Электроклещи измерительные – — , , » :

Токоизмерительные клещи — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 февраля 2019; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 февраля 2019; проверки требуют 2 правки. Высоковольтные токоизмерительные клещи

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.

ru.wikipedia.org

Электроизмерительные клещи - принцип работы. Как пользоваться токовыми клещами

Клещи токоизмерительные представляют собой прибор, основным назначением которого является измерение электрического ток без разрыва электрической цепи и нарушения ее функционирования.

Дополнительно этот прибор способен измерять также напряжение, частоту, температуру (в некоторых моделях).

В соответствии с измеряемыми величинами электроизмерительные клещи делятся на амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры, ампервольтметры.

К самым распространенным относятся клещевые амперметры для измерения переменного тока, получившие название токоизмерительных клещей. С их помощью можно быстро измерить ток в проводнике, не разрывая и не отключая электрическую цепь. Электроизмерительные клещи могут применяться в электроустановках до 10000В.

О назначении многих электрических приборов и инструментов известно любому обывателю – все знают, зачем нужен паяльник или электрическая дрель. Но далеко не у каждого, даже не на каждом предприятии найдутся токоизмерительные клещи.

Несмотря на это, токовые клещи предназначены для широкого использования, просто очень многие не знают о существовании такого прибора и не умеют ним пользоваться.

Где применяются электроизмерительные клещи?

Клещи токоизмерительные могут стать незаменимым помощником как для бытовых потребителей, так и на предприятиях различных масштабов. С их помощью возможно:

  • - определять фактическую нагрузку в сети. Чтобы определить нагрузку однофазной сети, осуществляется замер на вводном кабеле, полученное значение тока в амперах умножается на напряжение в сети и косинус угла между фазами (cos φ). Если отсутствует реактивная нагрузка (мощные индуктивные элементы, дроссели, двигатели), то последнее значение принимается равным единице (cos φ = 1).
  • - для измерения мощности различных приборов. В случае возникновения необходимости измеряется сила тока участка цепи с подключенным потребителем. Мощность определяется по вышеописанной формуле.
  • - для проверки функционирования приборов учета потребления электроэнергии, например, сверки показаний счетчиков с фактическим потреблением.

Конструкция и обозначения

В состав электроизмерительных клещей любой модификации входят следующие основные части: клещи-магнитопровод, переключатель диапазонов и функций, дисплей, выходные разъемы, кнопка фиксации измерений. В данной статье рассматриваются токовые клещи марки mastech M266.

Переключатель может быть установлен в одно из положений режимов измерений:

  1. - DCV – постоянное напряжение;
  2. - ACV – переменное напряжение;
  3. - DCA – постоянный ток;
  4. - ACA – переменный ток;
  5. - Ω - сопротивление;
  6. - значок диода – проверка диодов;
  7. - значок сигнала – прозвонка с зуммером.

Три входных разъема прибора имеют защиту от перегрузки. При подключении прибора черный провод щупов подсоединяется к разъему «COM», а красный – к разъему «VΩ». Третий разъем, обозначенный как «EXT», применяется для подключения измерителя изоляции.

Порядок измерения тока

Переключатель пределов устанавливается в положение, соответствующее необходимому диапазону измерения переменного тока. Токовые клещи подключаются к измеряемому проводнику.

Если на дисплее наблюдается только значение «1», то необходимо переключатель пределов установить на более высокое значение, так как возникла перегрузка.

Порядок измерения напряжения

Красный провод щупа подсоединить к разъему «VΩ», черный – к «COM». Переключатель пределов установить в положение, соответствующее измеряемому диапазону.

Щупы подсоединить к измеряемой нагрузке или источнику напряжения. На экране прибора будет наблюдаться измеряемое напряжение, а также его полярность. Если на экране наблюдается только значение «1», то переключатель пределов необходимо переключить на более высокое значение, так как возникла перегрузка.

Порядок измерения сопротивления

Щупы прибора так же, как и при измерении напряжения. Переключатель диапазонов установить на диапазон «Ω». Если прибор используется для прозвонки, то переключатель нужно установить в соответствующее положение. Если сопротивление измеряемого участка схемы меньше 50 Ом, то будет звучать сигнал зуммера.

Электроизмерительные клещи – принципы работы

В работу простейших токоизмерительных клещей переменного тока положен принцип одновиткового трансформатора тока.

Его первичная обмотка представляет не что иное, как провод или шину, в которой измеряется ток. Вторичная обмотка, имеющая больше количество витков, намотана на разъемный магнитопровод и находится в самих клещах. К вторичной обмотке подключен амперметр.

Измерив ток, который протекает во вторичной обмотке с учетом известного коэффициента трансформации измерительного трансформатора, можно получить величину тока, измеряемую в проводнике.

Заметим, что с помощью токоизмерительных клещей измерять ток (а по сути - нагрузку) в цепи совсем не сложно и очень удобно. Сам процесс измерения заключается в следующем.

С помощью рукоятки выставляется измеряемая величина. Клещи размыкаются, в них пропускается проводник, рукоятка отпускается и клещи замыкаются. Дальнейший порядок использования электроизмерительных клещей точно такой же, как и при обращении с обычным тестером.

Подсоединять клещи можно как к изолированному, так и неизолированному проводу. Самое главное – охватываться должна только одна шина. На индикаторе прибора отображается величина тока измеряемой цепи.

Чтобы обеспечить работу в труднодоступных местах, современные токовые клещи обычно оснащаются кнопкой, фиксирующей показания.

Таким образом, если охватить проводник и нажать кнопку, то после размыкания магнитокопровода на экране прибора сохранится зафиксированное измеренное показание прибора.

По токоведущей части, которая охвачена магнитопроводом, проходит переменный ток. В магнитопроводе создается переменный магнитный поток, в результате которого во вторичной обмотке возникает электромагнитная индукция – по ней (вторичной обмотке) начинает протекать ток, который измеряется амперметром.

Современные токоизмерительные клещи выполняются по схеме, в которой сочетается трансформатор тока и выпрямительный прибор. Она позволяет выводы вторичной обмотки присоединять к измерительному прибору через набор шунтов, а не напрямую.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Как измерить нагрузку сети в квартире?

Переключатель диапазонов устанавливается в положение АСА 200. Раскрыв токовые клещи, на вводе в квартиру охватить ними изолированный провод, зафиксировать показания, которые появились на экране прибора.

Полученная величина умножается на напряжение сети 220 В, косинус берется равным единице.

Пример. Допустим, прибор показывает 6А. Это значит, что нагрузка сети квартиры составляет:

Р = 6 · 220= 1320 Вт = 1.32 кВт.

По этим данным можно проверить правильность работы счетчика потребляемой электроэнергии, соответствие фактической нагрузке вводного кабеля и др.

Маленькая хитрость при измерениях

Как можно измерить небольшой ток с помощью электроизмерительных клещей?

Для того, чтобы измерить токоизмерительными клещами небольшую силу тока, необходимо провод, на котором нужно узнать ток, намотать несколько раз на разомкнутый магнитопровод. Предел измерений установить на минимальное значение.

Для того, чтобы определить фактическое значение тока, необходимо показания прибора разделить на количество витков провода, намотанного на магнитопровод.

Необходимо понимать, что так можно делать, если провод изолирован. При этом наматывать нужно аккуратно не перегибая сам провод.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья - сохрани на стену!

electricvdome.ru

Токоизмерительные клещи - что это такое и как ими пользоваться

Правила измерений гласят, что вольтметр подключается к необходимому участку электрической цепи параллельно, а амперметр – последовательно. Следовательно, чтобы замерить силу тока, надо искусственно создать разрыв цепи и подключить к нему измерительный прибор. Для упрощения и ускорения измерений используются клещи токоизмерительные, которые работают по принципиально другому методу – их устройство позволяет замерять интенсивность электромагнитного поля, что всегда возникает вокруг проводника.

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.

Возможности токоизмерительных клещей

Если изначально клещи создавались как дополнение к профессиональным измерительным приборам, то дальнейшие возможности промышленности по миниатюризации и упрощении устройств сделали этот прибор относительно недорогим и доступным рядовым пользователям для бытового применения.

При этом сфера его использования постоянно растет и только стандартные задачи, которые можно выполнять с его помощью включают следующие пункты:

  • Измерение силы тока в отдельно взятом проводнике, который мало того, что не отсоединен от схемы, но и находится под напряжением.
  • Определение фактической мощности любого электроприбора в разные моменты времени и в зависимости от нагрузки.
  • Определение фактической нагрузки на всю электросеть дома или квартиры «в реальном времени».
  • Проверка электросети на предмет несанкционированного подключения.
  • Проверка наличия утечки тока на корпус электроприбора.

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.

yaelectrik.ru

Токоизмерительные клещи: устройство, как пользоваться

Невозможно представить себе электрические цепи без измерения параметров электричества. Напряжение и сила тока — это базовые физические величины, которыми пользуются для оценки параметров работающего оборудования. Среди приборов для измерения силы тока своим удобством пользования выделяются токоизмерительные клещи. О них мы и расскажем далее нашим читателям. Будут рассмотрены разные токоизмерительные клещи, а также их использование с различными проводами и другие нюансы.

Устройство

По внешнему виду этот измерительный прибор выглядит как тестер, или, как его еще называют, мультиметр.  В нем есть разъемы для присоединения щупов, которые используются для измерения силы тока, напряжения и сопротивления. Напряжение связано с потенциалами точек. По этой причине без щупов иначе никак не получится сделать его замер. Для измерения сопротивления через исследуемый объект надо пропустить электроток от эталонного источника, расположенного в приборе.

Поэтому, опять-таки, нужны щупы для соединения прибора с объектом. А вот для измерения силы тока при помощи щупов потребуется разрыв электрической цепи, который часто проблематично сделать. Но поскольку вокруг проводника с электротоком существует электромагнитное поле, на переменном электротоке для измерения величины его можно использовать явление электромагнитной индукции. На этом принципе и работают токоизмерительные клещи. По сути надо создать аналог трансформатора тока, который широко применяется для измерений в любых электросетях промышленного назначения.   

Базовые разновидности конструкции

У трансформатора тока конструкция такова, что обычная шина охватывается многовитковой обмоткой. Шина — это первичная обмотка, а та, что ее охватывает — вторичная. Но вовсе не обязательно делать привязку к шине. Шина, используемая трансформатором тока, нужна для того, чтобы получился отдельный электроприбор, включаемый в любом необходимом месте электрической сети. Но если на любой провод намотать обмотку, то при пропускании через этот проводник переменного электротока в намотанной обмотке будет появляться переменное напряжение.

Правильное токовое измерение в двужильном проводе

Однако в ходе измерения тока надо учитывать конструкцию провода. Например, вилки, а соответственно все бытовые электрические приборы и прочая электрическая фурнитура с проводами присоединяются к электросети двухжильным проводом. В нем получается встречное движение электрических зарядов в соседних жилах, и по этой причине общее электромагнитное поле получается существенно ослабленным. Охватываться обмоткой с большим числом витков должна одна токопроводящая жила. Тогда вокруг нее получится электромагнитное поле максимальной силы.

Электроизмерительные клещи снабжены раздвижными частями, и это конструктивная разновидность обмотки с большим количеством витков, охватывающих контролируемый провод. Их конструкция позволяет надеть обмотку на провода и кабели различных диаметров. Но охватывается всегда только одна жила. Поэтому удобство «челюстей» не всегда оправданно. Все равно приходится принимать меры для того, чтобы, например, в двухжильном кабеле охватить только одну из жил. По этой причине надо заранее решить, что целесообразнее сделать — использовать для измерения электротока щупы или токовые клещи.

Ведь для точного измерения электротока в штепсельном шнуре его придется дотачивать. А при этом можно применить щупы и вовсе не использовать клещи для измерения. В принципе, токовые клещи хороши при измерении большой силы тока. Минимальный диапазон измеряемых токов поэтому установлен обычно в 10–20 ампер. Например, используя токовые клещи для измерения силы тока, потребляемого лампой накаливания, придется применить дополнительный шнур с вилкой с одного конца и с зажимами типа «крокодил» с другой стороны. Или розеткой, подключенной двумя проводами так, чтобы каждый из них могли бы охватить электроизмерительные клещи.

