Электроизмерительные клещи — виды, принцип действия, использование

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.

Виды

Сегодня на рынках электрооборудования можно найти великое множество вариаций и модификаций тококлещей. Однако, здесь не стоит руководствоваться принципом «лучше то, что дороже», ведь с самые дорогие модели вдоль и поперек напичканы великим множеством функций, о назначении которых не знают даже профессиональные электрики, не то, что простые обыватели. Для использования в быту, дома достаточно приобрести устройство, способное измерить ток, напряжение и сопротивление. Однако слишком экономить на таком девайсе не стоит, ведь можно напороться на низкокачественный китайский экземпляр, который может иметь высокую погрешность измерений, плохой корпус с неприятным запахом и торчащим клеем. Давайте разберемся, какие виды устройств можно найти в магазинах и для чего они могут быть пригодны.

Электроизмерительные клещи - виды, принцип действия, использование
Различные модели электроклещей

Высоковольтные токовые клещи

Конечно, в быту наиболее распространены модели тококлещей, которые способны измерять ток до 1 тысячи вольт. Однако, в промышленных условиях нередко появляется необходимость изучать параметры тока величиной выше 1000 В. Именно для таких ситуаций были сделаны высоковольтные тококлещи. По сути, их конструкция ничем не отличается от других моделей этих устройств, однако они имеют очень высокую и надежную изоляцию, чтобы защитить измеряющего человека от травм.

Токовые клещи с мультиметром

Этот девайс, пожалуй, самый современный из всех имеющихся на рынке электроприборов на данный момент. Этот как кофе 3в1, только из мира электричества! Этот небольшой прибор содержит в себе великое множество функций: он способен, помимо базового измерения тока, получать данные о напряжении, емкости, частоте, сопротивлении. В таких девайсах, как правило, минимальная погрешность измерения. Они могут измерять ток в очень широких диапазонах. Если существует необходимость наблюдения за формой сигнала, в этом устройстве предусмотрен аналоговый выход для подключения осциллографов.

Вам это будет интересно Проверка IGBT транзисторов

Электроизмерительные клещи - виды, принцип действия, использование
Клещи-мультиметры

Цифровые токовые клещи

Данное устройство отличается высокой степенью автоматизации. Имеется в виду, что оно способно само определять необходимые режимы в зависимости от внешних условий, а также устанавливать точные пределы измерения. Как правило, они имеют бесконтактный тестер напряжения и цифровой удобный дисплей с функцией подсветки, изготавливаются в надежном прорезиненном корпусе.

Некоторые из таких девайсов способны также, как и предыдущий тип, получать данные о напряжении, емкости, частоте, сопротивлении, температуре, скважности, проверять диоды, производить «прозвонку» цепей. Имеют функцию «Data hold»: можно сохранять полученные измерения после открытия клещей, вести журнал данных

Работают от обычных батареек, имеют очень небольшой размер и вес (порядка 200-300 грамм). Прекрасно подходят для электромонтажных работ.

Тококлещи со стрелочным индикатором

Такие электроклещи можно по праву называть праотцами всех вышеописанных подвидов. В этом устройстве впервые был использован принцип трансформатора для измерения постоянного и переменного тока. В них место удобного цифрового дисплея данные отображаются на стрелочной механический панели, из-за чего они значительно проигрывают в удобстве и простоте использования. Однако, они имеют маленькую погрешность измерений, из-за чего не потеряли свою популярность и конкурентоспособность на рынке в наш век цифровых устройств.

Электроизмерительные клещи - виды, принцип действия, использование
Стрелочные тококлещи

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Ток, протекающий по единственному проводнику

Электроизмерительные клещи - виды, принцип действия, использование

При измерении тока протекающего по одному проводнику
, необходимо выбрать режим измерений, путем установки переключателя в необходимое положение, и подключить токовые клещи к измеряемому проводнику. При необходимости, сделать это нужно с использованием кнопки разжатия магнитопровода.

В том случае, если токоизмерительные клещи выводят на информационный экран цифру «1», следует сменить положение переключателя режимов на более высокое значение.

