Токоизмерительные клещи для постоянного и переменного тока: конструкция и разновидности

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.

Как выбрать токовые клещи

Токовые клещи могут потребоваться по разным причинам. Вне зависимости от них, каждый мастер должен четко понимать правила выбора. Это позволит исключить переплату и подобрать оптимальный вариант.

Необходимость в покупке

Прежде чем рассматривать, как выбрать токовые клещи, необходимо понимать, для чего они. Выполнить измерение протекающего по проводникам переменного либо постоянного тока, при этом, не разрывая электрическую цепь, можно исключительно с их помощью.

Благодаря этому появляется возможность контролировать потребляемый ток различным оборудованием без предварительной остановки и выполнения продолжительных монтажных работ.

Благодаря подобным особенностям, токовые клещи по праву считаются вторыми по уровню востребованности после известных мультиметров и обязательно должны быть в арсенале каждого мастера.

Среди наиболее популярных конструкций токовых клещей принято выделять:

  • магнитопровод, выполненный в форме клещей;
  • кнопка для раскрытия магнитного провода;
  • специально разработанный переключатель варианта выполнения измерений;
  • дисплей – для ознакомления с полученными результатами;
  • разъемы для подключения щупов;
  • кнопка, благодаря которой осуществляется фиксация результатов в памяти прибора.

Справка: в зависимости от выбранной модели конструкция может отличаться между собой.

Функциональные возможности

Стандартный набор функциональных возможностей включает в себя:

  • процесс измерения тока и напряжения в частности;
  • прозвон на предмет выявления обрывов;
  • определение частоты тока;
  • можно выставить ноль при наводке от расположенных вблизи проводов, в том числе и компенсации магнитного поля.

В качестве дополнительных функций многие мастера выделяют:

  • сохранение результата в памяти устройства;
  • наличие возможности измерить ток пускового броска – как правило, он превышает номинальный минимум в несколько раз;
  • есть возможность с легкостью произвести расчет среднеквадратического показателя для сети переменного тока;
  • отображение результатов в автоматическом режиме в соответствующем диапазоне;
  • дополнительное подключение температурного датчика;
  • цифровой многофункциональный монитор;
  • дополнительная подсветка.

Во время выбора наиболее подходящей модели настоятельно рекомендуется обращать внимание на качество пластика и отсутствие на корпусе металлических элементов. Дополнительно стоит ознакомиться с источником питания – чтобы в будущем можно было без особой сложности произвести замену.

Способы измерения

В производстве модельного ряда может быть использовано один из нескольких видов основных элементов, среди которых:

  • специализированного высокоточного датчика;
  • трансформатора.

В зависимости от выбранного модельного ряда, можно работать в нескольких диапазонах:

  • измерять постоянный/переменный ток;
  • исключительно переменный.

Каждый из типов обладает своими особенностями.

Токовые клещи для переменного тока

Считаются наиболее востребованным видом. Во многом связано с простотой в эксплуатации и низкой себестоимостью. Принцип действия базируется на применении эффекта трансформаторного усиления сигнала.

Читайте также:  Выключатель с диммером: назначение, принцип действия и классификация диммеров

Благодаря своей простоте в эксплуатации рассматриваемые модели быстро завоевали высокую популярность у отечественных потребителей.

  • проводник для катушки выступает в качестве первичной обмотки трансформатора;
  • в зависимости от показателей переменного тока, который проходит сквозь проводник, измеряется напряжение на выходе измерительной части.

Справка: токовые клещи такого типа пользуются популярностью у электриков.

Токовые клещи для постоянного тока

Приборы впервые стали использоваться после открытия эффекта Холла. Под ним подразумевается изменение показателей напряжения магнитного поля в измеряемом проводнике, через который проходит электроток, способствующий формированию в точке измерения потенциала (он должен полностью соответствовать значению, приложенного к полупроводнику магнитного потока).

Благодаря такому эффекту было разработано соответствующий датчик, который обладает повышенным уровнем чувствительности к переменному и постоянному магнитному полю.

