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.
- 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.
Популярные виды
Этот прибор выпускается в различных вариантах. Далее рассказано об основных разновидностях токоизмерительных клещей.
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.
Стрелочные
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.
Цифровые
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.
Токоизмерительных клещей на основе датчика Холла
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.
Высоковольтные токоизмерительные клещи
Принцип работы
Способность измерять большие переменные токи токовыми клещами основана на простом действии трансформатора. Когда клещи смыкаются вокруг проводника, ток находится в устройстве подобно железному сердечнику силового трансформатора, и течет по вторичной обмотке, подключенной через входной шунт. Значительно меньший ток подается на вход прибора из-за отношения количества витков вторичной обмотки к числу витков первичной. Обычно первичная обмотка представлена одним проводником, вокруг которого зажимаются клещи. Если вторичная обмотка имеет 1000 витков, то вторичный ток составляет 1/1000 часть первичного, или, в данном случае, проводника. Таким образом, 1 А трансформируется в 0,001 А или 1 мА на входе прибора. Такой метод позволяет легко измерять большие токи, увеличивая число витков вторичной обмотки.
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.
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.
Измерение тока
Измерение тока с помощью клещей Дитце производится в следующем порядке:
- Присоединяют рукоятки к прибору (для высоковольтных клещей).
- Включают питание прибора (у электронных моделей).
- Устанавливают с помощью переключателя необходимый ожидаемый диапазон измеряемого тока;
- Нажатием на специальную кнопку или на рукоятки (для высоковольтных клещей) размыкают магнитопровод и охватывают им провод с током при измерения необходимо охватить только один провод, иначе при охвате нескольких проводов прибор покажет алгебраическую сумму токов, пронизывающих окно магнитопровода, например, при охвате обоих проводов однофазного потребителя клещи покажут близкое к нулю значение тока (дифференциального тока, так как в такой паре проводов токи текут в противоположных направлениях и равны), а затем отпускают кнопку (или прекращают разведение рукояток — у высоковольтных клещей) — под действием встроенной пружины магнитопровод защелкивается и охватывает провод.
- Производят отсчёт показаний по шкале с учётом выбранного диапазона измерения.
- При необходимости производят коррекцию показаний на влияющие факторы.
Токоизмерительные клещи какой фирмы выбрать
Выбор тестера часто начинается с выбора компании-производителя. На сегодня брендов достаточно много: именитые и новые, отечественные и иностранные. Каждая фирма старается создать максимально удобный и надежный прибор для измерений, однако далеко не все они заслужили доверие пользователей.
Перед тем, как покупать токовые клещи, ознакомьтесь с продукцией этих лидеров:
- FLUKE. Бренд родом из США, специализируется на изготовлении и продаже различных измерителей – тестеров, пирометров, тепловизоров, термометров. Продукция компании – профессиональные приборы и аксессуары, упор сделан на точность, эргономику, долгий срок службы. Единственный минус бренда – малое распространение среди продавцов и высокая стоимость.
- CEM. Товары марки CEM – яркий пример китайского качества по доступным ценам. Тестеры достаточно точны, чтобы использоваться профессионалами, отличаются незамысловатым дизайном, частично урезанным функционалом, необходимым для экономии себестоимости.
- UNIT-T. Это один из крупных производителей детекторов напряжения. Пользователям предложены широкие линейки, всевозможные компоновки и сочетания функций. Среди продукции бренда каждый выберет себе подходящую модель, точно соответствующую потребностям. Как свидетельствуют различные обзоры от владельцев, качество более чем достойное, а жалоб на браки практически нет.
- Ресанта. Линейки тестеров у бренда больше похожи на сопутствующий товар, но ответственное отношение разработчиков дарит мастерам качественную, ремонтопригодную аппаратуру по рыночным ценам. У Ресанты широкая сеть сервисных центров и дилеров, их продукция доступна практически всем жителям страны. Положительный имидж компании обязывает учитывать интересы пользователей – есть обмен бракованных моделей, можно заказать комплектующие или проконсультироваться с консультантом, если потребуется ремонт.
- STAYER. Компания давно на рынке и поставляет широкий ассортимент товаров во все регионы. Среди продукции есть и токоизмерительные клещи. Модели тестеров от немецкой компании – это сочетание мощных технических характеристик, выносливости и неприхотливость, и все – по доступным ценам.
