Как пользоваться токоизмерительными клещами

При работе с электрическими устройствами иногда возникает необходимость провести измерение силы тока. Известно правило о том, что для этого амперметр необходимо соединить последовательно.

Содержание

Определение

Токоизмерительные клещи – позволяют узнать силу тока или другие характеристики без разрыва в электрической цепи. Этот инструмент работает по другому принципу – он определяет характеристики электрического тока на основании параметров магнитного поля.

Конструкция

В токоизмерительных клещах можно указать два основных рабочих узла:

1. В захватах находятся обмотки трансформатора.
2. В ручке имеется амперметр или другой измерительный прибор.

В обмотках трансформатора наводится электрический ток, характеристики которого определяет встроенный измерительный прибор. Нужно учитывать, что наведённый ток имеет другую величину по сравнению с первоначальным. Для получения точной величины требуется выполнить пересчёт.

Принцип работы

Если между захватами клещей расположить проводник, то изменение тока, проходящего по нему окажет влияние на окружающее электромагнитное поле. Оно индуцирует в обмотках трансформатора ток. Затем он со вторичной обмотки будет измерен встроенным амперметром.

Важно отметить, что получаемое значение силы тока, хотя и соответствует проходящему по цепи, но не равно ему. Корректировка показаний амперметра происходит с учётом коэффициента измерения прибора.

В работе токоизмерительных клещей долгое время существовало важное ограничение — они были способны работать только с переменным током, ведь магнитное поле создаётся только в этом случае.

Были созданы более совершенные модели. Теперь с помощью токоизмерительных клещей имеется возможность работать не только с переменным, но и постоянным током. В настоящее время существуют модели, в которых присутствует мультиметр, который на основе полученных данных определяет нужные характеристики, не требуя пересчёта.

Современные модели токоизмерительных клещей способны решать следующие задачи:

1. С их помощью возможно определить суммарную нагрузку электросети в квартире.
2. Можно определить силу тока в конкретном проводнике, являющемся частью электрической цепи. Измерение можно проводить, не вмешиваясь в работу схемы.
3. Можно определять мощность любого электроприбора в текущий момент времени. При необходимости возможно контролировать измерение этого параметра на протяжении нужного периода времени.
4. Можно проконтролировать домашнюю электросеть на предмет подключения со стороны посторонних людей.
5. Если имеется утечка тока на корпус прибора, то её можно определить с помощью этого инструмента.

Также читайте:  Оказание первой помощи при поражении электрическим током

Инструкция по использованию

Использование клещей для работы в ситуации, когда используется напряжение до 1000 Вольт ничем не отличается от тех, которые применяются в высоковольтных цепях. Далее будет рассмотрен порядок использования бытовых токоизмерительных клещей.

Использование рассматриваемого инструмента зависит от вида проводимых измерений. Обычно процедура выполняется следующим образом:

1. Нужно в электрической схеме определить, с какого провода будут сниматься показания. Нужно помнить. Что если клещами обхватить не один, а большее количество проводов, то в результате будет получен неправильный результат.
2. На тестирующем приборе требуется выставить нужный режим измерения. Его выбор зависит от поставленной задачи. При этом нужно будет определить не только вид измерения, но и необходимую шкалу. Если о ней не имеется информации, то выбирают самую большую.
3. Клещи сначала нужно раскрыть, а затем обхватить проводник. Важно обеспечить перпендикулярность его расположения плоскости, в которой расположены клещи. Желательно, чтобы при этом проводник располагался в центре контура.
4. Измерение произойдёт в автоматическом режиме. Результат можно будет увидеть на дисплее прибора.

Если ток имеет слишком маленькую величину и не получается его определить, то рекомендуется несколько раз его намотать на половинку клещей. В этом случае прибор измерит суммарный ток. Для получения нужной величины надо разделить это значение на количество сделанных витков.

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

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

Классификация

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

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

Популярные виды

Этот прибор выпускается в различных вариантах. Далее рассказано об основных разновидностях токоизмерительных клещей.

Также читайте:  Коэффициент трансформации

Стрелочные приборы

Этот вариант исполнения токоизмерительных клещей представляет собой аналоговый прибор. В нём применяется одновитковая разновидность трансформатора. Такого рода модели были одними из первых вариантов этого измерительного прибора. Амперметр подключён к вторичной обмотке.

Такие модели обеспечивают наглядность процесса измерения. Однако аналоговые модели излишне чувствительны к механическим колебаниям. В такой ситуации показания могут быть искажены. Чтобы этого избежать, токоизмерительные клещи необходимо во время измерения тока зафиксировать на жёсткой поверхности.

Нужно учитывать, что для получения нужных данных необходимо пересчитывать полученные данные с учётом коэффициента преобразования прибора. Токоизмерительные клещи такого типа выпускается с расчётом использования определённой частоты электрического тока.

Цифровые клещи

У этой разновидности результат измерений будет выведен на дисплей. Важным достоинством этого способа является то, что перед выводом цифры уже будут пересчитаны. Этот прибор можно настроить таким образом, чтобы отображать мощность или силу тока.

Совмещённые с мультиметром

Этот тип приборов удобен тем, что в него встроен мультиметр. Функциональность прибора определяется типом встроенного прибора. В таких моделях применяется датчик Холла, позволяющий проводить измерение параметров постоянного тока.

Высоковольтные токоизмерительные клещи

Их определяющей особенностью является выполнение измерений в сетях с напряжением более 1000 Вольт. В этих устройствах применяется более сильная изоляция. Иногда при их использовании токовые клещи устанавливают на диэлектрической штанге. Это позволяет оператору избежать слишком близкого приближения к высоковольтным проводам. Такие клещи являются специализированными и используются только для работы с переменным током.

Преимущества и недостатки

При использовании токоизмерительных клещей можно отметить следующие достоинства:

1. Компактность используемого инструмента и простота его использования.
2. Имеется возможность использовать этот инструмент для проведения замеров в высоковольтных цепях. Для этой цели используются специализированные модели.
3. Существуют различные разновидности таких устройств.

Также читайте:  Назначение диэлектрических перчаток в электроустановках

Такие клещи несложно интегрировать с радиоизмерительной аппаратурой.

При использовании можно столкнуться с такими недостатками:

1. Поскольку при измерении используются характеристики создаваемого проводом магнитного поля, то при различном положении проводника результаты измерений могут отличаться. Чтобы избегнуть такой неоднозначности рекомендуется располагать провод перпендикулярно плоскости расположения клещей.
2. Класс точности производимых измерений недостаточно высокий — второй или третий, в зависимости от конкретной модели.
3. Иногда речь может идти о дополнительной наводке магнитного поля, создаваемой другими электроприборами. Чтобы этого избегнуть, необходимо контролировать их возможное наличие.
4. Относительно простой принцип работы служит причиной изготовление некачественных вариантов таких инструментов.

Достоинства токоизмерительных клещей в значительной степени перевешивают их недостатки.

Требования к клещам

Необходимо использовать такой инструмент, который обеспечит нужный вид измерений и класс точности. Если есть необходимость в дополнительных опциях, то надо убедиться в их присутствии (например, будет лучше использовать дисплей большего размера). Важно убедиться, что приобретаемый экземпляр произведён известной фирмой, гарантирующей качество.

Проверка перед эксплуатацией

Для проверки достаточно произвести пробное измерение в соответствии с тем измерительным прибором, который встроен в клещи. Если результат соответствует предварительным данным — значит прибор исправен.

Как выбрать клещи

На рынке имеется много разновидностей токоизмерительных клещей, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант. Необходимо обратить внимание на следующее:

1. Исходить из своих потребностей. Нет смысла приобретать дорогой прибор с разнообразными возможностями, если в них нет необходимости.
2. Учитывать, что обычно такие клещи приобретают для того, чтобы определять силу тока, его частоту или прозванивать провода.
3. Убедиться в наличии полезных опций (возможность фиксировать результаты измерения нажатием кнопки, опция выставления ноля, автоматический выбор наиболее подходящего диапазона и другие).
4. Важно учитывать качество материала, из которого сделан прибор.