В качестве дополнительных преимуществ принято выделять использование специально разработанного датчика Холла, отличительной особенностью которого является быстродействие. На практике это предоставляет возможность эксплуатировать приборы, которые выполнены на его базе с целью выявления кратковременных бросков тока.

Как пользоваться токовыми клещами

На российском рынке представлены токовые клещи, которые могут отличаться между собой вариантами измерения, в частности:

  • измерение тока, который проходит по одному проводнику;
  • измерение тока, который проходит одновременно по нескольким проводникам.

Каждый метод обладает своими нюансами.

Если проходит по одному проводнику

Один из наиболее популярных вариантов измерения. Проводник необходимо завести в имеющиеся клещи, которые обязательно должны быть расположены под прямым углом относительно плоскости.

Далее необходимо выставить требуемый диапазон измерения. Полученные результаты отображаются на дисплее прибора.

Если протекает по нескольким проводникам одновременно

Если сразу завести несколько проводников, используемый прибор будет определять разностный показатель протекающего тока.

К примеру, если для однофазной сети осуществлять измерение на фазе и нуде, на дисплее обязательно будет указано на ток утечки нагрузки.

Усиление сигнала

Для возможности эффективного измерения показателей тока предусматривается возможность усилить сигнал благодаря намотки проводника на имеющийся магнитопровод устройства. Одновременно с этим, реальные результаты будет рассчитаны через деление полученного показателя на дисплее прибора на суммарное число сделанных витков.

Виды токовых клещей

Перед покупкой токовых клещей необходимо помнить, что они могут быть нескольких видов:

  • с цифровой индикацией;
  • с имеющейся стрелочной индикацией;
  • для подключения к мультиметрам и осциллографам.

По этой причине целесообразно рассмотреть каждый вариант по отдельности.

Стрелочная индикация

Рассматриваемые модели являются одним из первых, в которых производители приняли решение применять трансформаторную систему измерений показателей переменного тока с корректируемым числом витков на вторичке.

Основными преимуществами являются наличие небольшой скорости – при эксплуатации может с максимальной точностью определить показатели тока.

Отрицательные стороны: ограничен диапазон измерений.

Справка: модели со стрелочной индикацией отличаются высокой чувствительностью к внешнему воздействию, из-за чего точность не всегда высокая.

Модели с цифровой индикацией

Многие модели, представленные на российском рынке, оснащены специальным микроконтроллером с обработкой цифровых сигналов. Благодаря этому появляется возможность:

  • существенно упростить процесс получения результатов;
  • активировать функцию калибровки в автоматическом режиме;
  • сохранить полученные данные в устройстве.

Основные преимущества простота в эксплуатации. Недостатком является низкая точность результатов, которые существенно отличаются от синусоидной формы.

Для использования в паре с мультиметром и осциллографом

Представленные на российском рынке модели широко применяются в случае потребности расширить функциональные возможности имеющихся устройств, среди которых:

Отличительной особенностью принято считать отсутствие любой формы индикации на приборе.

Преимущество – максимально точный результат измерений, недостаток – требуется подключение индикации.

Популярные модели в России

На отечественном рынке представлен широкий ассортимент моделей, каждая из которых обладает своими особенностями. Рассмотрим наиболее востребованные подробней.

UNI-T UT210E

Модель отлично сочетает в себе показатели качества и ценовую политику. Позволяет производить измерения до 100 А.

  • эргономичность;
  • максимально комфортное расположение кнопки переключения режима работы;
  • есть кнопка активирования клещей;
  • подсветка белого цвета с продолжительностью функционирования до 20 секунд;
  • наличие автовыключения – активируется, если в течение 15 минут не выполнять измерения;
  • можно выполнять измерения сети постоянного и переменного тока, причем даже с использованием бесконтактного метода.
  • надежность – модель зарекомендовала себя благодаря качественной сборки;
  • максимальный уровень защиты;
  • скорость работы;
  • можно настраивать под персональные потребности;
  • есть опция поиска скрытых проводок;
  • можно воспользоваться обнулением;
  • прорезиненный корпус.

Из недостатков выделяют:

  • ограниченное количество подсчетов – производитель указывает на 2000 результатов без сервисного обслуживания;
  • если значение выходит за рабочий диапазон, результат не отображается;
  • невозможно измерить температуру.