Ток, протекающий по нескольким проводникам

Электроизмерительные клещи - виды, принцип действия, использование

При единовременном измерении тока протекающего по нескольким проводникам
(например, силовой кабель), в магнитопровод токоизмерительных клещей требуется завести несколько проводников. При этом прибор будет производить измерения разностной величины тока, протекающего по проводникам. То есть, если производить измерения в однофазной сети, в которой имеется только «фазный» и «нулевой» провод, то прибор будет мерить ток утечки в нагрузке.

Измерение напряжения

Чтобы измерить напряжение, требуется подсоединить красный провод щупа к разъему для подключения щупов — «VΩ», черный провод щупа к разъему — «COM». Затем с помощью переключателя выбрать режим в соответствии с измеряемым диапазоном.

Щупы требуется подсоединить к источнику напряжения. На экране прибора отобразится полярность и измеряемое напряжение.

Измерение сопротивления

При измерении сопротивления щупы подсоединяются к токовым клещам так же, как в случае с измерением напряжения
. Переключатель необходимо установить в положение «Ω». При сопротивлении участка цепи, на котором производится измерение, менее чем 50 Ом прибор просигнализирует звуковым сигналом.

Популярные статьи  Как спрятать провода в квартире: способы, советы, идеи декорирования

Принцип работы токовый клещей

Принцип работы токоизмерительных клещей одновременно сложный и простой. Если объяснить в нескольких словах, то для измерения тока классическими клещами используют трансформатор тока.

Помещенный в середину ферромагнитного кольца испытуемый проводник образует первичную обмотку. На этом же кольце намотана вторичная катушка. Когда по проводнику проходит ток переменной частоты, вокруг него образуются переменные магнитные поля. Эти поля пронизывают сердечник, наводя в нем Э. Д. С (электродвижущая сила).

Эта ЭДС пронизывает витки вторичной катушки и создает в ней некое напряжение. Далее это напряжение усиливается или сразу поступает на измерительный прибор.

Электроизмерительные клещи - виды, принцип действия, использование

В цифровых приборах полученный сигнал обрабатывается встроенной в прибор микросхемой и выдает требуемый вывод измерения, будь то сила тока, частота, напряжение или другие показания. Если совместно с клещами используется мультиметр, то в корпусе прибора размещена другая микросхема, а на самом корпусе размещены клеммы для щупов.

Такие приборы относительно просты в изготовлении и стоят дешевле других видов. Однако у них есть существенный недостаток – ими невозможно произвести измерение постоянного тока.

Почему невозможно? Трансформация происходит только с меняющимися величинами, для напряжения и тока лучшим вариантом будет синусоидальная форма – плавно меняющаяся величина во времени. В постоянном токе таких изменений нет, поэтому по магнитопроводу движения э. д. с. не будет.

Что же поможет измерить постоянный ток? Это датчик Холла. Не вдаваясь в подробности, рассмотрим эффект Холла.

Если через плоский проводник пропускать ток, он будет проходить по всей поверхности проводника, но если перпендикулярно поверхности подвести магнитное поле, то носители заряда будут отклоняться к одной из сторон проводника.

Электроизмерительные клещи - виды, принцип действия, использование

Благодаря такому отклонению на боковых сторонах проводника появится разность потенциалов. Если эти разности соединить проводником, то через него пойдет электрический ток.

На этом принципе работает датчик Холла. Вокруг проводника, по которому проходит ток, образуется электромагнитное поле, независимо от того используется постоянное или переменное напряжение.

Это поле воздействует на датчик и создает в нем электрический ток, который поступает на микросхему и обрабатывается ею. При изменении направления движения магнитного поля будет меняться и направление движения электрического тока в датчике.