Нужно, чтобы использовались элементы питания, которые несложно приобрести.

Клещи для токоизмерения – это такие специальные устройства, которые повсеместно используются для замеров без потребности цепного разрыва, или же какого-либо дополнительного электрического контакта с ней. Вместо этого данное приспособление измеряет силу образовавшегося магнитного поля, которое и порождает ток.

Для корректной работы рекомендуется подбирать подходящий тип устройства, проверять их должным способом (о вариантах мы поговорим далее), а также примерно понимать принцип их устройства и работы. Рассмотрим основные нюансы.

Проверка токоизмерительных клещей

Дабы рассматриваемые нами клещи позволяли получать максимально корректный результат, очень важно проводить их соответствующие поверки. Они представляют собой перечни операций, осуществляемых для подтверждения соответствия прибора установленным нормам.

При проведении проверки осуществления определение погрешности, которая в итоге должна быть сравнена с допустимой. Последняя указывается в документации устройства.

Существует несколько типов поверкой токоизмерительный клещей, таких как:

1. Первичные поверки. Они осуществляются несколько раз – в процессе выпуска устройства, при его ввозе в другую страну или же после проведенных ремонтов.
2. Периодические поверки. Они являются плановыми. Проводятся такие исследования после истечения межповерочного интервала времени.
3. Внеочередные поверки. Их следует проводить либо же в случае потери документов на устройство, либо же после нарушения целостности прибора вследствие того или иного механического воздействия на него.
4. Инспекционные поверки. Они осуществляются непосредственно под метрологическим контролем. Для этого должно быть соответствующее решение государственного органа.
5. Экспертные поверки. Они проводятся только в том случае, если существуют определенные разногласия по поводу получаемых результатов прибора.

Нормы и периодичность испытания токоизмерительных клещей:

Напряжение электроустановок, кВ	Испытательное напряжение, кВ	Продолжительность испытания, мин	Переодичность испытания
До 1	2	5	Раз в 24 мес.
От 1 до 10	40	5

Результаты поверки обязательно вносятся в паспорт токоизмерительных приборов. Если устройство было признано таким, что непригодно к использованию, должно быть соответствующее извещение об этом.

Типы клещей

Существует несколько типов токоизмерительных клещей. Прежде всего их делят по конструкции и напряжению эксплуатации. В этом плане приборы встречаются таких видов:

• Одноручные токоизмерительные клещи. Они применяются по отношению к цепям, напряжение в которых явно не более чем 1 кВ. Такие приборы имеют вид небольшой по своим габаритам изолированной рукоятки. Для того чтобы осуществить раскрытие магнитопровода, достаточно использовать всего лишь одну руку. С ее помощью нужно выполнить нажатие на соответствующий рычаг.

• Двуручные клещи для токоизмерения. Их используют в сетях с напряжением от 2 до 10 кВ. Для того чтобы эксплуатировать такой прибор, понадобится сразу две руки, так как у него производитель предусмотрел две рабочие рукоятки. Длина их изолированных частей при этом весьма значительная – свыше 38 сантиметров.

По своему внешнему виду приборы тоже могут быть разными. На рынке присутствуют такие их модели, как:

1. Аналоговые токоизмерительные клещи. Они оснащены дисплеем со стрелкой, а также соответствующей ему измерительной шкалой. Для того чтобы подобные устройства работали, требуется соответствующий источник питания. Вследствие всех этих особенностей аналоговые приборы до сих пор пользуются спросом. Они быстро способны реагировать на изменения тока, предоставляя данные об этом весьма удобным способом.

1. Цифровые токоизмерительные клещи. Они оборудованы жидкокристаллическим экраном где и отражается определенное значение измеряемого тока. Для работы данного устройства обязательно необходимо использовать дополнительный источник питания.
2. Клещи высоковольтного типа. Данные приборы отличаются прежде всего своей улучшенной изоляцией. Она позволяет предотвратить воздействие напряжения электроцепи на человека, измеряющего ток.

Дополнительно стоит отметить, что на рынке присутствуют токоизмерительные приборы, оборудованные датчиком Холла. Это уже более усовершенствованный механизм, который дает возможность с высокой точностью проводить замеры постоянной компоненты.

Принцип работы токоизмерительных клещей в электрических цепях

Отличительной особенностью клещей считается то, что в цепях они функционируют таким же образом, как и одновитковые трансформаторы. Первая их обмотка – провод, который потребовалось проанализировать, а вот вторичная обмотка находится на приборе. Именно к ней подключается амперметр, предоставляющий пользователю возможность получения того или иного значения.

Для определения величины тока в начальной цепочке следует сразу узнать его максимальный уровень во вторичном типе обмотки. При этом принимается во внимание коэффициент трансформирования.

После того, как магнитопровод будет подключен к измеряемой сети, в нем возникает магнитное поле с переменным током. Именно он индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Ток, который появляется в этом месте, меряется корпусным амперметром. Его значение выдается после на экран.

Измерение клещами постоянного и переменного тока

Для измерения разных типов тока посредством клещей используется совершенно одинаковая методика. Главное – предварительно выбрать необходимый режим работы.

Перед тем, как пользоваться устройством, необходимо убедиться в том, что на прибор не влияют никакие посторонние источники напряжения.

К примеру, результаты устройства могут исказить некоторые асинхронные электрические двигатели, определенные виды трансформатора, аппараты для сварки, а также блоки питания (импульсные). Все они могут реализовать большие поля с электромагнитными волнами, что могут индуцировать наведенную ЭДС в магнитопроводе.

Для измерения тока при помощи клещей нужно:

1. Постановка ручки переключателя в необходимое положение.
2. Ввод проводника в пространство магнитопровода.
3. Считывание результатов из дисплея прибора.

Таким образом, никаких особых навыков или же знаний для работы с клещами не нужно. На более новых моделях есть особый датчик IFLex, что применяется для замеров в весьма стесненных условиях.

Если начать анализировать два проводника вместе, их магнитные потоки должны сложиться вместе. На дисплее будет отображен общий результат. К примеру, токи в фазе и нуле без наличия утечек являются равными по величине и противоположными по значению.

В таких ситуациях прибор должен показать нулевой результат. Если он имеет какое-то значение, можно говорить о серьезных проблемах в сети электричества.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Если вы хотите измерить и узнать значение потребляемой электроэнергии в сетях 220 В (в квартире, доме), то можно расчитать по формуле:

P = A ⋅ V ⋅ cosφ

где, cosφ = 1

Пример:

Вам нужно измерить нагрузку потребляемой электроэнергии вашей квартиры, дома или какого-нибудь электроприбора. Переключатель диапазонов ставим в положение АСА 200. Раскройте клещи и охватите один провод из дух (желательно фазу). Через мгновение прибор покажет какое то значение, например, 8 А.

По формуле вычисляем потребляемую мощность:

P = 8 ⋅ 220 ⋅ 1 = 1760 Вт = 1,76 кВт

Видео о том, как пользаваться токовыми клещами:

Токоизмерительные клещи – это удобный специализированные устройства, которые позволяют быстро и легко осуществить замеры тока. На большинстве устройств имеется кнопка, которая отвечает за фиксацию полученного результата. Это упрощает работу в стесненных местах, где невозможно постоянно следить за дисплеем прибора.

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 токаРисунок 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 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.

Видео по теме

<center></center>

Хорошая рекламаИспользуемые источники:

• https://ofaze.ru/teoriya/tokoizmeritelnye-kleshhi
• https://electromc.ru/tokoizmeritelnye-kleshhi/
• https://profazu.ru/provodka/instruments/tokoizmeritelnye-kleshhi.html