Дополнительно выделяют слабую подсветку, из-за чего нельзя работать при отсутствии хорошего освещения в помещении.

Отличная модель, которая подходит для использования в быту и в промышленности. Отличительной особенностью является:

  • подсветка экрана;
  • автовыключение;
  • мгновенная блокировка.
  • максимальная точность измерений;
  • информационный дисплей;
  • источник питания – достаточно 2-х батареек типа ААА;
  • кнопка питания расположена отдельно от остальных;
  • можно выполнить настройки под персональные потребности;
  • возможность измерять температуру;
  • можно измерить микроамперы;
  • поиск скрытых проводок;
  • поиск фазы;
  • долгий эксплуатационный период.

Из недостатков выделяют:

  • отсутствует возможность проверки диодов;
  • отсутствие гибкой настройки;

Несмотря на недостатки, представленная на российском рынке модель пользуется особой популярностью у электриков.

MASTECH MS2108S

Отличительной особенностью является наличие встроенного современного чипсета, благодаря чему обеспечивается максимально длительный срок эксплуатации. Есть возможность изменять переменный и постоянный ток.

Среди основных преимуществ выделяют:

  • наличие прорезиненного корпуса;
  • максимальная точность измерений;
  • хорошая подсветка;
  • надежность в сочетании с простотой в эксплуатации;
  • можно настраивать под личные потребности;
  • ручной режим варианта работы;
  • питание осуществляется от стандартных пальчиковых батареек.

Из недостатков выделяют отсутствие возможности измерять температуру.

Заключение

Токовые клещи широко применяются не только в профессиональной сфере, но и в бытовых условиях. Чтобы правильно подобрать наиболее оптимальный вариант вполне достаточно отталкиваться от технических характеристики и поставленных задач.

Для обеспечения долгого срока эксплуатации рекомендуется приобретать модели от брендовых производителей.

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
Читайте также:  Схема подключения реле: контактное, 12В, промежуточное, принцип работы и управление

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%

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.

Электроизмерительные клещи – виды, принцип действия, использование

Электроизмерительные клещи предназначены для измерения электрических величин – тока, напряжения, мощности, фазового угла и др. – без разрыва токовой цепи и без нарушения ее работы. Соответственно измеряемым величинам существуют клещевые амперметры, ампервольтметры, ваттметры и фазометры.

Наибольшее распространение получили клещевые амперметры переменного тока, которые обычно называют токоизмерительными клещами . Они служат для быстрого измерения тока в проводнике без разрыва и без вывода его из работы. Электроизмерительные клещи применяются в установках до 10 кВ включительно.

Простейшие токоизмерительные клещи переменного тока работают на принципе одновиткового трансформатора тока, первичной обмоткой которого является шина или провод с измеряемым током, а вторичная многовитковая обмотка, к которой подключен амперметр, намотана на разъемный магнитопровод (рис. 1, а).

Рис. 1. Схемы токоизмерительных клещей переменного тока: а – схема простейших клещей с использованием принципа одновиткового трансформатора тока, б – схема, сочетающая одновитковый трансформатор тока с выпрямительным устройством, 1 – проводник с измеряемым током, 2 – разъемный магнитопровод, 3 – вторичная обмотка, 4 – выпрямительный мостик, 5 – рамка измерительного прибора, 6 – шунтирующий резистор, 7 – переключатель пределов измерений, 8 – рычаг

Для охвата шины магнитопровод раскрывается подобно обычным клещам при воздействии оператора на изолирующие рукоятки или рычаги клещей.

Переменный ток, проходя по токоведущей части, охваченной магнитопроводом, создает в магнитопроводе переменный магнитный поток, индуктирующий электродвижущей силой (ЭДС) во вторичной обмотке клещей. В замкнутой вторичной обмотке ЭДС создает ток, который измеряется амперметром, укрепленным на клещах.

В современных конструкциях токоизмерительных клещей применяется схема, сочетающая трансформатор тока с выпрямительным прибором. В этом случае выводы вторичной обмотки присоединяются к электроизмерительному прибору не непосредственно, а через набор шунтов (рис. 1, б).

