Токоизмерительные клещи. Как пользоваться?

Катушка Роговского и её применение в токоизмерительных клещах

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

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

Рисунок 2. Схема измерения постоянного токаРисунок 3. Принцип работы катушки Роговского

Измерение с помощью катушки Роговского имеет несколько преимуществ:

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

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

Режимы измерений

Применяют 2 метода определения силы тока:

прямое;
непрямое (индуктивное) измерение.

Первый способ производится при подсоединении амперметра к разрыву электрической цепи. Электроток проходит через прибор, на дисплее появляется информация о значении величины I.

Достоинства этого метода:

точность измерения, зависящая от класса оборудования;
легкость и доступность выполнения замеров.

Недостатки:

невозможно измерять из-за особенностей конструкции большие величины электротоков;
без разрыва нельзя замерить параметры цепи;
замеры выполняются только в той цепи, которая подключена к прибору.

Если электроизмерительные клещи выступают как трансформатор тока в роли вторичной катушки, то используется индуктивный способ.

Его достоинства:

безопасность;
осуществляются замеры больших значений электричества;
нет необходимости в разрыве цепи для осуществления измерений;
мобильность выполняемых замеров.

Но и он не лишен недостатков:

измерения нельзя выполнить в труднодоступных местах;
при небольших значениях определяемых параметров — большая погрешность.

При применении этого инструмента для электрика полезно знать некоторые нюансы, улучшающие качество проводимых операций.

При рассмотрении, как пользоваться токоизмерительными клещами при слишком маленьком значении I в проводнике, не определяемом тестером в точности, нужно воспользоваться наматыванием проводника на одну из рабочих частей прибора. На дисплей выводятся сведения о суммарном показателе, точное значение определяют отношением полученной величины к числу витков.

Если значение электротока больше максимально возможного для тестера, на экране появляется «1». Диапазон выполняемых замеров увеличивается, они повторяются.

Ток утечки обнаруживают при его поиске на заземляющем проводе, а также при обхвате клещами для измерения тока нуля и фазы. Если на экране появится число, отличное от «0», то утечка присутствует, пробой изоляции нужно искать на корпусе.

При наличии кнопки «Hold» моделью токоизмерительных клещей можно измерять электроток в труднодоступных местах. При производстве подобного действия токовые клещи охватывают провод, после чего нажимается эта кнопка, что приводит к фиксации значения на экране, после чего ее просматривают в любом доступном месте.

Переключатель режимов измерений может находиться в различных положениях в зависимости от того, замеры какого показателя осуществляются. Так, при определении постоянного тока его помещают в положение «DCA», а напряжения — «DCV», для переменных видов — «ACA» и «ACV» соответственно. Также переключатель позволяет осуществлять прозвонку, проверку диодов и сопротивления.

Подключение щупов осуществляется через разноцветные разъемы, имеющие различное буквенно-символьное обозначение. Провод красного цвета подключается к такому же разъему, имеющему надпись «VΩ». Разъем такого же цвета «EXT» предназначен для подключения измерителя изоляции. Провод нейтрального подключается к одноцветному разъему с символьным обозначением «СОМ».

Критерии выбора

При подборе необходимой разновидности клещей в первую очередь нужно определиться, какие минимальные и максимальные значения предполагается измерять

Второй по важности параметр – размер устройства. Его выбирают, исходя из диаметра контролируемых проводов или шин

Как выбирать токоизмерительные клещи

Дополнительные критерии выбора выглядят так.

Тип тока. Для работы с переменным и постоянным током нужны приборы с маркировкой AC и DC. Только для переменного – AC, постоянного – DC.
Тип датчика. Есть приборы, которые показывают размеры силы тока в разных величинах, к примеру, в мА, А, АС.
Материал корпуса. Он должен быть качественным, обеспечивающим защиту от поражения током. Лучшие модели выполнены из обрезиненного пластика.
Набор функций. Не стоит переплачивать за многофункциональные приборы, многие возможности которых не применяются в бытовых условиях. Домашнему мастеру достаточно модели, позволяющей определять сопротивление цепи и ее «прозвонку», напряжение.

Качественные приборы должны иметь следующие функции.

Возможность пускового броска, что позволяет измерить силу тока электродвигателя.
Дисплей с возможностью автовыбора диапазона. Это позволит не тратить время на настройку при смене условий.
Подсветка дисплей для работы в разное время суток и труднодоступных местах.

Преимущества и недостатки

Токоизмерительные клещи получили широкое распространение благодаря ряду преимуществ, что определяют выбор в их пользу, при необходимости иметь «на подхвате» соответствующее устройство:

Максимально возможная простота, размеры устройства и точность измерений.
Возможность использование для замеров в высоковольтных цепях и микротоков.
Принцип работы клещей позволяет создавать устройства различного дизайна и функционала.

Простота интеграции с другими электроизмерительными устройствами. К примеру, очень эффективными показали себя токовые клещи, совмещенные с мультиметром – границы возможностей для бытового применения у таких устройств очень сложно себе представить, так как они могут быть укомплектованы датчиком температуры и прочими «плюшками», расширяющими функционал.

Устройство максимальное простое в использовании его освоение даже на интуитивном уровне доступно любому человеку мало-мальски знакомому с основами электротехники.

Используя электроизмерительные клещи надо учитывать некоторые присущие таким устройствам недостатки:

Так как прибор реагирует на электромагнитное поле, то есть некоторая зависимость от положения провода внутри первичной обмотки (кольца) и его положения – желательно располагать клещи перпендикулярно измеряемому проводнику.
Чувствительное устройство может быть очень восприимчиво к токам наводки, которые могут возникать при наличии большого количества проводников рядом с измеряемым.
Простота схемы устройства открывает широкие возможности для изготовления некачественных клонов устройств зарекомендовавших себя производителей. Такие копии не комплектуются должными схемами защиты и точность их показаний оставляет желать лучшего.

Как измерить ток, используя трансформатор

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

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

Меры безопасности при работе

Взаимодействие с любыми приборами, контактирующими с электричеством, требует соблюдения некоторых мер безопасности. Не являются исключением и рассматриваемые клещи. Во время активных действий, проводимых ими, запрещается:

при их подключении к токоведущим элементам дотрагиваться до открытых разъемов;
при работе под напряжением измерять сопротивление;
переключать диапазоны при нахождении проводника в инструменте;
превышать максимумы перегрузочной способности инструмента для некоторого диапазона.

С профессиональным инструментом в электроустановках с напряжением выше 1000 В работу проводят 2 работника: 1 с III группой и 1 — с IV.

Как пользоваться токоизмерительными клещами?

Пользоваться данными устройствами очень легко. Конструкция токовых клещей позволяет проводить измерения на действующей электроустановке без каких-либо дополнительных монтажных работ и без разрыва цепи электропитания. Это является их огромным плюсом. Для измерения необходимо установить переключатель в нужное положение, обхватить клещами провод и зафиксировать показания тока.

Главная трудность в таких измерениях заключается в выделении отдельного одиночного проводника. Если клещами обхватить весь провод (фазный и нулевой проводники), то вы получите сумму токов, протекающих по обоим жилам. В идеале тут должен высветиться нуль, так как токи протекающие по фазному и нулевому проводникам равны по величине, но противоположны по направлению. Как показано на фотографии ниже вы ничего не узнаете и так измерять ток нельзя. Хотя если в таком положении клещи покажут какое-либо значение тока отличное о нуля, то это будет означать, что в данной цепи есть утечка, равная полученному значению.

Поэтому необходимо найти место, где данные проводники разделяются, и где есть возможность подлезть клещами. Например, в распределительном щитке в месте подключения фазы к автоматическому выключателю. К сожалению этого сделать можно не везде. Это является их небольшим минусом, но возможность измерения без разрыва цепи его полностью перекрывает, по крайней мере в моей деятельности.

Я работаю в связевых помещениях, где категорически запрещено обесточивать оборудование связи, поэтому токовые клещи являются единственным устройством, которым возможно померить ток и посчитать потребляемую нагрузку.

Как они устроены и какие бывают виды читайте в статье: Что такое токовые клещи и зачем они нужны?

Ниже инструкция описана на моделе Fluke 302+. Это качественные и хорошие токоизмерительные клещи, но они могут измерять только переменный ток. Постоянный ток другими моделями клещей измеряются аналогично как и переменный, только необходимо переключить их в режим измерения постоянного тока.

Перед любыми измерениями убедитесь, что ваша модель токоизмерительных клещей сможет для этого подойти. На них указано максимальное значение тока, которое можно ими измерить. В моем случае это переменный ток до 400А. Хотя такие большие токи вы у себя дома не встретите и поэтому дома подойдут любые модели.

Также на самих измерительных приборах указывается категория безопасности. В моем случае на моделе Fluke 302+ имеется маркировка:

CAT III 600 V – это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения внутри оборудования при эксплуатации в составе стационарных систем напряжением до 600В, например распределительных панелей, фидеров и ответвлений, а также систем освещения крупных зданий.
CAT IV 300 V – это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения от оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300В, например электрического счетчика, установки воздушной или подземной системы общего пользования.

Инструкция как пользоваться токоизмерительными клещами

Находим место, где можно свободно обхватить клещами одиночный проводник.
Переводим ручку переключения режимов измерения в нужное положение. В сети переменного тока на указатель A~ или A_AC. В сети постоянного тока на указатель A- или A_DC. Данные обозначения дополнительно дублируются на дисплее. Напомню, что мои клещи функцию измерения постоянного тока не поддерживают и поэтому на них данного обозначения нет.
Нажимаем на кнопку раскрытия клещей.
Обхватываем нужный проводник и устанавливаем клещи перпендикулярно плоскости провода.
Отпускаем кнопку раскрытия клещей. Так замыкается цепь магнитопровода и происходит измерение тока.
Записываем полученное значение тока на дисплее. Если его плохо видно, то можно результаты измерения зафиксировать, нажав кнопку “Hold”. Потом можно убрать клещи и увидеть измеренное значение тока. Оно будет показываться на экране пока вы не нажмете снова кнопку “Hold”.

Выше я описал основные функции токоизмерительных клещей, т.е. измерение тока без разрыва цепи. Думаю, что все понятно.

Для универсальности данного прибора практически все производители добавляют в его конструкцию дополнительные функции. Это возможность измерения других параметров, таких как напряжение, сопротивление и т.д. Об этом я расскажу в следующей статье: “Дополнительные функции токоизмерительных клещей”.

Сегодня нам так не хватает улыбок:

Устройство и принцип работы

В практической работе электрика нередко возникают ситуации, когда есть необходимость измерить ток, протекающего в проводнике, без разрыва цепи

Большая часть токовых клещей состоит из таких элементов:

разъемный подпружиненный магнитопровод;
кнопка раскрывания магнитопровода;
переключатель схемы измерения, то есть диапазона токов;
дисплей;
гнезда для подсоединения щупов;
ручка;
кнопки настройки и занесения информации в память.

Рабочую часть прибора составляют магнитопровод и измеритель, соединенные в одном корпусе. Для проведения измерений достаточно раскрыть сердечник нажатием на ручки прибора. Работают токовые клещи по принципу одновиткового трансформатора. Функцию первой обмотки выполняет провод, непосредственно выполняющий измерения. Ко вторичной обмотке присоединен амперметр. Величина тока в цепи определяется после измерения тока во вторичной обмотке. При этом учитывается коэффициент трансформации прибора.

После подключения к сети в магнитопроводе создается переменный поток, он индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Созданный в этом узле ток измеряется амперметром и выдается на экран. В современных моделях клещей вторичная обмотка подключается через шунты.

Основное назначение электроизмерительных клещей

Электроизмерительные клещи в основном используются для замера показателей силы тока в проводнике. Именно силы тока в проводнике, а не кабеле. Эта особенность обусловлена принципом функционирования этого прибора. На этом остановимся немного позже, а сейчас рассмотрим функционал измерительных клещей.

Функционал данного прибора в значительной мере похож на мультитестер, но здесь есть одно отличие, которое заключается в измерении именно показателей электрического тока:

1.Для измерения величины электротока используются клещи, а не щупы как в тестере. Благодаря такой особенности для замера не нужно разрывать электрическую цепь.

2.Пределы измерений – до 1000 Ампер.

В остальном использование электроизмерительных щипцы идентично применению тестера.

Основные элементы измерительных клещей:

разъемный измерительный трансформатор – клещи;
рукоятка для размыкания щипцов;
корпус прибора;
переключатель функций и диапазонов;
выходные разъемы;
кнопка для фиксации замеров.

Переключатель устройства имеет несколько режимов измерений:

переменный ток – ACA;
постоянный ток – DCA;
переменное напряжение – ACV;
постоянное напряжение – DCV;
прозвонка – значок сигнала;
проверка диодов – значок диода;
сопротивление – греческая буква омега.

Принцип подключения проводов к разъемам:

разъем «VΩ» — красный провод;
разъем «COM» — черный провод;
разъем «EXT» — измеритель изоляции.

С этим вопросом вроде разобрались, можем переходить к следующему.

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:

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.
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.
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.
Измерение произойдёт в автоматическом режиме

Результат можно будет увидеть на дисплее прибора.

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

Как выбрать типоразмер токоизмерительных клещей

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

Позиции выбора, которые должны приниматься во внимание:

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

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

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

Рисунок 4. Рабочая панель токоизмерительных клещей DT202Рисунок 5. Как правильно удерживать токоизмерительные клещи во время замеров

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

Рисунок 6. Установка клещей для измерения параметров однофазной сетиРисунок 7. Процесс калибровки токоизмерительных клещей

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

Классификация

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

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

Высоковольтные токовые клещи

Конечно, в быту наиболее распространены модели тококлещей, которые способны измерять ток до 1 тысячи вольт. Однако, в промышленных условиях нередко появляется необходимость изучать параметры тока величиной выше 1000 В. Именно для таких ситуаций были сделаны высоковольтные тококлещи. По сути, их конструкция ничем не отличается от других моделей этих устройств, однако они имеют очень высокую и надежную изоляцию, чтобы защитить измеряющего человека от травм.

Токовые клещи с мультиметром

Этот девайс, пожалуй, самый современный из всех имеющихся на рынке электроприборов на данный момент. Этот как кофе 3в1, только из мира электричества! Этот небольшой прибор содержит в себе великое множество функций: он способен, помимо базового измерения тока, получать данные о напряжении, емкости, частоте, сопротивлении. В таких девайсах, как правило, минимальная погрешность измерения. Они могут измерять ток в очень широких диапазонах. Если существует необходимость наблюдения за формой сигнала, в этом устройстве предусмотрен аналоговый выход для подключения осциллографов.

Клещи-мультиметры

Цифровые токовые клещи

Данное устройство отличается высокой степенью автоматизации. Имеется в виду, что оно способно само определять необходимые режимы в зависимости от внешних условий, а также устанавливать точные пределы измерения. Как правило, они имеют бесконтактный тестер напряжения и цифровой удобный дисплей с функцией подсветки, изготавливаются в надежном прорезиненном корпусе.

Некоторые из таких девайсов способны также, как и предыдущий тип, получать данные о напряжении, емкости, частоте, сопротивлении, температуре, скважности, проверять диоды, производить «прозвонку» цепей. Имеют функцию «Data hold»: можно сохранять полученные измерения после открытия клещей, вести журнал данных

Работают от обычных батареек, имеют очень небольшой размер и вес (порядка 200-300 грамм). Прекрасно подходят для электромонтажных работ.

Тококлещи со стрелочным индикатором

Такие электроклещи можно по праву называть праотцами всех вышеописанных подвидов. В этом устройстве впервые был использован принцип трансформатора для измерения постоянного и переменного тока. В них место удобного цифрового дисплея данные отображаются на стрелочной механический панели, из-за чего они значительно проигрывают в удобстве и простоте использования. Однако, они имеют маленькую погрешность измерений, из-за чего не потеряли свою популярность и конкурентоспособность на рынке в наш век цифровых устройств.

Стрелочные тококлещи

Частые вопросы

Можно ли пустить через клещи одновременно фазу и ноль?

Нельзя. В таком случае вектора магнитных полей взаимоисключают друг друга и прибор покажет ноль.

На экране загорается надпись HV или значение замирает на единице. Что это значит?

Это означает, что выбран неверный диапазон измерений. Необходимо выбрать больший.

При перемещении захвата вдоль провода при замере прибор показывает разные значения. Не говорит ли это о неисправности прибора?

Нет, прибор исправен. При перемещениях вдоль провода изменяется магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому на вторичной обмотке клещей значения меняются.

Лучшие автомобильные аккумуляторы 2022 года

Автомобильный генератор с приводом от ветряка

Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Правила использования

Перед началом измерений нужно сначала определить место действия, подготовить прибор к работе. Для этого переведите поворотный переключатель в нужное положение. Если сила тока неизвестна, установите максимальное значение диапазона. Далее во время измерения поэтапно снижайте показатель для более точного результата.

Пример использования токоизмерительных клещей с открытым зевом

Устройства с датчиком Холла, из-за чувствительности к магнитным полям, перед измерением необходимо обнулить, нажав соответствующую кнопку «SEL» или аналогичную «REL». Чтобы выполнить замер необходимо проводник с током поместить внутрь магнитопровода.

Для этого:

нажатием на клавишу разводите подвижные элементы магнитопровода;
введите внутрь образовавшегося промежутка провод с током;
отпустите клавишу и отследите полное соприкосновение подвижных контактов
снимите показания с дисплея или шкалы.

Лучше всего силу тока мерить несколько раз для получения более точного результата.

Измерение на одном проводнике

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.

Подводя итоги

Токовые клещи – обязательный инструмент в арсенале любого электрика. Может они не потребуются домашним мастерам, но у профессионалов должны быть всегда под рукой.

Источники

https://OFaze.ru/teoriya/tokoizmeritelnye-kleshhi
https://electrikagid.ru/instrument/elektroizmeritelnye-kleshhi.html
https://YaElectrik.ru/elektroprovodka/tokoizmeritelnye-kleshhi
https://ProFazu.ru/provodka/instruments/tokoizmeritelnye-kleshhi.html
https://odinelectric.ru/wiring/tools/dlya-chego-prednaznacheny-tokoizmeritelnye-kleshhi
https://rusenergetics.ru/instrumenty/dlya-chego-prednaznacheny-elektroizmeritelnye-kleschi
https://stroyday.ru/stroitelstvo-doma/elektroxozyajstvo/kak-vybrat-tokovye-kleshhi-top-10-luchshix-tokoizmeritelnyx-kleshhej.html
https://zen.yandex.com/media/asutpp.ru/tokovye-klesci—samyi-poleznyi-pribor-v-elektrike-hitrosti-i-sovety-5f2420f562983b4b06067964