Клещи для измерения постоянного тока

Токовые клещи постоянного тока

Клещи для измерения постоянного тока

  1. Конструкция и основные виды токовых клещей
  2. Способы измерений токовыми клещами
  3. Конструктивные особенности токовых клещей
  4. Видео: как пользоваться токовыми клещами

Нередко возникает необходимость измерить постоянный или переменный ток, без разрыва электрической цепи. Для выполнения такой операции специально разработаны клещи токовые постоянного тока и аналогичный инструмент для переменного тока. Таким образом, осуществляется контроль над силой тока, потребляемой различными приборами и установками, однако все оборудование продолжает работать без остановки. Поэтому токовые клещи, наряду с мультиметром, являются наиболее востребованным инструментом, которым пользуется каждый профессиональный электрик .

Конструкция и основные виды токовых клещей

Основными элементами токоизмерительных клещей являются: магнитопровод специфической формы (1); кнопка управления магнитопроводом (2); переключатель способов измерения (3); дисплей (4); гнезда подключения щупов (5); кнопка, фиксирующая результаты измерений в памяти устройства (6).

Клещи для измерения постоянного тока

Токочувствительная часть прибора изготавливается из элементов повышенной чувствительности на основе датчика Холла. В других конструкциях может использоваться специальный трансформатор. Определенный тип анализатора, установленный в приборе, позволяет выполнять измерения переменного и постоянного тока или только переменного.

Клещи переменного тока получил наибольшее распространение, в основном из-за простой конструкции и низкой цены. В основе принципа действия таких клещей используется трансформаторное усиление сигнала. Порядок измерения очень простой. Проводник, на котором будет измеряться ток, заводится в раздвигающийся магнитопровод. Для катушки, намотанной на магнитопровод, данный проводник будет исполнять роль первичной обмотки трансформатора. Величина переменного тока, проходящего через проводник, оказывает влияние на значение выходного напряжения измерительного элемента. То есть, напряжение будет меняться, при соответствующих изменениях величины тока.

Клещи постоянного тока начали использоваться после того, как был обнаружен эффект Холла. В проводнике, по которому протекает ток, изменяется напряженность магнитного поля. За счет этого в точке измерения потенциала формируется соответствующий магнитный поток. Это привело к разработке специального датчика, чувствительного к постоянному и переменному магнитным полям. Этот датчик обеспечивает дополнительное преимущество токовых клещей в виде быстродействия. Это позволяет точно устанавливать даже короткие броски тока.

Способы измерений токовыми клещами

Измерять ток, протекающий в проводнике, можно разными способами. Наибольшее распространение получило измерение электрического тока, протекающего по одному проводнику. Измеряемый проводник необходимо завести в клещи, расположенные под прямым углом, относительно плоскости проводника. Далее на приборе нужно выставить соответствующий диапазон измерений. Полученное значение тока выводится на дисплей.

Клещи для измерения постоянного тока

Другой вариант заключается в возможности одновременного измерения тока, протекающего сразу по нескольким проводам. В этом случае измеряется разница величин, протекающих по ним токов.

Если требуется измерить малые величины тока, в этом случае допускается усиление сигнала, поступающего на датчик. С этой целью на магнитопровод измерительного устройства наматывается проводник. Определение реального значение тока определяется делением значения тока, выведенного на дисплей, на число витков проводника.

Конструктивные особенности токовых клещей

В зависимости от конструкции и назначения существует несколько видов токовых клещей.

Клещи для измерения постоянного тока

  • Устройства со стрелочными индикаторами. Эти приборы одни из первых стали оборудоваться трансформаторными измерительными системами, где используется изменяющееся количество витков во вторичной цепи. Преимуществом таких клищей является их низкая стоимость, а также диапазон рабочих частот, позволяющий добиваться точных результатов измерений действующей величины тока. В качестве недостатка следует отметить слишком узкий диапазон частот. Стрелочный индикатор очень чувствителен к ударам, которые могут привести к снижению точности измерений.
  • Приборы с цифровыми индикаторами. В большинстве современных измерительных устройств имеются микроконтроллерные системы, предназначенные для обработки сигналов. Это значительно упрощает считывание полученных данных, дает возможность пользоваться автоматической калибровкой диапазонов измерения. Все измеренные величины токов могут записываться в память прибора. Данные устройства очень простые в обращении, однако измерения тока, по форме отличающегося от синусоиды, недостаточно точные.
  • Конструкция токовых клещей с возможностью подключения к осциллографу и мультиметру. За счет этого существенно расширяются возможности этих устройств. У таких клещей на корпусе отсутствует дисплей для индикации измеряемых сигналов. Сочетание двух приборов позволяет получать высокоточные результаты измерений. Недостатком является необходимость использования в процессе работы дополнительного прибора для индикации.