Электроизмерительные клещи бывают двух типов: одноручные для установок до 1000 В и двуручные для установок от 2 до 10 кВ включительно.

Электроизмерительные клещи имеют три основные части: рабочую, включающую магнитопровод, обмотки и измерительный прибор, изолирующую – от рабочей части до упора, рукоятки – от упора до конца клещей.

У одноручных клещей изолирующая часть служит одновременно рукояткой. Раскрытие магнитопровода осуществляется с помощью нажимного рычага. Электроизмерительные клещи для установок 2 – 10 кВ имеют длину изолирующей части не менее 38 см, а рукояток – не менее 13 см. Размеры клещей до 1000 В не нормируются.

Правила пользования клещами. Электроизмерительные клещи могут применяться в закрытых электроустановках, а также в открытых в сухую погоду. Измерения клещами допускается производить как на частях, покрытых изоляцией (провод, кабель, трубчатый патрон предохранителя и т.п.), так и на голых частях (шины и пр.).

Человек, производящий измерение, должен пользоваться диэлектрическими перчатками и стоять на изолирующем основании. Второй человек должен стоять сзади и несколько сбоку оператора и читать показания приборов электроизмерительных клещей.

Электроизмерительные клещи типа Ц20 с раздвижным магнитопроводом и выпрямитель цыц прибором относятся к измерительным трансформаторам тока. Эти клещи позволяют при охвате магнитопроводом проводника с переменным током частоты 50 Гц измерять ток ток в пределах от 0 до 600 А. Здесь первичной обмоткой является сам проводник с током, возбуждающим в замкнутом ферромагнитном магнитопроводе переменный магнитный поток, который наводит во вторичной обмотке ЭДС, где включен электроизмерительный прибор.

Ток, измеряемый прибором, прямо пропорционален току в охваченном клещами проводнике и отсчитывается по шкале с делениями от 0 до 15, если рычажный переключатель клещей установлен в положение 15, 30 или 75 А, либо по нижней шкале с делениями от 0 до 300, когда этот переключатель находится в положении 300 (300 А).

Электроизмерительные клещи типа Ц20 позволяют также измерять переменное напряжение до 600 В частоты 50 Гц, для чего их зажимы присоединяют проводниками к тем точкам электрической цепи, между которыми измеряется напряжение, а рычажный переключатель ставится в положение 600 В, при котором вторичная обмотка трансформатора тока замыкается накоротко.

Электроизмерительные клещи: а – тока, б – мощности

Электроизмерительные клещи типа Д90 с раздвижным ферримагнитным магнитопроводом и ферродинамическим прибором дают возможность измерять активную мощность без разрыва цепи тока путем охвата ими проводника с током и присоединения прибора двумя проводниками со штепсельными вилками к напряжению сети.

Клещи предназначаются для измерения при двух номинальных напряжениях — 220 и 380 В частоты 50 Гц и соответственно трех номинальных значениях токов — 150, 300, 400 А или 150, 300, 500 А, что даст при номинальном коэффициенте мощности Cos ? =0,8 соответствующие номинальные пределы измерения активной мощности: 25, 50, 75 кВт и 50, 100, 150 кВт.

Отсчеты в пределах измерений 25, 50, 100 кВт производятся по верхней шкале 0 – 50, а с пределах 75, 150 кВт — по нижней шпале 0 – 150. Переключение напряжений осуществляется штепсельными вилками, из которых одна вставляется в генераторное гнездо с маркировкой «*»: а другая – в гнездо с отметкой 220 или 380 В.

Переключение пределов измерения по току производится рычажным переключателем, который устанавливают в одно из шести положений, отвечающих величинам номинального напряжения сети и номинального значения измеряемой активной мощности.

Электроизмерительными клещами типа Д90 можно измерять активную мощность в трехфазных цепях, для чего необходимо магнитопроводом охватить линейный провод, а обмотку напряжения подключить на соответствующее линейное или фазное напряжение. При симметричном режиме достаточно измерить мощность одной фазы и результат измерения умножить на три, а при несимметричном режиме выполнить поочередное измерение соответствующих мощностей согласно схемам двух или трех приборов и полученные результаты алгебраически сложить.

Погрешность измерения при пользовании электроизмерительными клещами типов Ц20 и Д90 не превышает 4% данного предела измерения при любом положении самих клещей, так и проводника в окне магнитопровода.

Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока

Для расширения функционала мультиметров, осциллографов и других электроизмерительных инструментов, применяются токовые датчики в форме клещей — токовые клещи. Для проведения измерений клещами, их смыкают в обхват проводника с током, и таким образом, без разрыва цепи и без необходимости врезания в проводник какого бы то ни было шунта, осуществляют замер.

Это просто и удобно. Результат измерения прибор отображает на своей шкале в виде напряжения или тока пропорциональной измеренному току величины. Достоинство метода заключается еще и в том, что прибор может и не иметь достаточно широкого входного диапазона, тогда как датчик – клещи вполне в состоянии свободно принять проводник даже с очень большим током.

Проводник с измеряемым током не только остается целым, но и всегда гальванически изолирован от цепей измерительного прибора. Сам же прибор может иметь входную цепь с очень высоким импедансом и даже быть заземлен. Здесь нет необходимости как-то регулировать или включать и выключать питание цепи, параметры которой измеряются клещами, а значит в работе питаемого оборудования не будет простоев.

Среднеквадратичное значение тока в диапазоне частотных характеристик датчика можно измерить при совместном использовании токового датчика с мультиметром, способным измерять среднеквадратичные значения. В данном случае диапазон будет ограничен возможностями (шкалой) мультиметра. Лучшие результаты достигаются с датчиками обладающими широкой частотной характеристикой, минимальным фазовым сдвигом и высокой точностью.

Для измерения параметров переменного тока используются датчики, работающие по принципу обычного измерительного токового трансформатора. Любой трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, установленные на общем магнитопроводе. Первичное напряжение подается на первичную обмотку, в сердечнике создается переменный магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке соответствующую коэффициенту трансформации ЭДС. Токи первичной и вторичной обмоток соотносятся как количества витков во вторичной и первичной обмотках.

Так и работает токовый датчик для измерения переменного тока. Магнитопровод в форме клещей замыкается вокруг проводника. Проводник — это первичная обмотка, состоящая из одного единственного витка, значение тока в котором необходимо узнать.

Читайте также:  Герконовый датчик: что это такое, назначение и область применения, разновидности

Ток во вторичной обмотке будет пропорционален току в проводнике и отличаться от него в число раз, равное коэффициенту трансформации, то есть во столько раз, сколько витков во вторичной обмотке. Количество витков во вторичной обмотке датчика обычно 1000, 500 или 100.

Если датчик имеет 1000 витков, то клещи имеют обозначение 1000:1 или 1мА/А — это значит что 1 мА в показаниях прибора тождественен 1А в исследуемом проводнике. Или 1А на приборе — 1000 А в проводнике.

Соотношение может быть в принципе и другим: 3000:5 или 2000:2, в зависимости от назначения прибора. Однако в большинстве случаев клещи работают в паре с обычным мультиметром и соотношение, как правило, 1000:1.

При соотношении 1000:1 или 1мА/А показания прибора будут такими. При входном токе в 700А выходные показания окажутся 700мА, при 300А — 300мА и т. д. Так происходит потому, что выход датчика присоединяется к цифровому мультиметру в режиме измерения переменного тока с выбранным диапазоном значений.

Для определения действующей величины тока в проводнике, показания мультиметра умножаются на коэффициент датчика. Главное — чтобы измерительный прибор имел требуемое входное сопротивление.

Если измерительный прибор имеет вход только по напряжению (вольтметр или осциллограф), то он также может использоваться с токовым датчиком — клещами. Для этого токовый выход датчика необходимо согласовать с входом прибора, применив принцип измерительного трансформатора тока. Тогда показания переменного напряжения будут пропорциональны измеряемому переменному току.

Существуют токовые клещи, способные измерять не только переменный, но и постоянный ток. В таких клещах принцип их работы основан на эффекте Холла, когда параметры тока выводятся из параметров порождаемого им магнитного поля, воздействующего на полупроводник и инициирующего в нем эффект Холла.

