Токоизмерительные клещи: критерии выбора и обзор лучших моделей.

Из-за чувствительности к магнитным полям датчики Холла перед измерением необходимо сбросить, нажав кнопку SEL или REL. Для проведения измерения необходимо вставить токоведущий проводник в магнитопровод.

Токоизмерительные клещи: разновидности, рекомендации по выбору и эксплуатации

Токоизмерительные клещи — это полноценный измерительный инструмент в арсенале электрика, такой же, как мультиметр, амперметр или барометр. Без токовых клещей потребовалось бы аварийное отключение, например, в отделении интенсивной терапии больницы, где коматозные пациенты подключены к аппарату искусственной вентиляции легких.

Для чего предназначены?

Токовые клещи используются для измерения тока в цепях постоянного и переменного тока с большими токами. Они также полезны для измерения сопротивления в цепи. Например, потребление тока в трехфазной сети 220-(380-)вольт в здании настолько велико, что часто превышает сотни ампер, особенно зимой.

Например, в деканате университета все 70 сотрудников во время обеденного перерыва включили чайники на своих столах на 7 минут. Чтобы проверить надежность и энергопотребление такой цепи в течение этих минут, ни один амперметр, не говоря уже о портативном мультиметре, не сможет выдержать такой ток.

Никто не собирается отключать электропитание здания, когда идут коммуникации и передача данных, а системы сигнализации, видеонаблюдения и пожаротушения должны быть включены постоянно. Токовые клещи необходимы для измерения тока в кабеле или в общей соединительной шине, через которую проходит кабель, не прерывая его.

Кроме того, если при явной периодической перегрузке время от времени срабатывает автоматический выключатель, измеряется ток, чтобы снизить нагрузку ниже ее пикового значения — дополнительная нагрузка, которая не так важна, может быть временно отключена.

Что измеряют токоизмерительными клещами?

Перед приобретением этого прибора важно решить, для каких целей предназначен клеммный измеритель.

Он представляет собой трансформатор с подключенным амперметром. Само устройство представляет собой первичную обмотку трансформатора. При присоединении проводника в обмотке индуцируется электрический ток за счет созданного электромагнитного поля. Затем ток поступает во вторичную обмотку катушки, показания которой считываются амперметром. Показания этого измерительного прибора преобразуются путем корректировки указанного на нем коэффициента трансформации. Поскольку трансформатор не работает с постоянным током, описанные токовые клещи предназначены для переменного тока.

Токовые клещи, выпускаемые сегодня, используются для измерения постоянного тока. Вместо амперметра для измерения наличия и напряженности электромагнитного поля используется датчик Холла.

С помощью этих приборов можно выполнить следующие измерения:

• нагрузку сети, имеющуюся в наличии по факту;
• точность показаний различного оборудования, предназначенного для учета электроэнергии, сравнивая показания на них с показаниями, полученными при измерении клещами;
• мощности бытовых и использующихся в профессиональной деятельности электроприборов.

Зажимы постоянного тока дороже своих аналогов переменного тока, но они более точны и имеют более высокий рейтинг качества.

При использовании в сочетании с цифровым мультиметром прибор избавляет пользователя от необходимости вычислять нужное значение, поскольку имеет встроенный калькулятор.

Принцип работы токоизмерительных клещей

Во всех методах основным принципом является измерение. Это относится как к мультиметрам для бытового использования (до 1000 В), так и для профессионального (свыше 1000 В). Бытовые клещи являются одноручными, в то время как профессиональные клещи обычно двуручные. Профессиональные клещи — это правильный выбор при работе с высоковольтными сетями.

Когда клещи подключены к мультиметру, они используются для измерений в этом диапазоне:

• обнаруживается провод для измерения электротока (обхват инструментом нескольких проводов при замере способствует получению неверного результата);
• подбираются диапазон и режим тестера — при неизвестном значении I измерения начинают с наибольшей шкалы;
• помещают в токовые клещи тот проводник, в котором необходимо измерить I (для достижения точного измерения провод размещают по центру перпендикулярно относительно корпуса прибора).

Режим измерения автоматический, а цифры отображаются на дисплее.

На простом примере можно показать, как проверить нагрузку в сети 220 В. Положение переключателя токовых клещей для измерения тока — AC 200, клещи обнимают проводник и затем производят измерение. Определяется произведение измеренного значения и напряжения. Вычисленное значение можно сравнить со значениями токоизмерительного клеща.

Разновидности

В зависимости от рабочего напряжения и устройства все модели токоизмерительных клещей делятся на следующие типы.

1. Одноручные – в электроустановках до 1 кВт. В конструкции они объединили рукоятку с изолирующей частью. Магнитопровод в этой разновидности раскрывается с помощью нажимного рычага. Работать этим прибором можно одной рукой.
2. Двуручные – в электроустановках 2-10000 вольт. Размер изолированной части у этой разновидности не менее 38 см, ручек – 13 см. Конструкция этих клещей предполагает работу двумя руками.

Существует также классификация токоизмерительных клещей в зависимости от типа дисплея:

• аналоговые – со стрелочным дисплеем, на котором нанесена шкала;
• цифровые – снабжены жидкокристаллическим дисплеем.

Аналоговые клещевые счетчики не утратили своей популярности, несмотря на появление современных цифровых счетчиков. Их главное преимущество — энергонезависимость. Аналоговые клещи более удобны в использовании и быстро реагируют на внезапные изменения значений тока.

Однако аналоговые приборы уступают цифровым в плане выходных данных, так как измеренное значение выдается только в градусной шкале.

В случае токового клеща с мультиметром можно записывать результаты измерений при колебаниях тока и напряжения, а также измеренную реактивную мощность в системный журнал. Помимо процессора, АЦП, микросхемы ОЗУ и ПЗУ с микропрограммой, такое устройство содержит также микросхему для долговременного хранения данных — флэш-память. Для удобства передачи данных на ПК и мобильные устройства, обрабатывающие их с помощью специальных приложений, устройство предлагает интерфейс microUSB или беспроводное соединение через Wi-Fi или Bluetooth.

Для обеспечения надежности плата управления оснащена помехозащищенным экраном. Все надежно «развязано» от высоковольтной части схемы, через шунты которой протекают высокие напряжения в сотни вольт.

Преимущества и недостатки токовых клещей

Преимущества

• измерение силы тока без разрыва цепи;
• возможность безопасной работы с высоковольтными сетями;
• большой выбор моделей с разными функциями;
• удобство при проведении измерений в труднодоступных местах.

Недостатки :

• зависимость точности измерений от правильности расположения прибора во время работы;
• неточность результатов при использовании дешевых моделей.

Популярные виды

Данное устройство выпускается в нескольких вариантах. Ниже приведен обзор основных типов клеммных измерительных приборов.

Читайте также : Насколько безопасно жить рядом с ТЭЦ?

Стрелочные приборы

Эта версия клеммметра является аналоговым прибором. В нем используется трансформатор с одной катушкой. Этот тип был одним из первых вариантов данного измерителя. К вторичной обмотке подключается измеритель тока.

Эти модели обеспечивают четкую процедуру измерения. Однако аналоговые модели излишне чувствительны к механическим вибрациям. В такой ситуации измеренные значения могут быть фальсифицированы. Чтобы избежать этого, во время измерения тока зажимной измеритель должен быть закреплен на жесткой поверхности.

Для получения правильного значения измеренное значение должно быть пересчитано с учетом коэффициента пересчета токовых клещей. Токовые клещи данного типа изготавливаются в соответствии с определенной частотой электрического тока.

Цифровые клещи

При использовании этого типа результат измерения отображается на экране. Важным преимуществом этого метода является то, что цифры уже пересчитаны до того, как они появляются на экране. Этот прибор может быть настроен на отображение мощности или тока.

Совмещённые с мультиметром

Этот тип прибора практичен, поскольку имеет встроенный мультиметр. Функциональность прибора определяется типом встроенного устройства. В этих моделях используется датчик Холла, который позволяет измерять параметры постоянного тока.

Высоковольтные токоизмерительные клещи

Они характеризуются тем, что выполняют измерения в сетях с напряжением свыше 1000 вольт. В этих устройствах используется более прочная изоляция. Иногда при использовании зажимов их устанавливают на диэлектрическую шину. Это не позволяет оператору слишком близко подойти к высоковольтным линиям. Такие клещи являются специализированными и используются только для работы с переменным током.

Преимущества и недостатки

Использование токовых клещей дает следующие преимущества:

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.

Читайте также: Автоматическое АПВ — АПВ.

Автоматические токовые клещи легко интегрируются в радиоизмерительные приборы.

При их использовании необходимо учитывать следующие недостатки:

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.

Преимущества токовых клещей значительно перевешивают их недостатки.

Процесс измерения

В этом разделе мы рассмотрим только измерения тока с помощью токовых клещей. Измерение напряжения и сопротивления с помощью токовых клещей происходит так же, как и с помощью обычных мультиметров.

Измерение тока, советы и рекомендации

Измерение тока с помощью токовых клещей очень просто: сначала вы выбираете, какой ток вы хотите измерять — постоянный или переменный — с помощью поворотного переключателя. Затем вы открываете зажим с помощью рычага и вставляете кабель, по которому течет измеряемый ток.

При измерении постоянного тока на дисплее отображается значение постоянного тока, при измерении переменного тока — действующее значение. При измерении переменного тока также важно отметить, что зажим может определить только один проводник. Если передний и задний проводники соединены (как в обычном кабеле с бытовой розеткой), магнитные поля компенсируются, и на дисплее отображается I = 0 A.

Если необходимо измерить небольшой ток, проводник можно несколько раз обмотать вокруг зажима. При этом показания тока умножаются в зависимости от количества витков. Чтобы получить правильное показание, необходимо разделить отображаемое значение на количество витков.

Диапазоны измерения

Токовые клещи в основном используются для измерения больших токов. Обычный цифровой мультиметр обычно может измерять ток силой I = 10 A не более 30 секунд, иначе прибор может быть поврежден. С другой стороны, с помощью таких зажимов можно непрерывно измерять гораздо большие токи. Типичные максимальные измеряемые значения достигают 600 A. С некоторыми приборами можно измерять даже четырехзначные амперы. Максимальное измеренное значение всегда указывается непосредственно на приборе.

Как работают токоизмерительные клещи

В основном существует два типа токоизмерительных клещей. Это клещи переменного тока (клещи Дитце) и универсальные клещи. Характерной особенностью обоих типов является мягкий магнитный сердечник, который можно открыть, как плоскогубцы, и пропустить через него проводник с измеряемым током. Магнитное поле, вызванное током, направлено на этот сердечник.

Клещи для переменного тока

Токовые клещи переменного тока основаны на принципе трансформатора. Проводник, по которому протекает измеряемый ток, является обмоткой, т.е. первичной обмоткой трансформатора. Переменное магнитное поле «захватывается» и приводится в движение сердечником, который соответствует сердечнику трансформатора. Магнитное поле движется по кольцу в сердечнике. В зависимости от частоты измеряемого переменного тока, переменное магнитное поле в сердечнике также соответствующим образом изменяет свое направление. Со стороны корпуса вокруг сердечника намотано большое количество витков, которые представляют собой вторичную обмотку трансформатора и на которых под действием переменного магнитного поля индуцируется напряжение. Измеряемый ток увеличивается на величину отношения «числа витков первичной обмотки» к «числу витков вторичной обмотки». Напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, затем оценивается электроникой прибора, преобразуется в соответствующее значение тока и отображается на дисплее.

С помощью универсальной измерительной клещи можно измерять как постоянный, так и переменный ток. Как и в случае с зажимами переменного тока, магнитное поле направлено на железный сердечник. Однако при постоянном токе отсутствует переменное магнитное поле, поэтому «дальнейшая обработка» поля отличается от принципов измерения предыдущего типа приборов. Здесь используется так называемый эффект Холла. Датчик Холла располагается в воздушном зазоре со стороны корпуса железного сердечника. Это позволяет обнаруживать статические магнитные поля, например, поля, создаваемые непрерывными токами. Датчик Холла выдает напряжение, которое пропорционально магнитному полю. Обычно используется несколько датчиков Холла, обычно три, чтобы обеспечить усреднение. Однако это напряжение очень мало и усиливается электроникой, а затем обрабатывается таким образом, чтобы его можно было преобразовать в соответствующее измеренное значение тока и вывести на дисплей.

Заключение

Несмотря на некоторые очевидные преимущества, токоизмерительные клещи не являются на 100% точными приборами. Когда требуются точные значения тока или напряжения, они достигают своего предела, для которого лучше использовать амперметр и вольтметр. Класс точности второй или третий, в зависимости от того, какая модель используется. Токовые клещи также следует использовать с осторожностью вблизи других сильных магнитных полей, например, других кабелей.

При покупке токовых клещей выбирайте поставщика с хорошей репутацией. Компания AnLan является лидером рынка в Российской Федерации с 2007 года. Продукция компании выгодно отличается от продукции других компаний своей низкой ценой и европейским качеством.