Токовые клещи

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.

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.

Устройство токоизмерительных клещей

Изначально, электроизмерительные клещи представляли собой трансформатор, к которому подключён измерительный прибор – амперметр.

Клещи, которые являются видимой частью устройства, одновременно являются первичной обмоткой трансформатора. Если внутри неё поместить проводник, по которому протекает электрический ток, то благодаря электромагнитному полю он индуцируется на обмотку трансформатора. Далее ток переходит на вторичную обмотку, с которой уже снимаются показания амперметром.

Первые модели клещей создавались как дополнение к измерительным приборам, просто позволяющее удобнее контактировать с измеряемым участком цепи.

Показания амперметра, которые получались с их помощью, приходилось дополнительно пересчитывать, учитывая коэффициент трансформации, что указывался на приборе. Также сам принцип работы позволял измерять значения только переменного тока, так как с постоянным трансформатор не работает – чтобы его замерить нужно было пользоваться другими устройствами.

Современные приборы могут быть использованы как для переменного, так и как клещи для точного измерения постоянного тока, но в последнем случае на таких устройствах используется не амперметр, а датчик Холла, который напрямую улавливает наличие и напряженность электромагнитного поля.

Такие модели несколько дороже, но отличаются более высоким качеством и точностью работы.

Также использование измерительных клещей в паре с цифровым мультиметром избавляет оператора от необходимости вычислять измеряемое значение тока, так как калькулятор уже встроен в схему прибора.

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.

Разновидности токовых клещей

В зависимости от используемой схемы и даже внешнего вида самого устройства, электроизмерительные клещи подразделяются на несколько типов:

• Стрелочные. Прибор аналогового типа, активной частью которого является одновитковый трансформатор переменного тока, а измерительный прибор подсоединен к его вторичной обмотке. Это одни из первых моделей токоизмерительных клещей – они отличаются невысокой стоимостью и наглядностью вывода результатов измерений в случае с переменной силой тока. Общий недостаток таких устройств – высокая чувствительность к механическим колебаниям – если прибор не находится на жесткой поверхности то результат измерения может быть показан неправильно. Также для использования таких приборов нужен определенный навык – зачастую приходится вручную переводить показания амперметра в реальные значения в соответствии с коэффициентом трансформации. Ещё такой прибор рассчитан на определённую частоту электрического тока.
• Цифровые. Вывод показаний на дисплей такого прибора определяется микроконтроллером, который автоматически производит все необходимые вычисления и (в зависимости от модели) может быть настроен на отображение непосредственно силы тока или мощности.

• Мультиметр. Универсальное устройство класса все-в-одном – измерительные клещи встроены прямо в корпус прибора, что определяет удобство его использования. Количество функций и способов измерения определяется моделью мультиметра, поэтому правильным названием устройства будет не электрические клещи с мультиметром а наоборот. Зачастую такие приборы работают с датчиком Холла, поэтому их можно использовать как токовые клещи постоянного тока.
• Высоковольтные. Основное применение – электрические цепи, с током стандартной частоты и напряжением, превышающим 1 кВ. Такие устройства обладают повышенной устойчивостью изоляции и дополнительно могут крепиться на диэлектрической штанге, чтобы оператор не приближался вплотную к проводнику, с которого берутся замеры. Это специализированное профессиональное устройство, которое предназначено только для одной единственной функции – измерение переменного тока. При необходимости замерить силу постоянного тока используются другие устройства и методы.

Порядок работы с токоизмерительными клещами

Способы измерения с помощью токоизмерительных клещей в целом ничем не отличаются при использовании бытовых мультиметров (до 1000 Вольт) или профессиональных (свыше 1000 Вольт) приборов.

Рассчитанный на домашнее использование тестер с клещами будет иметь гораздо больше функций, а специализированным устройством в бытовых условиях чаще всего будет нечего измерять.

В зависимости от цели измерений, весь процесс с помощью клещей, совмещенных с мультиметром, будет проходить следующим образом:

• Среди проводов выделяются тот, с которого надо снять показания. Если обхватить клещами сразу несколько проводников, то результат измерения будет неправильным.
• На тестере выставляется необходимый режим и диапазон. Если измеряется переменный ток, то это будут литеры AC, а когда прибор поддерживает измерение постоянного, то DC. При этом, на шкале надо выбрать значение чуть больше того, которое планируется измерить. Если предполагаемая сила тока неизвестна, то начать измерения надо с самой большой шкалы.
• Клещи раскрываются и нужные проводник помещаются внутри. Для наиболее точного измерения провод желательно расположить по центру контура, перпендикулярно корпусу прибора.
• Измерение произойдет автоматически и на дисплее отобразятся результаты.

Полезные нюансы проведения измерений

Знание некоторых физических законов и особенностей строения прибора позволят расширить сферу его применения.

Если ток в проводнике очень маленький и тестер не может точно его определить, то можно «помочь» прибору, намотав проводник на одну из половинок клещей. В таком случае на дисплее отобразится сумма токов и чтобы узнать точное значение надо разделить полученный результат на количество витков.

Если ток больше того, что может показать тестер, то на дисплее отобразится единица. В таком случае надо выставить больший диапазон измерений и повторить замеры.

Обнаружить ток утечки получится и без поиска его наличия на заземляющем проводе (подсоединённому к корпусу прибора). Для этого можно воспользоваться способностью тестера показывать сумму токов нескольких помещенных в электроизмерительные клещи проводников. Если обхватить клещами сразу фазу и ноль, то на дисплее должен высветиться ноль, так как наведенные электромагнитные поля взаимно компенсируются (они должны быть одинаковыми по силе и различными по направлению). В случае наличия утечки, значения на дисплее будет отличным от ноля – если это так, то надо искать место пробоя изоляции на корпус.

Если на корпусе измерительного прибора есть кнопка «Hold», это поможет измерять ток в труднодоступных местах, к примеру, если тестером туда можно дотянуться, а дисплей при этом видно не будет. В таком случае надо обхватить токовыми клещами провод, нажать на эту кнопку и полученный результат зафиксируется на дисплее – теперь его можно посмотреть в удобном месте.

Что нужно учитывать при выборе устройства

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

Все то же самое умеет делать обычный мультиметр, только его габариты и вес при этом гораздо меньше, но, это в любом случае дело вкуса.

Основные задачи, которые должен выполнять прибор:

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

Желательные опции, которые в некоторых случаях облегчают работу:

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

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

Наглядно про токовые клещи на видео:

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