Тонкая пластинка полупроводника устанавливается перпендикулярно магнитному полю тока, который требуется измерить. На пластинку в определенном направлении (допустим вдоль нее) подается ток возбуждения, который отклоняется во внешнем магнитном поле под действием силы Лоренца в поперечном направлении, и тогда в этом направлении на краях пластинки можно измерить ЭДС (напряжение Холла).

При постоянном токе возбуждения через пластинку, ЭДС Холла, как и индукция магнитного поля измеряемого тока, будут пропорциональны измеряемому току. То есть напряжение Холла соответствует току в проводнике, который проходит внутри магнитопровода датчика. Такая схема имеет большие преимущества перед устройствами на базе трансформатора тока.

Поскольку генерация ЭДС Холла не зависит от направления вектора магнитной индукции, а зависит только от его величины, датчик на основе эффекта Холла измеряет как переменный, так и постоянный ток. К тому же датчик абсолютно точно фиксирует фазу изменения (направления) магнитного поля, а значит пригоден для наблюдения формы тока.

Клещи с датчиком Холла бывают с одним либо с двумя встроенными датчиками. Различные модели клещей обладают широким динамическим диапазоном и частотной характеристикой, линейностью сигнала и высокой точностью.

Область применения таких клещей охватывает всё оборудование с постоянным током до 1500 А без необходимости встраивания дорогих шунтов. Переменный ток частотой в десятки килогерц также измерим при помощи клещей на базе эффекта Холла, причем форма тока может быть самой разной, среднеквадратичное значение будет найдено.

Выходной сигнал в милливольтах, пропорциональный измеренному току, может быть легко воспринят большинством мультиметров, осциллографов и самописцев.

Искусственный интеллект нашего сайта решил, что эти статьи вам будут особенно полезны:

Измерительные клещи тока

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.

Что такое токовые клещи

Токоизмерительные клещи — это инструмент позволяющий замерять силу электротока не создавая разрывов цепи. К примеру, при использовании мультиметра при таком замере, придется всякий раз разрывать провод, что неудобно на практике.

Выглядят они как простой мультиметр с клещами типа «прищепка» сверху. Эту самую прищепку цепляют на провод, и прибор дает все показания на своем дисплее.

Принцип действия клещей

Первые токоизмерительные приборы подобного рода представляли собой своеобразные трансформаторы, к которым подключался обычный амперметр. Сами прищепки, являющиеся видимой частью прибора, одновременно представляют собой первичную обмотку трансформатора. При помещении в нее проводника, по которому течет ток, из-за своего электромагнитного поля он будет индуцироваться на эту обмотку. После этого электроток пойдет на вторичную обмотку. С нее и будут сниматься показатели.

Важно! Первые виды этих приборов были простым дополнением к измерительным приборам и помогали удобнее фиксировать измеряемый провод.

Значения, которые показывал амперметр, приходилось рассчитывать дополнительно, поскольку требовалось учесть коэффициент трансформации. Еще один нюанс: работа только с переменным током, так как с постоянными значениями трансформаторы не работают.

Современные токовые клещи могут работать с любыми видами электротока, но для измерения постоянных значений вместо амперметра они используют датчик Холла, позволяющий фиксировать электромагнитное поле и его напряженность.

Виды токовых клещей

Разновидности клещей зависят от внешнего вида, схемы исполнения и типа вывода результатов. Обычно их подразделяют на следующие категории:

  • Аналоговые или стрелочные. Они состоят из трансформатора с одним витком и измерительным аппаратом, подсоединенным к вторичной обмотке. Такие приборы более дешевые и наглядные, но обладают повышенной чувствительностью к механическим воздействиям и колебаниям. Аналоговые измерители, как правило, рассчитаны на определенную частоту;
  • Цифровые или электронные. В них показания выводятся на цифровой дисплей с помощью расчетов микропроцессора, и может быть настроен на показ различных величин;

  • Мультиметр. Это универсальное средство для измерения всех параметров электричества. В нем клещи могут быть встроены прямо в корпус. Функции и характеристики мультиметра определяются его ценой и моделью. Часто в них имеется тот самый датчик Холла;
  • Клещи для высоковольтных сетей. Основное их предназначение — замер параметров силы тока в сетях, напряжение которых превышает 1 кВ. Этот вид имеет повышенную защиту и изоляцию и может крепиться к диэлектрическим штангам, чтобы электрик не приближался к сети слишком близко.