Функции

Этот многофункциональный прибор выполняет несколько функций:

  1. Измерение фактической нагрузки в сети. Для этого клещами захватывается одна жила и прибор автоматически подсчитывает текущую нагрузку.
  2. Проверка мощности отдельных токоприемников. Если вы не уверены в том, что мощность того или иного прибора соответствует данным в его паспорте или просто не знаете ее, то с помощью клещей реально можно выяснить фактическое потребление электроэнергии.
  3. Проверка точности средств учета электроэнергии. Допустимая погрешность бытового счетчика электроэнергии составляет 2%, а клещей – в 4 раза меньше. Существуют токоизмерительные клещи с точностью 0,1%. Функционал клещей позволяет измерять количество затраченных Ватт за определенное время. Сопоставив эти данные с данными счетчика вы сможете увидеть реальную картину подсчета электроэнергии.

Практически все токоизмерительные клещи снабжены функциями цифрового мультиметра и имеют в своей конструкции места для подсоединения щупов.

Что учитывать при выборе устройства

При выборе электроизмерительных клещей нужно исходить из следующего:

  1. Какие проводники нужно обследовать: высоковольтные линии, промышленные кабели или проводку стандартной электрической сети.
  2. Частота использования прибора.
  3. Ограничение финансовых возможностей для приобретения той или иной модели токоизмерительных клещей.
  4. Диапазон измеряемых характеристик тока (сила, напряжение, сопротивление, мощность).
  5. Эргономика клещей.

Токоизмерительные клещи позволяют получить сведения о протекающей электроэнергии в кабеле или проводе, не отключая электросеть от источника тока и не нарушая целостности электросети.

Принцип действия

Клещи на основе трансформатора тока

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

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.

Популярные статьи  Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Меры безопасности при работе с токоизмерительными клещами

При работе с токовыми клещами

, как и при работе с любым другим инструментом, следует придерживаться определенных мер безопасной эксплуатации. Поэтому работая с этим прибором запрещается:

  • превышать величину перегрузочной способности прибора, указанную для определенного диапазона измерений;
  • смена положения переключателя диапазонов измерения при нахождении токоведущего проводника в объятиях клещей-магнитопровода;
  • проводить измерения сопротивления в схеме под напряжением;
  • трогать, прикасаться к незадействованным разъемам токоизмерительных клещей, в то время когда они подключены к токоведущим элементам.

Как пользоваться токовыми клещами

Принцип работы токовых клещей

Основная задача электроизмерительных клещей измерение тока без разрыва проводника, современные приборы обладают функциями измерения напряжения, емкости, температуры, мощности и т.д. Принцип измерения основан на токовом трансформаторе или эффекте Холла.

Токовые клещи, работающие на принципе трансформатора тока, измеряют только переменный ток, т.к. трансформатор не пропускает через себя постоянный ток. Первичная обмотка это провод, обхватываемый токовыми клещами, а вторичная внутри токовых клещей с токовым датчиком. Обхватить несколько витков одного проводника, то на вторичной обмотке ток во столько же раз увеличится. Это удобно для измерения небольших переменных токов, при этом нужно разделить полученное значение тока на количество витков. Внешне токовые клещи, работающие на трансформаторе тока, отличаются отсутствием насечек на губках и диапазона постоянного тока.

Токовые клещи, работающие на эффекте Холла, измеряют и постоянный и переменный ток. Принцип работы на эффекте Холла основан на измерении напряжения на гранях полупроводниковой пластины, через которую протекает постоянный ток, помещенной в магнитное поле перпендикулярно к ней. Магнитное поле образуется вокруг проводника, который обхватили токовыми клещами. Изменение тока в проводнике, вызывает изменение магнитного поля вокруг проводника, что вызывает изменение напряжения на чувствительном элементе Холла. Напряжение чувствительном элементе преобразуется и выводится на экран в виде значения тока

Для токовых клещей, работающих на эффекте холла, важно располагать проводник перпендикулярно к губкам токовых клещей

Измерение тока

Для работы на нашем приборе APPA 133 выберем режим переменного тока А

обхватим один провод. Выбор диапазона измерения в APPA 133 автоматический, в других приборах возможно необходимо выбрать диапазон. Если размещать проводник не перпендикулярно или не по рискам, то погрешность показаний увеличивается до 3 %.