Во многих случаях современные токовые клещи постоянного тока представляют собой универсальные устройства, с помощью которых можно измерять напряжение. сопротивление и другие параметры электрической цепи.

Что такое токовые клещи, для чего они нужны и как ими пользоваться

Клещи для измерения постоянного тока

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.

Клещи для измерения постоянного тока

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.

Клещи для измерения постоянного тока

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.

Клещи для измерения постоянного тока

  • 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.

Клещи для измерения постоянного тока

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.

Клещи для измерения постоянного тока

  • 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.

Клещи для измерения постоянного тока

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.

Клещи для измерения постоянного тока

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.

Клещи для измерения постоянного тока

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.

Клещи для измерения постоянного 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.

Токоизмерительные клещи и их применение

Для измерения силы тока предназначены приборы, называемые амперметрами. Но есть один недостаток, затрудняющий их использование при измерениях на действующем электрооборудовании: нужно отключить нагрузку и в разрыв одного из проводников подключить прибор. После этого амперметр потребуется удалить из тестируемой цепи, для чего напряжение снова снимают. А что делать, если отключать электрооборудование нельзя?

Обойтись без переключений в силовых цепях при измерениях позволяет использование для этой цели токоизмерительных клещей. Это – специальный прибор, позволяющий безопасно работать на действующем оборудовании. Рассмотрим, что такое токоизмерительные клещи и как ими пользоваться.

Основой принципа действия этого прибора является устройство измерительного трансформатора, состоящего из магнитопровода и двух обмоток: первичной и вторичной. По первичной протекает измеряемый ток, а во вторичной – величина, меньшая первичной в известное прибору количество раз. Отношение величины первичного тока к вторичному называется коэффициентом трансформации. Понижать измеряемое значение необходимо для того, чтобы с ним могли работать цифровые или аналоговые преобразовательные устройства прибора.

Первичной обмоткой токоизмерительных клещей является сам проводник, по которому протекает измеряемый ток. Он обхватывается разъемным магнитопроводом, размыкающимся при нажатии пальцем на рычаг прибора. Вторичная обмотка находится внутри клещей.

Так как невозможно создать измерительное устройство, охватывающее весь необходимый диапазон значений без потери точности, прибор имеет несколько пределов. Точность большинства клещей общего применения невысока – 1,5-4% от измеряемого значения. Этого достаточно для поиска неисправностей, но при проверке правильности показаний других приборов (например, электросчетчиков) токоизмерительных клещей недостаточно. Для этой цели используются более сложные приборы: вольтамперфазометры, имеющие класс точности не ниже 0,5.

  • цифровые, имеющие жидкокристаллический дисплей;
  • аналоговые, имеющими стрелочный указатель.

Аналоговые токоизмерительные приборы более наглядны: по движению стрелки легче уловить изменения тока нагрузки, возникающие при работе электрооборудования. Но недостаток их более существенен: для снятия показаний нужно произвести расчет цены деления, умножить на их количество. При переключении предела измерений цена деления изменяется. При падении или ударах повреждается стрелочный механизм, и прибор приходится выкидывать. Цифровые приборы более устойчивы к механическим повреждениям.

В труднодоступных местах работать аналоговым прибором сложно. Цифровые же клещи имеют кнопку для фиксации показаний: «HOLD». Если дисплей не виден или для снятия показаний требуется приблизиться к токоведущим частям на опасное расстояние, нажатием на эту кнопку данные фиксируются на дисплее и могут быть рассмотрены в комфортной обстановке.

Токоизмерительные клещи не выгодно изготавливать только для измерения тока. Обычно они выполняют все функции, доступные современным мультиметрам. Это измерение напряжения, сопротивления, температуры, проверка диодов и транзисторов. прозвонка цепей. Точнее будет сказать, что современные цифровые мультиметры иногда дополняются токовыми клещами, так как полученное устройство все равно называется мультиметром. Его переключатель пределов измерений выбирает не только предел, но и род тока, а на корпусе имеются гнезда для подключения щупов с проводами.

Такая конструкция удобна при эксплуатации: работник держит в руке измерительный комплекс, помогающий решить в электроустановке любую задачу, и которым удобно пользоваться.

Измерения в электроустановках напряжением выше 1000В

Эти приборы применяются для измерения токов в промышленных электроустановках. Они не имеют дополнительных функций, снабжены стрелочным или цифровым индикатором. Главная их особенность: способность выдерживать рабочее напряжение электроустановок (6 кВ, 10 кВ, 35 кВ), для которых они предназначены.

Токоизмерительные устройства для работы на шинах высокого напряжения снабжены съемными изолирующими рукоятками, при помощи которых их подносят к объекту измерений. Этими же рукоятками происходит размыкание и замыкание магнитопровода. Измерение тока в электроустановках выше 1000 В опасно, поэтому дополнительно работники обязаны пользоваться диэлектрическими перчатками, ботами, ковриками и средствами защиты лица и глаз. Правда, необходимость измерений возникает нечасто, так как обычно ток контролируется в таких электроустановках стационарно установленным электрооборудованием.

Клещи для измерения силы постоянного тока

При помощи измерительного трансформатора можно измерить только переменный ток. К воздействию постоянного тока он безразличен, так как эффект трансформации возможен только в случае, когда измеряемая величина меняется во времени по синусоидальному или любому другому закону. В цепях постоянного тока используется другое устройство – датчики Холла.

Проводник создает вокруг себя магнитное поле, напряженность которого пропорционально зависит от величины тока в нем. В это поле под прямым углом помещается тонкий полупроводник, на который также подается ток, называемый током возбуждения и имеющий стабильную величину. На концах полупроводника возникает напряжение, прямо пропорциональное напряженности поля и, соответственно, измеряемому току.

Для датчика Холла не имеет значения, какого вида магнитное поле – переменного или постоянного. Поэтому он используется для измерения переменного и постоянного токов. Измерительными клещами для постоянного тока дополнительно можно определить и его направление (полярность).

Измерение тока клещами

А теперь – о том, как клещами правильно измерить ток.

Вначале требуется определить, какого рода ток придется измерять – переменного или постоянного, и оценить его максимальную величину. Исходя из этого, нужно выбрать предел. Если максимально возможное значение измеряемого параметра предугадать не удается, переключатель ставится на максимально возможную величину.

Теперь надо выбрать место для подсоединения прибора. При измерениях проводник должен располагаться в центре магнитопровода, перпендикулярно его плоскости. К тому же он должен быть один: если захватить два проводника и более, то прибор измерит суммарный ток, протекающий по всем проводникам. Частный случай – при попытке замерить ток, поместив в магнитопровод двухжильный провод с нагрузкой, показания токоизмерительных клещей будут равны нулю. При этом будут сложены одинаковые токи, идущие по фазному и нулевом проводнику в разных направлениях. В такой ситуации, если прибор что-то и покажет, так это ток утечки, существующий в этой цепи за местом измерения.

Требуемый для измерений провод иногда оказывается уложенным в пакет вплотную к другим, пристегнут стяжкой к поверхности, ныряет в кабель-канал или за стенку. Потребуется либо удалить его крепления, либо аккуратно вытянуть, насколько это возможно. При этом желательно отключить напряжение питания, а если это невозможно – быть максимально аккуратным, работать инструментом с изолированными рукоятками или в диэлектрических перчатках.

Еще одно препятствие при измерениях – малая длина проводов после разделки кабеля, не позволяющая просунуть магнитопровод прибора. В этом и других похожих случаях поможет маленькая хитрость. Если провод подключен к коммутационному аппарату (автоматическому выключателю, рубильнику, клемме), то ток, измеренный в этой же фазе до и после устройства, будет одним и тем же. Поэтому измерить его можно не на отходящем кабеле, а на проводе, подходящем к аппарату, к которому он подключен.

В цепях, где предполагается измерение тока клещами в процессе эксплуатации, провода при подключении к выводам устройств при монтаже петлеобразно изгибают. Так подключаются электросчетчики, электродвигатели.

Итак, в выбранном месте установлены токоизмерительные клещи. Отпустите рычаг магнитопровода и проведите измерение. При необходимости уберите их, смените предел и повторите замер. Следите за тем, чтобы магнитопровод четко и полностью замкнулся. Для этого отпускание рычага следует произвести резко, чтобы он щелкнул. При отсутствии щелчка проверьте, не попали ли в зазор соседние провода или другие посторонние предметы. Неплотное закрытие магнитопровода вследствие попадания в него мусора приводит к занижению результатов измерений или нулевым показаниям клещей при наличии тока в цепи.

При измерениях постоянного тока при необходимости обратите внимание на его полярность.

Магнитопровод клещей имеет изоляцию, защищающую работника от напряжения. Поэтому измерения можно производить даже на голых шинах. Но при этом нужно соблюдать правила электробезопасности и не прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Источники: http://electric-220.ru/news/tokovye_kleshhi_postojannogo_toka/2016-11-15-1117, http://yaelectrik.ru/elektroprovodka/tokoizmeritelnye-kleshhi, http://voltland.ru/instrument/tokoizmeritelnye-kleshhi-i-ix-primenenie.html

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Всё об электрике в доме
Добавить комментарий
Adblock
detector