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.
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.
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.
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:
- Провод посередине длины сгибают на небольшом участке вдвое;
- Полученную петлю продевают в проём магнитопроводов 2 или 3 раза.
- В результате в окне прибора оказывается несколько проводов.
- Переключатель мультиметра устанавливают в положение минимального диапазона измеряемой величины.
- 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.
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).
Разновидности и способы измерения
Особенности применения и выбора измерительных трансформаторов тока
Существует три вида токоизмерительных клещей с собственными методами замеров – это трансформатор тока, эффект Холла и катушка Роговского.
Трансформатор тока
Трансформаторные электроизмерительные клещи используют для обследования токов промышленной частоты. Вторичная обмотка на разъёмном кольце прибора передаёт данные о величине индуцированной энергии на стрелочный или цифровой экран.
Эффект Холла
В своё время было замечено, что на гранях металлической пластины токопровода, помещенной во внешнее магнитное поле, возникает разница потенциалов. Это явление носит название – эффект Холла, по имени учёного, открывшего эту закономерность.
Цифровые датчики Холла заменяют собой трансформатор тока в клещах для измерения тока. Датчик выдаёт данные на дисплей прибора о наличии переменного магнитного поля. Сигналы проходят через логическую схему, и на экране отображается величина характеристики тока в цифровом виде.
Катушка (пояс) Роговского
Устройство устанавливается на приборах для измерения токов большой величины. Катушка – это сердечник в виде круга, на который намотана катушка из провода. В проём пропускают шину, подключённую к электросети. Пояс Роговского представляет собой особый вид трансформатора тока с воздушным сердечником.
Пояс Роговского
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.
Какие токоизмерительные клещи лучше купить
Как видно из ТОП-10 лучших моделей токовых клещей, иногда производитель оснащает устройства защитной функцией от перегрузки, комплектует их чехлами. Для работ на высоте полезен ударопрочный корпус. Не менее важен диапазон измерений, токовые клещи производительнее мультиметров, но предел напряжения или силы токов заметно разнится. Если в планах обслуживание промышленного оборудования или машин, максимальные значения вольтажа и ампеража должны превышать средние 600 В и 600 А. Подобные параметры есть в лучших профессиональных приборах – токоизмерительных клещах ЗУБР, EKF, FLUKE 302+.
Когда нет четкого представления, какие лучше и для каких работ клещи нужны, выбор стоит остановить на максимально функциональных моделях. Это убережет пользователя от расходов на новые приборы, если возникнет потребность в отсутствующих измерениях.
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.
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.
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.
Вопросы и ответы
| Какие материалы для данного прибора доступны на сайте АКТАКОМ? |
|---|
|
Для этого прибора после его регистрации на сайте АКТАКОМ с указанием серийного номера доступно для загрузки/прочтения: |
| Для чего предназначены разъемы L1, L2, L3 и COM на передней панели токовых клещей-ваттметра АСМ-2353? |
|---|
|
Входные разъёмы L1, L2, L3 и входной разъём COM используются для подключений измерительных проводов при определении переменного напряжения, частоты, активной, реактивной и полной мощности. Выбор фазы осуществляется с помощью кнопки SEL на передней панели прибора. На рисунке ниже – пример подключения прибора при измерении активной мощности по схеме «3 фазы 4 провода». |
| Имеется ли в АСМ-2353 индикатор активно-индуктивной или активно-емкостной нагрузки при измерении угла сдвига фаз? |
|---|
| Индикатора активно-индуктивной или активно-емкостной нагрузки в АСМ-2353 нет. Показания измерений фазового угла отображаются только в положительном диапазоне от 0 до 90 градусов. |
| Что означают символы на дисплее токовых клещей АСМ-2353? |
|---|
|
| Где найти методику поверки для прибора? |
|---|
| Методика поверки данного прибора включена в типовое РЭ на прибор. При необходимости ознакомления методику поверки можно прочитать на странице «Прочитать руководство по эксплуатации перед покупкой» раздела «Техническая поддержка» сайта. |
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:
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.
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.
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.
Измерение произойдёт в автоматическом режиме
Результат можно будет увидеть на дисплее прибора.
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