Для измерения броскового переменного тока необходимо выбирать режим «inrush current», например в случае измерения пускового тока электродвигателя. Для измерения макс мин тока выбираем соответствующий режим. При включенной печке максимальный ток 8,47 А.

Если обхватить сразу два провода, то токовые клещи покажут ноль, т.к. сумма токов двух проводников с разной полярностью равна нулю. Если показания прибора не ноль, то имеется ток утечки или значение находится в пределах погрешности прибора. При измерении нескольких проводов одновременно значение тока будет суммой токов всех проводов. Утечка тока может проявиться например, если вода из крана бьет током, нужно проверить ток утечки электрического бойлера.

Измерение напряжения

Для измерения постоянного и переменного напряжения выставим переключатель на V. Наш прибор имеет автоматический выбор диапазона, а так же позволяет измерять частоту. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах. У APPA 133 имеется защита от высокого напряжения более 1000 В.

Видим напряжение 221,1 В, частота 49,97 Гц.

При включенной печке видим что напряжение упало до 211,1 В, частота не изменилась. Произошло это из-за того что сечения проводов не хватает на мощность печки, что вызывает перегрузку и нагрев проводов. Необходимо поменять провода на более толстого сечения.

Измерение потребляемой мощности

Полная мощность (В*А) равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. Реактивная мощность (Вар) равна произведению напряжения и тока, умноженному на синус угла сдвига фаз между ними. Если нет потребителей с реактивной мощностью (двигатели, трансформаторы), то полная мощность нагрузки будет равна активной. Активная мощность вычисляется в приборе по формуле произведение напряжения на ток. Если прибор не позволяет измерять мощность, то полученный ток умножим на 220 В и получим мощность нагрузки. Для измерение активной мощности с помощью APPA 133 переводим переключатель W

. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах. Вставляем щупы в розетку и обхватываем проводник.

Активная мощность потребления компьютера 28 Вт, а при включенной печке потребляемая мощность повысилась до 1728 Вт (

=211,1 В * 8,47 А). В APPA 133 так же можно измерить коэффициент мощности, отрицательное значение говорит о емкостном характере нагрузки (ток опережает напряжение), положительное значение говорит о индуктивном характере нагрузки (ток отстает от напряжения).

Выбрать токовые клещи можете в каталоге.

Технология пользования

Как пользоваться токовыми клещами, можно узнать из прилагаемого руководства по эксплуатации прибора. Документация такого характера обязательно прилагается к измерительному устройству. Сам порядок обращения с инструментом довольно прост. Клещами охватывают проводник и снимают выходные данные прибора. Однако здесь есть свои хитрости и нюансы.

Популярные статьи  Схема параллельного подключения лампочек в цепи

Полезные нюансы проведения измерений

Иногда при измерении небольших токов возникает трудность снятия показаний клещей-мультиметра. Небольшая сила тока не может быть зафиксирована по причине недостаточной чувствительности измерительного устройства.

Для этого был придуман простой способ получения данных в этих условиях. Делают это так:

  1. Провод посередине длины сгибают на небольшом участке вдвое;
  2. Полученную петлю продевают в проём магнитопроводов 2 или 3 раза.
  3. В результате в окне прибора оказывается несколько проводов.
  4. Переключатель мультиметра устанавливают в положение минимального диапазона измеряемой величины.
  5. Полученное число на дисплее прибора делят на количество проводников, находящихся в окне инструмента. Это будет реальная величина силы тока в одном проводе.

Дополнительная информация. Следует учитывать то, что такой способ снятия показаний допускает большую погрешность измерения. Единственный плюс – это быстрое получение замера силы тока исследуемого кабеля.

Назначение и виды токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи — пожалуй, единственный инструмент, позволяющий измерять ток в цепи, не разрывая ее. Различаются они по устройству, функциональности, максимальному измеряемому напряжению и типу измеряемого тока (постоянный либо переменный). Так какими же могут быть наши клещи и как они работают?