Для постоянного и переменного тока

Есть еще одна разновидность этого прибора, которую стоит вынести в отдельный раздел. В зависимости от специфики применения, токовые клещи бывают для постоянного и переменного тока. Действие первых основано на эффекте Холла. Из-за этого они сильно дороже, но качественней и надежней. Практически все модели для постоянного тока включают в себя измерители переменного напряжения.

Переменный электроток измеряется по принципу трансформатора, поэтому соответствующие модели дешевые. Также они не могут производить замер постоянного напряжения.

Важно! Разновидности этой категории не отличаются внешне. Для практичности и надежности рекомендуется брать прибор, имеющий делать измерение для электротока постоянной и переменной величины

Конструкция токовых клещей

Конструкция токовых клещей предполагает наличие:

  • Разъемного магнитного провода, который сделан из ферримагнитной электростали. На него одета катушка, и представляющая собой вторичную обмотку;
  • Устройство отсчета, которое может быть выполнено в аналоговом или цифровом стиле, зависимо от модели и типа;

  • Переключатель диапазона электротока, замер которого производится;
  • Специальные ручки и изоляция, за которые человек держит клещи при проведении измерений. Она актуальна для работы с высоковольтными сетями. При низковольтных показателях диэлектрические свойства выполняет сам корпус.

Как правильно измерять ток с помощью токовых клещей для переменного и постоянного тока

Для измерения параметров постоянного тока первым делом нужно выставить диапазон его работы. Дальнейшая пошаговая инструкция имеет следующий вид:

  • Изолировать аппарат от проводов и других устройств дабы избежать ложных наводок;

  • Нажать кнопку обнуления. Часто ее обозначают как «Sel»;

  • Начать замер с учетом того, что нужно захватывать только один провод;
  • Ухватить провод так, чтобы он оказался в полости прищепки, и расположить его так, чтобы он оказался по центру;

  • Зафиксировать показания.

Значение может получиться с отрицательным знаком. Это определяется направлением течения тока. На губках прибора могут быть стрелки, которые показывают направление движения электротока. Следовательно, если прибор перевернуть, то будет показано значение без минуса.

Для замера переменного электротока можно взять простую лампочку и подключить ее к сети на 220 Вольт. Дальнейший порядок таков:

    Установить мультиметр в сектор измерения переменного тока

А и зафиксировать показания;

  • Произвести эти же измерения с помощью щупов и получить аналогичные значения. Цепь не должна быть разорвана.

Меры безопасности

При работе с подобным оборудованием следует придерживаться общих правил безопасности по эксплуатации электроизмерительных приборов, несмотря на то, что использование токоизмерительных клещей — процедура безопасная. Запрещается превышать величину выбранного диапазона электротока и менять диапазон в процессе замера. Нельзя также держаться незащищенными руками за оголенные щупы, которые не защищены диэлектриком.

Перед началом пользоваться любым прибором следует тщательно изучить пособие по эксплуатации и все инструкции. Это помогает не только не подвергать себя опасности, но и продлить срок службы устройства. Это очень важно, поскольку в пособии описывается настройка прибора, режимы его работы, принципы его безопасного использования. Более того, в таких мануалах рассказывается, в течение какого срока и каким образом нужно делать калибровку устройства. Делается она в специализированных центрах, а нужна для повышения точности измеряемых параметров.

Таким образом, токоизмерительные клещи для постоянного тока — это удобный и практичный инструмент для определения силы электротока без размыкания проводов, как это делается в случае с амперметром или мультиметром. С его помощью можно в любой момент измерить электроток в автомобиле и его проводке, дома и на объектах прокладки, монтажа или обслуживания электрической сети.


Ссылка на основную публикацию