоговые клещи намного уступают цифровым устройствам, так как измеряемая величина может быть определена только по градуированной шкале.

Цифровые измерительные устройства наиболее удобны в применении, так как результаты замеров показываются на экране в цифровой форме. Их недостатком является необходимость вспомогательного источника питания в виде аккумуляторов или батареек, а также увеличение погрешности измерений при разряде источника питания и электромагнитных помехах.

По виду измеряемого параметра цепи электроизмерительные клещи разделяют на:

• Фазометры.
• Ваттметры.
• Ампервольтметры.
• Амперметры.
• Мегаомметры.

Фазометрами называются приборы, способные измерить угол сдвига фаз в трехфазной электрической сети при работе электрооборудования. Другими словами, этот параметр называют коэффициентом мощности. Фазометры бывают цифровыми, электродинамическими.

Ваттметры , выполненные в виде измерительных клещей, служат для измерения параметров 3-фазных и 1-фазных сетей бесконтактным способом: реактивной и активной мощности. Чаще всего такие приборы выполняют в виде универсального устройства, позволяющего измерять и другие параметры.

Ампервольтметры и амперметры в устройстве электроизмерительных клещей функционируют аналогично другим видам клещей. Они измеряют параметры тока, напряжения в некоторой цепи, либо несколько параметров одновременно.

Мегаомметры . Чаще всего токоизмерительные клещи комбинируют совместно с мегаомметром для возможности измерения сопротивления различных участков цепи, а также изоляции. Это дает возможность электромонтеру контролировать многие параметры электробезопасности оборудования, применяя только электроизмерительные клещи. Для измерения сопротивления в конструкции предусмотрены дополнительные выводы контрольных проводников.

Некоторые виды измерительных клещей оснащены датчиком Холла. Это сделано для возможности измерения параметров постоянного тока, который не трансформируется, в отличие от переменного тока. Схема работы таких клещей изображена на рисунке.

1 — Магнитопровод
2 — Проводник
3 — Датчик Холла
4 — Компенсационная катушка

Рекомендации по выбору

При приобретении электроизмерительных клещей не следует стремиться к покупке очень дорогостоящей модели, с встроенными множественными функциями, назначение которых вам даже неизвестно. Для применения в бытовых условиях достаточно приобрести недорогой прибор, который кроме определения параметров тока сможет прозвонить цепь, измерить напряжение, сопротивление.

Однако не стоит слишком экономить, так как при выборе дешевых устройств можно нарваться на китайскую низкокачественную подделку, вместо добротных измерительных клещей. Такое устройство будет иметь большую погрешность и низкое качество сборки. Их можно отличить по некачественному пластику с неприятным запахом, неаккуратной сборке корпуса со щелями, и по малой цене устройства.

Рекомендации и правила пользования

Особенностью такого типа электроизмерительных устройств является разъемный вид магнитопровода. Его обхват открывается при нажатии на подпружиненную рукоятку, либо кнопку, в зависимости от конструкции клещей.

После этого, удерживая токоизмерительные клещи в разомкнутом виде, подносят их к проводнику таким образом, чтобы он оказался внутри кольца магнитопровода.

Необходимо знать, если в измерительный проем поместить несколько проводников с протекающим током, то результатом измерения будет общая сумма всех токов. Если это однофазная сеть, то ток измеряют на одном проводе. При помещении в измеряемую зону сразу двух проводов однофазной сети (фазы и ноля) прибор покажет нулевое значение. Такая же ситуация произойдет, если измерять сразу три фазы. Поэтому необходимо убедиться в отсутствии лишних проводников в электроизмерительных клещах перед замыканием магнитопровода. Затем рукоятку опускают и кольцо замыкается.

Поворотный указатель устанавливают в положение включения прибора (в нашем случае «АСА»). В различных конструкциях устройств обозначение может иметь отличия. Поэтому перед применением прибора, сначала необходимо ознакомиться с инструкцией, и только потом включать его.

На цифровом индикаторе или стрелочном экране должна отобразиться величина измеряемого параметра проводника.

Независимо от типа устройства, применять его нужно с особой аккуратностью при проталкивании магнитопровода сквозь пучок проводов. При измерениях оголенных токоведущих частей и при напряжении выше 1 кВ необходимо пользоваться диэлектрическими перчатками.

Для высоковольтных измерений используют токоизмерительные клещи с длинными ручками более 38 см до измеряемого проводника.

Современные исполнения измерительных клещей способны кроме измерения параметров тока, измерить различные другие показатели: активное сопротивление, переменное напряжение, постоянное напряжение. Цифровые устройства также могут оснащаться функцией проверки диодов и транзисторов, прозвонки зуммером.

Измерение других параметров осуществляется аналогично работе с мультитестером. Достаточно подключить контрольные щупы к определенным гнездам, настроить режим измерения и произвести замер.

Несмотря на достаточную точность измерения, измерительные клещи цифрового вида не всегда позволяют получить данные с высокой точностью при измерении малых токов. Такую задачу по возможности можно решить следующим способом. Измеряемый проводник необходимо обмотать вокруг магнитопровода несколькими витками. Измерить параметр и разделить его величину на число витков провода.

Если при измерении цифровым устройством на дисплее изображается «1», то это говорит о том, что величина параметра в цепи выше установленного в приборе предела. Поэтому необходимо настроить соответствующим переключателем более высокую границу измерения.

Способы измерения тока

Используют два способа определения параметров электрического тока в цепи. К первому способу можно отнести прямое измерение, а ко второму способу – индуктивное или непрямое измерение тока.

Прямой способ

Прямое измерение тока осуществляется простым амперметром при подключении его в разрыв цепи электрического тока. Такой способ ток непосредственно протекает через амперметр. В итоге на дисплее прибора показывается действительная величина измеряемого параметра.

К достоинствам прямого измерения можно отнести:

• Точность измерений, которая зависит от класса и качества прибора.
• Простота и легкость выполнения измерений.

К недостаткам этого способа относятся:

• Нет возможности производить замеры очень больших величин токов из-за конструктивных особенностей.
• Один прибор может производить измерения только в подключенной к нему цепи.
• Невозможно измерить параметры цепи без ее разрыва.

Непрямой способ

Таким способом пользуются при применении токоизмерительных клещей или трансформаторов тока, с которыми можно подключить амперметры, однако они могут измерить только вторичный ток трансформатора.

Токоизмерительные клещи работают по принципу трансформатора тока. Роль первичной обмотки играет измеряемый проводник, а вторичной обмоткой выступают сами клещи.

Что нужно учитывать при выборе устройства

На рынке представлено большое количество устройств, функционал которых заметно различается, что напрямую влияет на его стоимость. Приобретая клещи универсальные токовые, надо учитывать, что это всё-таки специализированный инструмент для определения силы тока в проводнике, находящегося под напряжением. Поэтому стоит для себя решить – нужны ли в этом приборе такие функции, к примеру, как проверка конденсаторов, диодов и транзисторов.

Основные задачи, которые должен выполнять прибор:

• Измерение силы тока и напряжения (в идеальном варианте переменного и постоянного).
• Прозвонка проводов (желательно со звуковым сигналом)
• Определение частоты тока.

Желательные опции, которые в некоторых случаях облегчают работу:

• Фиксация результатов замеров – кнопка «Hold»
• Возможность выставления ноля – если соседние провода дают наводку.
• Возможность замера тока пускового броска, который в несколько раз больше номинального.
• Автоматический выбор диапазона при отображении результатов.
• Плюсом будет возможность подключения термощупа для измерения температуры.
• Большой дисплей с подсветкой.

Также в обязательном порядке надо обратить внимание на качество пластика, отсутствие на поверхности устройства металлических деталей и какие используются элементы питания (чтобы их можно было без проблем найти и заменить, в случае необходимости)

Наглядно про токовые клещи на видео:

Как итог – измерительные токовые клещи это устройство, значительно упрощающее работу профессионального электрика и домашнего мастера, который привык все делать своими руками. Использование прибора, в целом, не отличается от проведения измерений тестером или мультиметром – оно интуитивно понятно и доступно даже людям с минимальными навыками, но в ряде случаев понадобятся некоторые знания для интерпретации полученных результатов измерений.