Измерительные клещи Измеряем ток Пример измерения «челюстями» тока в шнуре с вилкой от светильника или иного бытового электроприбора

Измерительные нюансы

  • Рекомендуется использовать измерительные клещи для контроля электрического тока большой силы. Напряженность электромагнитного поля тем меньше, чем слабее ток. По этой причине погрешность принципа измерения, основанного на электромагнитном поле, увеличивается.
  • Перед тем как пользоваться токоизмерительными клещами, для уменьшения погрешности измерения слабого тока можно сделать несколько витков провода, в котором измеряемый ток протекает. Эти витки создадут магнитное поле заметно большей силы, и токоизмерительные клещи эффективнее на него среагируют. Но тогда амперметр покажет завышенное значение. Его показания надо делить на число витков. Причем для более точного измерения по возможности рекомендуется сделать два замера для двух и более витков.

Электроизмерительные клещи — это модернизированный мультиметр, или, как его еще называют, тестер. В зависимости от заложенных функций та или иная модель может применяться для измерений тока, напряжения, сопротивления, мощности, частоты, температуры. Однако сами токовые клещи могут обеспечить только работу амперметра. Он присоединен к обмотке с размыкаемым сердечником, который является частью конструкции «челюстей» и обуславливает их принцип работы. Для определения мощности потребуется в ходе измерения силы тока знать напряжение на выводах соответствующей электрической цепи, а такой замер токоизмерительные клещи своими «челюстями» не обеспечивают.

Конструкция и напряжение

В зависимости от напряжения электрических сетей, в которых токовые клещи применяют для замеров, конструкция этих устройств может быть адаптирована соответствующим образом. Так, в электросетях до 1000 вольт используются электроизмерительные клещи с управлением «челюстями» одной рукой.

Но в электрических сетях до 10 000 вольт применяют токоизмерительные клещи для двух рук. Это вызвано необходимостью удаления кистей рук на безопасное расстояние (начиная с 38 см и больше) от токоведущих частей, которые находятся под высоким напряжением. Такие «челюсти» — это уже не мультиметр, а просто амперметр. Причем, во многих моделях применен аналоговый стрелочный прибор. Работа с электроизмерительными клещами при высоком напряжении связана с повышенным риском поражения электрическим током.

Токоизмерительные клещи Модель измерительных «челюстей» для электрических сетей с напряжением до 1000 В Модель измерительных «челюстей» для электрических сетей с напряжением до 10 кВ

По этой причине работают с этими измерителями в электросетях до 10 кВ только вдвоем, и если это происходит снаружи, то при отсутствии осадков (тумана). Один человек держит электроизмерительные клещи руками в диэлектрических перчатках, стоя на диэлектрическом коврике или иной поверхности с надежной изоляцией. Он манипулирует ими, а другой человек смотрит на амперметр, встроенный в этот прибор, стоя рядом. В ином порядке использовать высоковольтные токоизмерительные «челюсти» под напряжением 2–10 кВ запрещается.

Эпилог

Если подытожить всю информацию о том, как пользоваться токовыми клещами, становится понятно, что этот измерительный прибор скорее нужен профессиональным электрикам. Причем, работающих с электрическими цепями и токами в десятки, а то и сотни ампер. В таких случаях обычный мультиметр не эффективен. Большинство бытовых электроприборов, а также домашние электрические сети используют провода с двумя жилами. Ток в них напрямую «челюстями» не измеришь. А если и делать замер, погрешность может получиться неоправданно большой. Для этих измерений мультиметр оптимален.

Похожие статьи:

domelectrik.ru

Как пользоваться токоизмерительными клещами: видео с инструкцией

Назначение большинства электроприборов известно многим людям: практически все знают, что измеряют вольтметром, а что амперметром. Мало у кого возникнет вопрос: «Для чего нужен паяльник?» Однако, даже не у каждого электрика в инструментарии есть токовые клещи. Этот инструмент является очень полезным и способен сильно сократить время электротехнических работ. Дополнительно этот прибор можно использовать для измерения напряжения и частоты тока в цепи. С его помощью также можно измерить мощность в цепи, фактическую нагрузку в сети и даже осуществить проверку электросчетчиков, например, сверку показаний с фактическим потреблением. В этой статье описывается принцип работы инструмента и рассказывается как пользоваться токоизмерительными клещами (ТК) на примере моделей DT 266 FT и Fluke. Эта инструкция будет применима практически ко всем подобным устройствам.

Принцип работы

Как следует из названия ТК или клещи Дитце предназначены для измерения силы переменного тока в цепи без ее разрыва. В основе работы токоизмерительного инструмента лежит принцип простейшего трансформатора тока. В этом случае первичной обмоткой является шина или кабель с измеряемым током, а роль вторичной играет захват клещей, внутри которого расположена вторая многовитковая обмотка, намотанная на магнитопровод из ферромагнитного материала. Переменный ток в проводе (первичной катушке) создает переменное магнитное моле, силовые линии которого проходят через вторичную обмотку, возбуждая в ней ЭДС, пропорционально величине тока в первой катушке. Таким образом, измеряя возникающую ЭДС, можно найти силу тока в первой катушке (проводе).

Конструкция

Современные токоизмерительные клещи вне зависимости от производителя и модификации содержат следующие элементы: магнитопроводы с подвижной скобой-рычагом, переключатель диапазонов измерений, экран, выходные разъемы для щупов (в этом случае клещи могут быть использованы как обычный мультиметр) и кнопку фиксации токовых измерений (фото ниже).

Рисунок 1 – ТК S-line DT 266 FT

Большинство современных токовых измерителей также включают в себя внутренний трансформатор с диодным мостом. В этом случае выводы вторичной обмотки подключаются через шунт. В зависимости от диапазона измеряемых сил токов, токовые клещи могут быть одноручными (для напряжений до 1000 В) и двуручными с дополнительными изолированными ручками (для напряжений от 2 до 10 кВ включительно). Токоизмерительные устройства, предназначенные для измерений более 1 кВ, имеют длину изолятора на менее 38 см, а рукояток – не менее 13 см.

Как правило, на корпусе прибора указывается категория безопасности и максимальный измеряемый ток. Например:

  • CAT III 600 V – это означает, что прибор защищен от кратковременных бросков напряжения внутри оборудования при эксплуатации в стационарных сетях с напряжением до 600 В.
  • CATIV 300 V – это означает, что прибор защищен от бросков напряжения внутри оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300 В. Примером такого оборудования может служить обычный электрический счетчик.

Правила безопасности при работе

Токоизмерительные клещи разрешается использовать только в закрытых помещениях или на открытых пространствах в сухую погоду. Измерять силу тока можно как на кабелях, покрытых изоляцией, так и на оголенных. Перед использованием человеку необходимо надеть защитные перчатки, а под ноги подложить диэлектрическое основание и надеть специальные ботинки.

Порядок измерений

Как правило, использование токоизмерительных клещей не вызывает особых трудностей. Перед тем, как пользоваться инструментом, стоит уделить большое внимание технике безопасности, о чем было сказано ранее.

Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами:

  1. Установить требуемый диапазон на переключателе.
  2. Нажать на кнопку раскрытия магнитопровода.
  3. Обхватить одиночный проводник в сети переменного или постоянного тока (если такая возможность поддерживается прибором).
  4. Расположить токовые клещи перпендикулярно направлению провода.
  5. Снять показания с дисплея.

Часто трудность использования токоизмерительных клещей заключается в выделении одиночного проводника: при попытке снять показания с обычного кабеля, идущего из розетки, на экране должен высветиться ноль. Это происходит потому, что токи фазного провода и нулевого проводника равны по величине и противоположны по направлению. Следовательно, магнитные потоки, создаваемые ими взаимно компенсируются. Если же токовые показания отличны от нуля, то это свидетельствует о наличии утечки тока в цепи, величина которой равна полученному значению. Поэтому для измерений нужно найти место, где провода разделяются и выделить одиночную жилу. В качестве такого места можно использовать распределительный щит или место подключения фазового провода к автоматическому выключателю. Тем не менее это не всегда можно сделать, что ограничивает область применения токоизмерительных клещей.

Если в процессе измерений на экране высвечивается единица, то это говорит о том, что значение силы тока в проводе находится за пределами диапазона измерений. В этом случае необходимо увеличить диапазон токовых измерений с помощью переключателя. При проведении измерений в труднодоступных местах можно использовать кнопку Hold. С ее помощью можно зафиксировать результат последнего измерения и посмотреть его, убрав клещи. Нажав на Hold второй раз, можно сбросить значение.

Наглядно увидеть, как работать токоизмерительными клещами, Вы можете на видео инструкции ниже:

Правильное использование инструмента

Полезная «хитрость»

Если требуется измерить малое значение силы тока, то необходимо сделать несколько витков провода на разомкнутом магнитопроводе, а переключатель диапазонов установить на минимум. После этого необходимо снять показания, а для определения фактического значения разделить полученное число на количество намотанных витков.

Пример использования

Приведем пример того, как пользоваться токоизмерительными клещами при измерении нагрузки в сети 220 В, например в квартире. В этом случае переключатель необходимо установить в положение AC 200. Далее необходимо токовыми клещами обхватить изолированный проводник и снять показания. После этого полученную величину силы тока нужно умножить на напряжение в сети 220 В. Например, если прибор показывает 5 А, то потребляемая мощность в сети составит P = U * I = 5 * 220 = 1100 Вт или 1.1 кВт. Полученное значение можно использовать для проверки работы приборов учета электроэнергии.

Напоследок предлагаем просмотреть видео, на котором наглядно показывается, как пользоваться токовыми клещами DT-266 и Fluke 302+, достаточно популярными на сегодняшний день:

DT-266

Fluke 302+

Вот и вся инструкция о том, как самому пользоваться токоизмерительными клещами. Как Вы видите, ничего сложного нет. Главное — соблюдать меры безопасности и внимательно подходить к измерениям. Надеемся, что наши советы и наглядная видео инструкция доступно объяснили Вам порядок действий!

Будет интересно прочитать:

samelectrik.ru

Токоизмерительные клещи. Устройство и виды. Как выбрать

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

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

Устройство и работа

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

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

  1. Измеряемый провод.
  2. Разъемный сердечник.
  3. Вторичная обмотка.
  4. Выпрямитель.
  5. Измерительная рамка.
  6. Шунтирующее сопротивление.
  7. Переключатель режимов.
  8. Рычаг.
Токоизмерительные клещи состоят из трех основных элементов:
  • Рабочая часть: прибор для измерения, обмотки трансформатора, магнитопровод.
  • Изолирующая часть: от упора рукоятки до рабочей части.
  • Рукоятки: от края клещей до упора.

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

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

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

Разновидности
Токоизмерительные клещи разделяют на два типа по рабочему напряжению и устройству:
  • В электроустановках до 1 кВ, одноручные.

  • В электроустановках 2-10 кВ, двуручные.

 

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

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

По типу индикатора токоизмерительные клещи разделяются на:
  • Аналоговые. Имеют стрелочный дисплей со шкалой.

  • Цифровые. Оснащены жидкокристаллическим экраном.

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

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

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

По виду измеряемого параметра цепи электроизмерительные клещи разделяют на:
  • Фазометры.
  • Ваттметры.
  • Ампервольтметры.
  • Амперметры.
  • Мегаомметры.

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

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

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

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

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

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

Рекомендации по выбору

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

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

Рекомендации и правила пользования

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Способы измерения тока

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

Прямой способ

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

К достоинствам прямого измерения можно отнести:
  • Точность измерений, которая зависит от класса и качества прибора.
  • Простота и легкость выполнения измерений.
К недостаткам этого способа относятся:
  • Нет возможности производить замеры очень больших величин токов из-за конструктивных особенностей.
  • Один прибор может производить измерения только в подключенной к нему цепи.
  • Невозможно измерить параметры цепи без ее разрыва.
Непрямой способ

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

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

Преимуществами индуктивного способа являются:
  • Мобильность измерений.
  • Возможность производить замеры без разрыва цепи.
  • Можно измерить большую величину тока, в отличие от прямого способа.
  • Безопасность.
К недостаткам индуктивного способа относятся:
  • Большая погрешность измерений при малых измеряемых параметрах.
  • Невозможность проведения измерения в труднодоступных местах.
Похожие темы:

electrosam.ru

Токоизмерительные клещи: как пользоваться, предназначение

В практике прокладки, ремонта или замены электрических кабелей часто возникает потребность проверить предельную мощность, которая передаётся кабелем. Для этой цели можно применить мультиметр или тестер, фиксируя значение силы тока при помощи щупов, подключаемых последовательно с измеряемым участком цепи. Однако это не всегда удобно: обе руки работающего заняты, надлежащая электробезопасность измерений не соблюдается, да и подходящего места для размещения мультиметра можно не найти. Лучше воспользоваться токоизмерительными клещами.

Принцип действия

Для чего предназначены токоизмерительные клещи

Они  представляют собой разновидность электрического тестера с широкими губками, которые могут зажимать электрический проводник. Первоначально они разрабатывались как универсальный инструмент для измерения переменного тока. Однако по мере совершенствования своей конструкции в составе клещей появились входы для приёма измерительных проводов и другие датчики, которые поддерживают широкий диапазон измеряемых величин. Незаменимые в качестве контрольного инструмента, зажимы измерителя облегчают работу в ограниченных пространствах и позволяют работать с проводниками под напряжением без прерывания цепи. Являясь высокоточным измерителем, клещи не могут быть изготовлены в неспециализированных мастерских или своими руками.

В измерительных клещах реализуется принцип магнитной индукции, который позволяет  определить значение тока  бесконтактным способом.  Электрический ток, протекающий через проводник, наводит вокруг него магнитное поле. Поскольку полярность часто меняется, то при этом происходят динамические колебания магнитного поля, которые пропорциональны силе тока.

Все типоразмеры токоизмерительных клещей работают с использованием эффекта Холла — наличия поперечного напряжения, возникающего при помещении проводника в магнитное поле. Внутри корпуса находится трансформатор, который  определяет интенсивность магнитных колебаний, преобразуя их значение в показание силы переменного или постоянного тока. Поэтому, даже при небольшом значении возникшей разности потенциалов, датчик обнаружит магнитное поле.  Это напряжение, которое пропорционально току, затем усиливается и измеряется (смотреть рисунок 1). Таким образом измеряются очень мощные токи.

Рисунок 1. Схема измерения переменного тока

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).

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 тока

Рисунок 3. Принцип работы катушки Роговского

Измерение с помощью катушки Роговского имеет несколько преимуществ:

  1. С её помощью можно измерять токи в увеличенном диапазоне значений — от 100 мА до 100 кА и даже более.
  2. Сама катушка гибкая, тонкая, легкая и прочная.
  3. Поскольку магнитные материалы отсутствуют, катушки Роговского не могут насыщаться и, следовательно, обладают высокой способностью выдерживать большие нагрузки.
  4. Невосприимчивость к постоянному току.
  5. 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.

Основные функции

Измерительные клещи доступны с рядом функций, которые облегчают получение точных показаний и обработку результирующих данных. Среди таких функций:

  • Истинное среднеквадратичное значение. Поскольку переменный ток меняет направление несколько раз в секунду, он представляется синусоидальной волной. Амплитуда волны постоянно изменяется в течение периода, поэтому результаты измерений могут в разные моменты времени немного различаться. Встраиваемая функция True-RMS (среднеквадратичное значение) преобразует сигналы переменного тока в сигналы постоянного тока эквивалентного значения для более стабильных и точных показаний;
  • Регистратор данных. Его назначение — хранить данные во внутренней памяти, с возможностью последующего вызова;
  • Ingress Protection Rating. Функция классифицирует и оценивает степень защиты корпусов от проникновения влаги и инородных тел. Чем выше класс защиты, тем в более широком диапазоне сред могут использоваться токоизмерительные клещи;
  • Последовательные порты. Они являются средством  передачи данных со счетчика на компьютер, где может происходить дальнейшая обработка результатов. Общие интерфейсы включают Ethernet, USB, FireWire или RS-232;
  • Пусковое устройство: функция обеспечивает пользователям точное измерение сильных скачков тока, которые имеют место в двигателях во время их запуска. Это измерение необходимо при устранении таких неполадок, как нежелательные отключения устройств защиты от перегрузки по току.
  • Дисплей автоматического выбора диапазона. При этом автоматически устанавливается правильный диапазон измеряемых величин, избавляя пользователей от необходимости регулировать начальное положение переключателей.

Вид рабочей панели токоизмерительных клещей представлен на рисунке 4.

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:

  1. Требующийся диапазон измерений.
  2. Какими должны быть размеры и конфигурация зажимов/челюстей.
  3. Какой класс защиты требуется.
  4. Какой должна быть точность измерения.
  5. Каким набором аксессуаров комплектуется устройство.
  6. 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 DT202

Рисунок 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  сети

Рисунок 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.

Видео по теме

profazu.ru

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о