Одноручные токовые клещи

Начнем, пожалуй, с известных многим одноручных клещей — по сути это мультиметр (чаще всего) с дополнительным токовым датчиком. Пользоваться такими клещами довольно просто — для этого достаточно перевести переключатель в режим амперметра, развести клещи и свести их, заключив проводник внутри кольца. Сила тока в этом проводнике высветится на цифровом индикаторе.

Для измерения силы тока в труднодоступных местах на некоторых моделях предусмотрена кнопка фиксации результата.

Такие одноручные клещи рассчитаны на сравнительно низкое (до 1000 В) напряжение и, в силу своей компактности и удобства в использовании, наиболее подходят для применения в бытовых условиях.

Помимо одноручных выпускаются также двуручные, предназначенные для работы с напряжением от 2000 до 10000 В.

Двуручные токовые клещи

Работать одной рукой с такими клещами уже не получится. Столь неудобная в применении конструкция придумана неспроста. Дело в том, что по технике безопасности токоизмеряющие устройства, предназначенные для измерений свыше 1 кВ, должны иметь длину изоляторов не менее 38 см, а рукояток — не менее 13 см. К счастью, в быту такие напряжения практически не встречаются, поэтому работать с двуручными клещами придется немногим.

Как уже было сказано, помимо максимального измеряемого напряжения, измерительные клещи различаются также по типу измеряемого тока. Каковы различия между ними и как узнать, для тока какого типа предназначен тот или иной прибор? Это на самом деле несложно — по маркировке на корпусе (сейчас имеются ввиду клещи высокого или хотя бы среднего качества, а не собранные в подвале на коленках). Так, на корпусе клещей, предназначенных для измерения переменного тока, будет проставлена маркировка AC, для постоянного же — DC (чаще — ACDC). Различия же в принципе работы. Токоизмерительные клещи для измерения переменного тока работают по принципу одновиткового трансформатора.

Токоизмерительные клещи для измерения переменного тока работают по принципу одновиткового трансформатора

В целом конструкция токовых клещей переменного тока проста. Они состоят из разводного магнитопровода с намотанной на него вторичной обмоткой, подключенной к амперметру. В роли первичной обмотки выступает измеряемый проводник, протекающий по которому ток создает переменное магнитное поле, передающееся через магнитопровод вторичной обмотки и возбуждающее в ней электромагнитную индукцию. Возникший в результате электрический ток как раз и измеряется амперметром. Данная схема объясняет принцип работы токовых клещей переменного тока, но как же работают клещи для измерения тока постоянного? Ведь, как известно, трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Сейчас мы получим ответ и на этот вопрос.

Для измерения постоянного тока используются уже другие принципы. Общеизвестно, что проводник, по которому протекает электрический ток, создает вокруг себя магнитное поле, и чем выше сила тока, тем более мощным это поле получается. Так вот, измерив это поле, можно получить представление о силе и даже направлении тока. Наличие и интенсивность магнитного поля определяется специальным датчиком (датчиком Холла). Клещи, оснащенные датчиком Холла, в отличие от трансформаторных, способны измерять как постоянный ток, так и переменный, а стоят незначительно дороже. Так что если придется выбирать, какие лучше приобрести, то рекомендуются именно они. Помимо своих непосредственных функций (измерение силы тока без разрыва цепи), многие современные клещи представляют собой полноценный тестер (мультиметр), позволяющий измерить напряжение, сопротивление, а также прозвонить участки цепи и проверить работоспособность некоторых радиоэлементов.

Но не стоит забывать также об аналоговых (стрелочных) клещах, которые, несмотря на все достоинства и удобства своих цифровых собратьев, все еще продолжают использоваться наряду с ними. Происходит это ввиду их менее высокой стоимости и способности работать без источника питания.

Теперь, зная, какими могут быть токоизмерительные клещи, можно перейти непосредственно к обзору. В сегодняшнем рейтинге будут участвовать 10 клещей различных производителей, разных ценовых категорий, но непременно имеющие высокие оценки пользователей. Позиционироваться клещи будут в порядке возрастания их качества.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: