Зачем нужны токоизмерительные клещи

Среди базовых операций с электричеством в доме, обычно можно выделить самую простую из них – проверку его наличия на какой-то из линий.

Токоизмерительные клещи — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Токоизмери́тельные кле́щи — прибор для измерения тока без разрыва цепи в которой измеряется ток и без электрического контакта с ней.

Принцип действия основан на измерении магнитного поля, порождаемого измеряемым током.

Классические токоизмерительные клещи, часто называемые клещи Дитце, позволяют измерять только переменный ток и представляют собой по сути трансформатор тока с разъемным тороидальным или близким по форме к тороидальному ферромагнитным сердечником, окно которого при измерении охватывает провод с током. Такие клещи реагируют не на сам ток, а на скорость его изменения — производную тока по времени.

Принцип работы современных токоизмерительных клещей основан на прямом измерении магнитного поля порождаемого током в проводнике вокруг проводника с помощью датчика Холла и позволяют измерять ток произвольной формы, в том числе и постоянный ток.

Клещи на основе трансформатора тока[править | править код]

Принцип действия токоизмерительных клещей — трансформаторов тока основан на том, что ток, протекающий в проводе создаёт вихревое магнитное поле, силовые линии которого окружают проводник. На разъемном для возможности ввода проводника в окно магнитопровода, изготовленного из магнитомягкого ферромагнитного материала намотана вторичная обмотка, подключенная ко вторичному электроизмерительному прибору, шкала которого проградуирована в единицах тока. Таким образом, этот трансформатор тока имеет две обмотки, первичная — один виток это провод с измеряемым током и многовитковую вторичную обмотку.

В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея во вторичной обмотке наводится ЭДС, величина которой прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, охватываемого вторичной обмоткой. Так как величина этого потока прямо пропорциональна измеряемому току, то по измерениям этой ЭДС косвенно измеряют скорость изменения тока в проводе (производной по времени), а проинтегрировав эту ЭДС по времени можно получить истинное мгновенное значение тока в проводе.

Так как такие клещи применяются обычно для измерения токов промышленной частоты, частота которой отклоняется незначительно от номинальной (50 или 60 Гц), и форма тока близка к синусоидальной, с достаточной для практических измерений точностью можно считать, что среднеквадратическое значение этой ЭДС прямо пропорциональна среднеквадратическому значению измеряемого тока. Таким образом, измерив напряжение на вторичной обмотке, возможно определить действующее значение измеряемого тока.

Клещи с датчиком Холла[править | править код]

Магнитопровод таких клещей не отличается по конструкции от такового у клещей со вторичной обмоткой, но в размыкаемом зазоре магнитопровода помещают датчик, работа которого основана на эффекте Холла. Первичный ток порождает магнитное поле в магнитопроводе, величина которого прямо пропорциональна току, а не производной тока, как у трансформаторных клещей. Так как ЭДС датчика Холла прямо пропорциональна полю, то по измерениям ЭДС Холла можно косвенно измерить ток в проводе, причём форма тока не имеет значения, например, прямоугольный, произвольной формы или постоянный. Так как ЭДС Холла меняет знак при изменении направления поля, такое устройство позволяет измерить не только величину, но и направление измеряемого тока. В некоторых моделях таких клещей предусмотрена возможность подключения внешнего пояса Роговского, что позволяет измерять большие переменные токи (до 3000А) на проводниках крупного сечения, например, на шинах распределительных устройств.

Трансформатор тока[править | править код]

Эффект Холла[править | править код]

Катушка (пояс) Роговского[править | править код]

Конструкция клещей трансформаторного типа[править | править код]

Клещи состоят из:

• Разъёмного подпружиненного магнитопровода, выполненного из ферромагнитного шихтованного материала, на который надета многовитковая катушка, являющаяся вторичной обмоткой.
• Отсчётного устройства, в качестве которого может быть либо стрелочный прибор магнитоэлектрической системы с выпрямлением либо электронный прибор с цифровым указателем.
• Переключателя диапазонов измеряемых токов.
• Рукоятки для удержания клещей и изоляции между цепью измерения и оператором — модели для измерения в сетях выше 1000 В. Низковольтные клещи рукояток не имеют и их удержание осуществляется за диэлектрический корпус.

Разъёмный магнитопровод и измерительный элемент интегрированы в общий корпус. Часто токоизмерительные клещи конструктивно совмещаются с мультиметром: с помощью такого прибора можно измерять дополнительно постоянное и переменное напряжение, сопротивление, постоянный ток (с разрывом цепи) — для этого в приборе имеются соответствующие гнёзда для щупов, а также переключатель режимов измерения. Существуют модели приборов, с помощью которых можно измерять непосредственно потребляемую активную мощность (у таких моделей одна из шкал градуирована в единицах мощности).

Измерение тока с помощью клещей Дитце производится в следующем порядке:

• Присоединяют рукоятки к прибору (для высоковольтных клещей).
• Включают питание прибора (у электронных моделей).
• Устанавливают с помощью переключателя необходимый ожидаемый диапазон измеряемого тока;
• Нажатием на специальную кнопку или на рукоятки (для высоковольтных клещей) размыкают магнитопровод и охватывают им провод с током при измерения необходимо охватить только один провод, иначе при охвате нескольких проводов прибор покажет алгебраическую сумму токов, пронизывающих окно магнитопровода, например, при охвате обоих проводов однофазного потребителя клещи покажут близкое к нулю значение тока (дифференциального тока, так как в такой паре проводов токи текут в противоположных направлениях и равны), а затем отпускают кнопку (или прекращают разведение рукояток — у высоковольтных клещей) — под действием встроенной пружины магнитопровод защелкивается и охватывает провод.
• Производят отсчёт показаний по шкале с учётом выбранного диапазона измерения.
• При необходимости производят коррекцию показаний на влияющие факторы.

• Измерение тока без разрыва в измеряемой цепи.
• Возможность простого измерения в высоковольтных цепях (вплоть до 10 кВ).
• Возможность измерять ток очень большой силы (что физически неосуществимо для обычных амперметров, подключённых последовательно в разрыв цепи).
• Компактность прибора.

• Невысокий класс точности (обычно 2,0 — 3,0).
• Некоторая зависимость показаний от положения токонесущего проводника в окне магнитопровода клещей.
• Искажение показаний в недорогих моделях от присутствия в измеряемом токе высших гармоник и от изменения частоты измеряемого тока — прибор даёт правильные показания только при синусоидальном измеряемом токе (одна из причин этого — применение в качестве измерителя магнитоэлектрической системы с выпрямлением). В современных электронных приборах этот недостаток компенсируется схемным либо программным способом.

• Панфилов В. А. Электрические измерения: учебник для студентов среднетехнического профессионального образования. — М: Издательский центр «Академия», 1996. — 288 с. — ISBN 5-7695-3536-9.

принцип работы и инструкция по использованию

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:

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.

Документ(откроется в новой вкладке):Руководство по эксплуатации токоизмерительных клещей

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.

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.

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.

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.

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.

Токоизмерительные клещи. Виды и работа. Применение и как выбрать

Токоизмерительные клещи представляют собой прибор, используемый для измерения параметров электрической сети без ее разрыва и нарушения работы. В зависимости от того, какие параметры электрического тока надо измерить, существуют различные клещевые приборы, но самые популярные – амперметры. Такое оборудование позволяет измерять силу тока в цепи напряжением до 10 кВ.

Виды токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи разделяют на виды по нескольким параметрам.

По своему устройству и по рабочему напряжению, они могут быть:

• Одноручные. Такие приборы используются в сетях напряжением до 1 кВ. Выглядят они в виде рукоятки, которая хорошо изолирована. Раскрыть магнитопровод можно при помощи одной руки, путем нажатия на специальный рычаг.

• Двуручные. Они используются в сетях напряжением от 2 до 10 кВ. У них есть две ручки, поэтому работать одной рукой не получится, длина изолированной части составляет не менее 38 см.

Кроме этого, существует различие по внешнему виду:

• Аналоговые приборы имеют дисплей со стрелочкой и измерительной шкалой, для их работы не нужен источник питания, поэтому они не теряют свою популярность. С их помощью удобно измерять ток запуска, так как они быстро реагируют на его изменения, но выдача результатов менее удобная.

• Цифровые разновидности имеют жидкокристаллический экран, результаты выдаются сразу в виде определенного значения, но для их работы нужен дополнительный источник питания.
• Устройства высоковольтного типа, у них улучшенная изоляция, которая позволяет работать с более высоким напряжением.

Есть токоизмерительные клещи, которые дополнительно оснащаются датчиком Холла. Такие изменения позволяют измерять параметры не только переменного, но и постоянного тока.

Устройство

Рассмотрим устройство данного прибора на примере его самой простой модели. Токоизмерительные клещи состоят из таких элементов:

1. Разъемы для подключения щупов.
2. Рукоятка-корпус.
3. Дисплей. Это устройство служит для контроля полученных показателей, оно может быть аналоговым или цифровым.
4. Переключатель диапазонов измерений, он позволяет работать с сетями разного напряжения.
5. Кнопка фиксации показаний произведенных замеров.
6. Магнитопровод. Эта часть разъемная, для удобства работы, она подпружинена. На магнитопровод надета вторичная катушка трансформатора.

Магнитопровод и измеритель выполнены в одном корпусе и составляют рабочую часть прибора. Чтобы измерить необходимые параметры, сердечник магнитопровода раскрывается как обычные клещи, для этого надо нажать рукой на его ручки.

Принцип работы

Токовые клещи работают по принципу одновиткового трансформатора. В качестве первой обмотки выступает провод, в котором проводятся измерения, а вторичная обмотка расположена на клещах, к ней подключен амперметр.

Величина тока в измеряемой цепи определяется после измерения тока во вторичной обмотке, при этом учитывается коэффициент трансформации прибора.

После подключения магнитопровода к измеряемой сети, в нем создается переменный магнитный поток, и он индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Ток, созданный во вторичной обмотке, измеряется имеющимся на клещах амперметром и выдается на экран. В современных токовых клещах подключение вторичной обмотки выполняется через шунты.

Способ применения и сфера использования

Токоизмерительные клещи позволяют быстро и легко измерить ток в цепи. Для выполнения таких измерений, необходимо выполнить следующие действия:

• При помощи переключателя проводится выставление измеряемой величины.
• Клещи разводят в сторону и надевают на проводник.
• Рукоятка опускается, и прибор замыкается.
• Проводится фиксация результата, и клещи снимаются.

Подсоединять указанный прибор можно к любому проводу, при этом неважно, он изолирован или нет. Во время проверки силы тока, клещи накладывают только на одну шину или провод. На индикаторе высвечивается величина измеряемого параметра.

Для того чтобы было проще работать в труднодоступных местах, на большинстве моделей есть кнопка, фиксирующая результат и его можно посмотреть уже после снятия клещей.

Такие приборы имеют много функций, поэтому могут использоваться:

• Для определения фактической нагрузки сети.
• Чтобы определить мощность оборудования.
• Чтобы определить количество энергии, потребляемой конкретным прибором.

Они используются на различных промышленных предприятиях, заводах, на электростанциях и в других отраслях. В быту, такие приборы также имеют широкое применение, они используются для определения мощности разных домашних электроприборов, электрооборудовании автомобиля и т.д.

Когда работа выполняется в тесном шкафу с большим количеством проводов, то бывает сложно надеть раздвижной магнитопровод на измеряемую цепь. В таких случаях, некоторые модели оснащаются датчиком IFLex, который идет в комплекте с ними.

Токоизмерительные клещи – особенности выбора

При совершении выбора указанного прибора, специалисты рекомендуют придерживаться следующих правил:

• Покупать только в специализированных магазинах. Здесь есть специалисты, они смогут помочь подобрать прибор, соответствующий предъявляемым к нему требованиям.
• Тип измеряемого тока. При совершении выбора, надо обращать внимание на тип измеряемого тока. Для работы с переменным и постоянным током клещи будут иметь маркировку AC DC, для измерения только переменного тока — AC, а только постоянного — DC.
• Перед покупкой, надо определиться с тем, какие максимальные и минимальные значения тока вы планируете измерять.
• Обращайте внимание и на диаметр провода или шины, который будете измерять, исходя из этого, выбирают и размер клещей.
• Тип датчика. Есть приборы, которые показывают размеры силы тока в разных величинах, например в мА, A, АС, это также учитывают при совершении выбора.
• Материал корпуса. Он должен быть качественным, чтобы обеспечивать максимальную защиту от возможности поражения электрическим током. Не стоит приобретать дешевые модели, у которых в корпусе есть просветы, и пластмасса неприятно пахнет
• Обязательно перед совершением покупки, надо изучить технические характеристики и наличием гарантийных обязательств.
• Не стоит покупать дорогой прибор, в котором есть много функций, когда он вам нужен только для измерения силы тока.
• Для бытового использования лучше приобретать модели, которые дополнительно позволяют определять сопротивление цепи и ее «прозвонку», напряжение.
• Перед использованием, проведите тестирование клещей и проверьте точность измерений

