Токоизмерительные клещи постоянного и переменного тока, чем они отличаются и какие лучше всего выбрать

Измерительные клещи тока

30 октября 2019
Время на чтение:

При проведении измерений напряжения, вольтметр или мультиметр должен подключаться к определенному участку электрической цепи параллельным образом, а при измерении силы тока, амперметр располагают последовательно. Поэтому для замера силы тока производят искусственный разрыв цепи и подключают к нему устройство для измерений.

Чтобы упростить и ускорить процесс, используют токоизмерительные клещи, работающие по абсолютно другому методу. Они позволяют произвести замер интенсивности электромагнитного поля, которое всегда появляется вокруг любого проводника. В этом материале будут разобраны токовые клещи постоянного тока, каков принцип их работы и какие виды токовых клещей бывают.

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).

Электроизмерительные клещи

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В прошлых статьях мы с Вами познакомились с изолирующими клещами. Сегодня я подробно расскажу Вам про электроизмерительные клещи.

Прошу не путать эти два словосочетания, потому что это не одно и тоже. Впрочем, Вы сами сейчас убедитесь в этом.

Электроизмерительные клещи применяются для измерения величины тока в электроустановках напряжением до 10 (кВ), а также для измерения величины напряжения в электроустановках до 1000 (В) без разрыва контролируемой цепи.

Электроизмерительные клещи относятся ТОЛЬКО к основным средствам защиты в электроустановках до и выше 1000 (В).

Конструкция электроизмерительных клещей

Как выглядят электроизмерительные клещи, наверное, представляет практически каждый электрик.

Электроизмерительные клещи имеют встроенный трансформатор тока. У трансформатора тока магнитопровод является разъемным.

В качестве первичной обмотки служит проводник с измеряемым током. В качестве вторичной обмотки используется электроизмерительный прибор.

В настоящее время существуют большое количество электроизмерительных клещей различных типов и моделей. В зависимости от типа и модели клещей, электроизмерительный прибор бывает, как аналоговый (стрелочный), так и цифровой.

В данной статье в качестве примера я привожу электроизмерительные клещи М266 из своего перечня инструмента. Они мне нравятся своей простотой и надежностью.

Электроизмерительные клещи до 1000 (В) состоят из рабочей части и корпуса. В качестве рабочей части используется:

В качестве изолирующей части клещей используется сам корпус с упором и рукояткой.

Электроизмерительные клещи выше 1000 (В) состоят из:

• рабочей части
• изолирующей части
• рукоятки

В качестве рабочей части клещей используется магнитопровод, обмотка и электроизмерительный прибор, который бывает, либо съемным, либо встроенным в электроизоляционном корпусе.

Изолирующая часть электроизмерительных клещей выше 1000 (В) должна иметь длину не менее 38 (см), а рукоятка — не менее 13 (см).

Если честно, то мне ни разу не приходилось применять электроизмерительные клещи выше 1000 (В) в живую.

Испытания электроизмерительных клещей

Во время эксплуатации электроизмерительных клещей необходимо проводить им электрические испытания. Согласно Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках (ИПИСЗ), Приложение 8, периодичность испытаний электроизмерительных клещей составляет — 1 раз в 2 года (24 месяца), а продолжительность испытаний — 5 минут.

Испытательное напряжение 40 (кВ) подается между магнитопроводом и временным электродом, который установлен около ограничительного упора со стороны изолирующей части. Это относится к электроизмерительным клещам до 10 (кВ).

Для клещей до 1000 (В) испытательное напряжение 2 (кВ) подается между магнитопроводом и основанием рукоятки.

Как пользоваться?

Основное правило. Пользоваться электроизмерительными клещами до 10 (кВ) допускается ТОЛЬКО в диэлектрических перчатках.

При проведении замеров параметров цепи, электроизмерительные клещи требуется держать на весу. Запрещено наклоняться к электроизмерительному прибору клещей для снятия показаний.

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.

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.

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.

Правильная эксплуатация

Как и любой инструмент, предназначенный для работы с электрическими сетями и цепями, клещи требуют базовых знаний об их устройстве и соблюдения конкретных правил:

• Техника безопасности при проведении электромонтажных и измерительных работ в электрических установках. Эти правила общие для каждого электрика и не требуют знаний инструмента. В них рассказывается: во что должен быть одет человек, чем должен пользоваться, а что оставить в раздевалке или на земле. Если не соблюдать общие требования, то человек подвергает риску собственную жизнь и здоровье окружающих, это может привести к административному наказанию или выговору со стороны работодателя.
• Второй не менее важный документ, с которым знакомятся электрики – инструкция по эксплуатации. Ее необходимо полностью прочитать и запомнить главную часть. Так человек сможет уверенно пользоваться измерительным инструментом и будет знать последствия плохой эксплуатации.

Порядок измерений

Замеры проводятся в определенном порядке, на это редко влияет производитель и тип конструкции:

• Разведение губок происходит за счет нажатия на соответствующую клавишу;
• Проводник размещают на выбранном участке и зажимают клещи;
• Последний этап – считывание и запись показаний.

Правильное проведение замеров в цепях постоянного тока

Клещи, которые изготовлены на основе трансформатора, способны проводить замеры только переменного тока в конкретном диапазоне. Это обусловлено принципом функционирования главного элемента. Для того чтобы измерить постоянное значение, применяют противоположное оборудование, которое специально разрабатывалось для этих целей.

Аппарат для измерения постоянного напряжения, часто применяют, когда необходимо измерить эффект Холла. Информацию собирает специальный датчик, который располагается внутри изделия.

Большая часть дешевых, а также некоторые дорогие приборы обладают небольшой точностью. Поэтому при замерах следует устанавливать проводник точно по центру. Такими действиями человек сможет увеличить точность измерения. Этим способом пользуются все профессионалы, потому что это единственный вариант, чтобы снять фактические значения с минимальным отклонением.

Пример использования токовых клещей

Приведем пример того, как пользоваться токоизмерительными клещами при измерении нагрузки в сети 220 В.

Например, мы хотим измерить потребляемую мощность электрического чайника;

устанавливаем переключатель в положение A

;

• токовыми клещами обхватываем одиночный проводник;
• снимаем показания;
• полученную величину силы тока умножаем на напряжение в сети 220 В.



Так, если прибор показывает 7,16 А, то потребляемая мощность составит:

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.

Диапазон

Диапазон измерителя очень важен. Он определяет, от каких и до каких значений тока мы можем применить устройство

Некоторые клещи способны измерять даже очень большие значения тока

Однако давайте определим, что важно больше — высокая точность или область применения. Часто оба эти параметра не идут рука об руку, и если вы даже найдёте инструмент с приемлемым диапазоном, его цена будет достаточно высокой

Точность

Точность клещей определяет, какую максимальную погрешность измерения может выдать прибор во время работы. Чем больше точность, тем результат будет ближе к реальному значению. Точность счетчиков указывается в процентах. Например, если измерять значение 100 А и иметь погрешность 5%, то фактическое значение тока может варьироваться от 95 до 105 А.

Измерение частоты тока

Клещи часто позволяют измерять частоту переменного тока. Это чрезвычайно полезно при поиске проблем с гармонической составляющей. Интересной и полезной функцией является также запоминание конкретных измерений или минимальных, максимальных и средних значений при серии измерений. Обновление максимальных и минимальных измерений происходит автоматически по мере их выполнения.

Измерение сопротивления

Измерение сопротивления также является важной функцией измерителя. Измерение непрерывности позволяет проверить, закрыта ли цепь или открыта. Таким образом, мы можем быстро узнать о повреждении цепи или ее необнаруженном закрытии/открытии

Некоторые счетчики также имеют звуковое оповещение

Таким образом, мы можем быстро узнать о повреждении цепи или ее необнаруженном закрытии/открытии. Некоторые счетчики также имеют звуковое оповещение.

Измерение емкости

Еще одна интересная особенность — измерение ёмкости. Эту функцию можно найти в более современных измерителях

Эта функция позволяет понять, потребляет ли двигатель достаточное количество тока при запуске от конденсатора

Стандарт IEC: При выборе измерителя необходимо руководствоваться мерами предосторожности по стандартам безопасности ISO/ESC, которые определяют категории напряжения, в котором допустимо проводить измерения

Как пользоваться токовыми клещами?

Чаще всего люди связанные с электроникой для своих измерений используют обычный мультиметр. С помощью него можно измерить такие значения как, напряжение, силу тока, сопротивление. Некоторые приборы так же меряют частоту и емкость конденсаторов. Однако пользоваться обычными щупами не всегда удобно, а иногда и невозможно, на помощь приходят токовые клещи.

Преимущества токовых клещей

Недостатки токовых клещей

• Точность измерения не 100-процентная.
• Значения зависят от того как расположить прибор относительно провода.

Как измерить токовыми клещами ток в цепи?

Относительно обычного мультиметра разница совсем небольшая. Разница только в принципе измерений. Однако всегда можно подключить обычные щупы и пользоваться прибором как обычно.

Для измерения тока клещами необходимо:

1. Выставить диапазон измерений.
2. Нажать на клипсу сбоку, тем самым открыв клещи.
3. Обхватить ОДИН провод.
4. Расположить прибор боком относительно провода.
5. На дисплее появится значение.

Как измерить нагрузку сети?

Для этого необходимо:

1. Помереть напряжение в сети (обычно от 210 до 240 вольт).
2. Произвести замер тока на участке цепи.
3. Умножить показания друг на друга. Например в сети 220В и нагрузка 3А, 220 * 3 = 660Вт.

Как измерить малый ток — полезная «хитрость»

На корпусе прибора показаны пределы измерений, ниже которых он не реагирует. Можно ли все-таки измерить эти малые токи? В принципе, да. Для этого необходимо увеличить мощность электромагнитного поля.

Если по проводнику идет мощность с 1 зарядом, то два таких провода дадут уже 2 заряда и так далее. Добиться этого можно простым способом. Клещи раздвигают, вокруг одной клешни обвивают провод столько раз, во сколько хотят увеличить его мощность.

Затем клещи закрывают и производят замер. Чтобы получить исконный результат, полученное число делят на число витков.

Этим же способом можно примерно замерить утечку тока, только в этом случае используют не один провод, а весь кабель. Как уже выше было рассмотрено, в этом случае происходит измерение не протекающего тока, а расхождение между током в фазном проводе и в нулевом.

При нормальных условиях эти токи должны быть равны, но если где-то плохая изоляция и часть тока «уходит» в землю, то в фазном проводнике ток будет больше, а в нулевом меньше. Эту разницу прибор заметит.

Погрешность

Это максимально допустимая ошибка, которая может возникать при определенных условиях эксплуатации. Другими словами, это показатель того, насколько близко измеренное значение соответствует фактическому.

Погрешность прибора обычно выражается в процентах от показаний. Например, если она равна 1 %, то для 100 ампер фактическое значение тока находится в пределах от 99 до 101 А.

В дополнение к погрешности в спецификациях может указываться, насколько изменяется показание в крайнем правом разряде измеряемой величины. Например, если погрешность указана как ± (2 % + 2), то для 100,0 А фактический ток находится в диапазоне 97,8–102,2 А.