Качественные токоизмерительные клещи должны иметь следующие функции:

• Возможность пускового броска, они могут измерить силу тока электродвигателя.
• Дисплей с возможностью автоматического выбора диапазона, в таком случае не надо тратить время на настройку прибора, при работе в различных условиях.
• Дисплей должен быть большим и с подсветкой, чтобы хорошо было видно результаты измерений в любое время суток.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ измерительных клещей, надо отметить следующие:

• Измерение силы тока проводится без разрыва цепи.
• С их помощью можно быстро и точно проводить измерения.
• Могут работать с высоковольтными сетями.
• Имеют небольшие размеры и ими легко пользоваться.
• Есть большой выбор моделей, поэтому всегда можно выбрать прибор, соответствующий требованиям покупателя.
• Есть модели с дополнительными функциями, что расширяет область их применения.
• Наличие возможности фиксации результата, позволяет проводить измерения в труднодоступных местах.

Хотя такие приборы и имеют много преимуществ, но есть у них и недостатки:

• Показания будут зависть от положения, в котором находится прибор.
• Для получения точных показаний, надо правильно эксплуатировать клещи и правильно их устанавливать относительно измеряемого устройства.
• Дешевые и некачественные приборы могут показывать неточные результаты.

Дополнительные возможности

Многие производители, для того чтобы сделать токоизмерительные клещи универсальными, кроме возможности измерения силы тока, добавляют функции измерения других параметров электрической цепи, таких как напряжение, сопротивление, температура и т.д.

При выполнении измерений при помощи обычных токовых клещей в цепях с небольшой силой тока, бывает сложно увидеть результат. Выход простой: на магнитопровод несколько раз накручивают измеряемый провод. Это позволяет пропорционально увеличить магнитный поток, поэтому полученное значение делят на количество сделанных витков. Учтите, что этот способ подойдет только при работе с изолированными и гибкими проводами.

Для измерения напряжения, съемные концы приводов вставляют в гнезда клещей, но перед этим их переключают для определения напряжения. Вторые концы прикладывают к клеммам и поучают необходимые результаты.

Для определения мощности потребления, надо измерить ток и напряжение, а затем их перемножить. Чтобы проверить несанкционированное подключение к сети, надо отключить в доме все электроприборы, и проверить на вводном щитке нагрузку. Если результат будет нулевым, значит все нормально, в других случаях, надо искать несанкционированное подключение.

Данный прибор относится к измерительному оборудованию, поэтому надо через определенное время проводить его метрологическую проверку в специализированных лабораториях, также надо периодически испытывать прочность изоляции.

Современные токоизмерительные клещи имеют все функции мультиметра, при этом их стоимость немого выше, чем обычных токовых клещей. Для того чтобы правильно выбрать такой прибор, надо четко определиться с тем, для чего он вам нужен и сопоставить свои требования с финансовыми возможностями.

Похожие темы:

Выбираем лучшие токоизмерительные (токовые) клещи

В практической работе электрика нередко возникают ситуации, когда есть необходимость измерить ток, протекающего в проводнике, без разрыва цепи. Иногда это позволяет ускорить работу. Бывает, что разорвать цепь просто невозможно (если речь идет об электроснабжении критически важного объекта). Наконец, в ряде случаев измерение тока без разрыва цепи позволяет быстро найти неисправность, на поиск которой иначе ушло бы много времени.

Для измерения в “рабочем режиме” применяются устройства, именуемые токоизмерительными клещами. Иногда это устройство именуется просто «токовыми клещами». Простейший вариант — токовые клещи, выполненные в виде приставки к мультиметру. Недостатком таких клещей является необходимость пересчитывать показания мультиметра умножением на определенный коэффициент. Кроме этого, измерение тока клещами имеет свою специфику, и, если токоизмерительные клещи не были изначально разработаны для определенного мультиметра, с которым он применяется, может возникнуть значительная инструментальная погрешность.

Вот почему мы рекомендуем использовать токовые клещи, которые представляют собой функционально законченное устройство (или функционально законченный комплект устройств). При необходимости, для удобства можно использовать и более продвинутые модели токоизмерительных клещей с функциями мультиметра.

Принцип работы токовых клещей

Для того, чтобы выбрать лучшие токовые клещи, нужно хотя бы на базовом уровне разбираться в принципе их работы.

Главное преимущество клещей Дитце — предельная простота их конструкции

Наиболее распространенным типом токоизмерительных клещей являются клещи Дитце. Они представляют собой разъемный магнитопровод с намотанной на нем катушкой, который при измерении охватывает проводник. В итоге образуется трансформатор, одной из обмоток которого является провод, в котором осуществляются измерения, а другой — катушка, вмонтированная в клещи.

Преимуществом клещей Дитце является простота конструкции и, как следствие, дешевизна и высокая надежность. К недостаткам относятся невозможность измерения постоянного тока, зависимость точности измерения от частоты, а также относительно низкая чувствительность. Последняя проблема, впрочем, решается простым способом — на клещи наматывается несколько витков провода с измеряемым током, а потом измеренные показания делятся на число витков. Тем не менее, именно клещи Дитце пользуются наибольшей популярностью, так как для большинства применений их возможностей достаточно — электрики работают, как правило, с током частотой 50 Гц, а необходимость в измерении токов без разрыва цепи возникает, главным образом, там, где токи имеют большие значения.

Упрощенная схема токоизмерительных клещей на основе датчика Холла

В токовых клещах более современной конструкции используются датчики Холла — полупроводниковые устройства, определяющие величину магнитного поля. При этом провод, где проводятся измерения, охватывается не катушкой, а магнитопроводом, в разрыв которого встроен датчик Холла. Для повышения точности измерений нередко встраивают не один, а два датчика Холла — такие измерительные приборы называются клещами с двойным датчиком Холла.

Преимуществами токоизмерительных клещей с датчиками Холла являются возможность измерения постоянного тока, высокая чувствительность, высокая точность. Но их стоимость значительно выше, чем у клещей Дитце.

Конструкция катушки Роговского

Самым старым типом токовых клещей является катушка (пояс) Роговского. Она представляет собой замкнутый соленоид из немагнитного материала с равномерной намоткой, один из выводов катушки проходит по оси соленоида. Как и для клещей Дитце, можно измерять только переменный ток, результаты измерений сильно зависят от частоты. Уровень сигнала на выходе катушки Роговского очень низкий, поэтому приходится использовать дорогостоящие усилители с высокой чувствительностью. Тем не менее, у катушки Роговского есть одно важное преимущество: результаты измерений мало зависят от того, как соленоид проходит вокруг проводника. Поэтому катушку Роговского можно наматывать на эластичный материал. Данный прибор используют в том случае, если проводник, где проводятся измерения, находится в труднодоступном месте и его можно охватить только эластичным предметом. Токоизмерительные клещи, использующие только принцип катушки Роговского, в настоящее время уже почти не выпускаются. Но гибкая катушка Роговского может входить в комплект поставки некоторых токоизмерительных клещей, основными для которых являются другие принципы.

Важные функции токовых клещей

При выборе токовых клещей следует обратить внимание на некоторые функции, которые могут оказаться полезными для использования прибора в ваших условиях.

В первую очередь, следует отметить функцию True RMS. Дело в том, что измерители переменного тока, в которых такой функции нет, как правило, показывают значение для идеальной ситуации, при которой ток имеет синусоидальную форму. 

Клещи Greenlee GT-CM-1360 (с True RMS)

Лет 30 тому назад ассортимент электрического оборудования у потребителей был ограниченный, поэтому ток в электросети был почти идеальной синусоидальной формы. Над тем, что его отклонение от синусоиды может как-то влиять на результаты измерений, никто и не задумывался. Но теперь, когда применяются энергосберегающие и светодиодные лампы, а также импульсные блоки питания, форма тока в сети весьма далека от синусоидальной, прежние подходы к измерениям дают большие погрешности. Тем более, что к измерительным клещам часто прибегают при возникновении аварийных ситуаций, которые, в свою очередь, все чаще связаны с тем, что ток в проводах уж совсем сильно отличается от синусоиды. Функция True RMS позволяет напрямую определить среднеквадратическое значение для переменного тока произвольной формы на основе математических операций с мгновенными значениями тока. Настоятельно рекомендуем вам приобрести токоизмерительные клещи с функцией True RMS, если они вам требуются при проведении аварийных работ, а также в том случае, если вы заняты обслуживанием жилого сектора, где качество нагрузки на практике никем не контролируется. И, кстати, токоизмерительные клещи с функцией True RMS уже давно не являются громоздкими и дорогими приборами, пример тому — компактное устройство Greenlee GT-CM-1360.

Токовые клещи Greenlee GT-CMI-2000 умеют измерять крест-фактор

С проблемой нелинейности нагрузки сопряжена и другая полезная функция, реализованная в топовых токовых клещах (в частности, Greenlee GT-CMI-2000) — вычисление крест-фактора, то есть отношения пикового значения тока к его среднеквадратическому значению. Значение крест-фактора нагрузки критически важно для источников бесперебойного питания. В технических характеристиках многих из них указывается максимальное значение крест-фактора, выше которого они работать не будут. Соответственно, если вы используете источники бесперебойного питания, то наличие в токоизмерительных клещах функции определения крест-фактора оказывается полезным.

Клещи Greenlee GT-CM-960 могут определять ориентировочное значение напряжения в сети бесконтактным способом

Измерять без прикосновения к проводам можно не только ток, но и напряжение. Правда, показатели будут носить оценочный характер — какое из стандартных напряжений питания может быть в сети: 20/55/110/220/400 В (либо иные значения, в зависимости от сферы применения). Для этого нужно включить соответствующий режим измерений, соединить клещи с нулевым проводом и  поднести сомкнутые губки клещей на расстояние не более 10 см от провода.

С помощью клещей обычно измеряют токи порядка десятков — сотен ампер. Но чувствительность датчика Холла позволяет измерять и меньшие токи, начиная с 0,2 А. Для этого в некоторых клещах предусмотрен режим повышенной чувствительности. В токовых клещах производства Greenlee применена эксклюзивная технология AmpTip. Она заключается в том, что провод с малыми токами и малым диаметром вводится в специальное углубление в губках клещей, что обеспечивает его точное расположение при измерениях.

Пример использования токоизмерительных клещей с открытым зевом

При проведении измерений в тесных электрических шкафах может быть полезна такая редкая разновидность электрических приборов как токоизмерительные клещи с открытым зевом. Очень удобными клещами такого типа являются Greenlee GT-CSJ-100. К недостаткам клещей с открытым зевом можно отнести возможность измерения только переменного тока и более низкую точность по сравнению с другими токовыми ключами, но, подчеркнем, есть ситуации, когда можно использовать либо их, либо гибкую катушку Роговского. Открытый зев предусматривает моноблочную конструкцию измерительного прибора, которая намного удобнее и безопаснее.

Большинство современных моделей токоизмерительных клещей имеют, помимо основной функции измерения тока без разрыва цепи, также еще и функции мультиметра. Измерение тока в режиме мультиметра производится обычным способом, с разрывом цепи. Выбирая клещи, следует учитывать разницу в параметрах измерения тока в режимах собственно клещей и мультиметра. Токовые клещи, поддерживающие, например, измерение постоянного тока в режиме мультиметра, не всегда могут делать это в режиме собственно клещей.
Набор функций мультиметра может быть дополнен функциями тестирования разнообразных электронных компонентов: диодов, конденсаторов и т. п. Также в некоторых моделях клещей (например, Greenlee GT-CMH-1000) есть функция тестирования электродвигателей. Полезной является функция AutoCheck, позволяющая автоматически устанавливать диапазоны измерений (например, у Greenlee GT-CMI-2000 – в пределах от 1,5 до 2000 В). Правда, данная функция имеет некоторые ограничения по использованию на цепях, которые могут быть повреждены низким входным импедансом вольтметра.

Токовые клещи представляют собой настоящую «рабочую лошадку» электрика. Поэтому следует обращать внимание в первую очередь на бренды, которые предлагают наиболее широкий ассортимент токовых клещей. Из него можно выбрать лучшие токовые клещи с оптимальным для вас набором функций.

Если вам нужна профессиональная консультация по диагностике электрооборудования и выбору токовых клещей, просто отправьте нам сообщение!

Смотрите также: