Как выбрать токовые клещи: характеристики и советы по выбору

Как выбрать токовые клещи: характеристики и советы по выбору

Разновидности

По видам и разновидностям токоизмеряющие клещи классифицируются следующим образом.

Тококлещи со стрелочным индикатором. Исторически это первый измеритель, где применяется трансформатор для переменного напряжения. В состав такой системы входит меняющееся число витков, включённых во вторичную часть схемы.

По принципу работы тококлещи подразделяются на клещи для постоянного и для переменного тока. Постояннотоковые клещи не подходят для замеров на цепях и линиях с переменным напряжением. У «переменных» клещей всё наоборот – они одинаково хорошо подходят для постоянного и переменного тока.

Например, тококлещи, относящиеся к разряду профессиональных, позволяют работать не только с высоким напряжением до 1 кВ, но и оснащены функциями мегаомметра, позволяющего замерить сопротивление изоляции проводов. Омметр обладает внушительным диапазоном измерений – от 20 МОм. Мультиметр помещён в прорезиненный корпус с противоударными вставками, предохраняющими его от повреждения при случайном падении с высоты до 10 м, что позволяет быстро вернуться к работе с того места, на котором произошёл этот инцидент. Такова, к примеру, модель DT-360.

Высокомощные токовые клещи рассчитаны на значительные токи – до сотен и даже тысяч ампер. Они, например, способны выдержать мощный импульс пускового тока в момент запуска трёхфазного двигателя лифта в подъезде, а функция автоматического удержания (режим «Hold») в момент резких скачков тока и напряжения покажет «пик» такого импульса в амперах (и напряжение, в этот момент «просевшее» по вольтажу). Некоторые модели комплектуются также функцией ватт/варметра, частично заменяющего счётчик потребляемого электричества при бесконтактном мониторинге подходящей к зданию ЛЭП.

Если токовые клещи обладают мультиметром, в котором есть возможность записывать показания при колебаниях тока и напряжения, замеряемой реактивной мощности в системный журнал, то такой прибор – вклад в процесс автодиагностики возможных неисправностей линии или электросети. Такой прибор, кроме процессора, АЦП, оперативной памяти и микросхемы ПЗУ с микропрограммой, содержит чип для долговременного хранения данных – флеш-память.

Для удобства передачи данных на ПК и мобильные устройства, их обработки с помощью специальных приложений, в приборе предусмотрен интерфейс microUSB или беспроводная связь по Wi-Fi или Bluetooth. Но такой дополнительный комфорт может обойтись в 10 и более тысяч рублей за прибор. Для надёжности микросхемы на управляющей плате имеют защитную экранировку от наводок. Они все надёжно удалены, «отвязаны» от высоковольтной части схемы, через шунты которой проходит высокое напряжение в сотни вольт.

Все виды и разновидности токоизмерительных клещей, как выпускаемых в России, так и ввозимых из-за рубежа, на территории РФ попадают под ограничения ГОСТа №8.366-79 «ГСИ. Омметры цифровые. Методы и средства поверки», МИ-1202-86-ГСИ. Этот норматив и формирует основные требования, налагаемые на производство, испытания и поверку всей продукции, так или иначе сочетающей в себе цифровые омметры и токоизмерительные клещи. Для конкретных фирм, например, Fluke (США), действуют и другие ГОСТы, например, 22261-94 и 14014-91. Они распространяются на поверку и испытания мультиметров, также сочетающих в себе функции вольт- и амперметров.

Катушка Роговского и её применение в токоизмерительных клещах

В современных конструкциях рассматриваемых приборов имеются и другие датчики — вольтметры, омметры — которые повышают универсальность прибора. В частности, конструкции измерительных клещей, использующие катушку Роговского, пригодны для определения значений переменного тока, в том случае, если измерения ведутся в стеснённых условиях.

Катушка Роговского представляет собой  устройство, состоящее из гибкой спиральной катушки с проводом, который проходит через центр катушки на другую её сторону, так что обе клеммы находятся на одном конце (смотреть рисунок 3). Катушка должна быть обмотана вокруг проводника, где будет производиться замер. Протекание переменного тока в проводнике вызывает индукцию напряжения в катушке.

Рисунок 2. Схема измерения постоянного тока

Рисунок 3. Принцип работы катушки Роговского

Измерение с помощью катушки Роговского имеет несколько преимуществ:

  1. С её помощью можно измерять токи в увеличенном диапазоне значений — от 100 мА до 100 кА и даже более.
  2. Сама катушка гибкая, тонкая, легкая и прочная.
  3. Поскольку магнитные материалы отсутствуют, катушки Роговского не могут насыщаться и, следовательно, обладают высокой способностью выдерживать большие нагрузки.
  4. Невосприимчивость к постоянному току.
  5. Широкая частотная полоса пропускания, достигающая нескольких МГц.

Использование в токовых клещах катушки Роговского сопряжено и с рядом ограничений, например, обязательным присутствием внешнего источника напряжения, которое должно подаваться на интегратор. Однако самым большим недостатком является наличие фазового сдвига, зависящего, в свою очередь, от положения катушки (вертикального и горизонтального). Ошибку позиционирования нельзя компенсировать с помощью датчика, поэтому приходится подключать к разъёмам клещей дополнительные  измерительные провода Dewesoft.

Как устроены и работают токовые клещи и как ими правильно пользоваться

Для диагностики неисправностей в электрооборудовании или электроустановок часто необходимо провести измерение токов. Есть два варианта: воспользоваться амперметром или с помощью токовых клещей. 

Первый вариант можно сделать с помощью обычного мультиметра, но он плох тем что нужно делать разрыв цепи, а это не всегда возможно и не всегда удобно для проведения корректных измерений. 

Второй способ, токоизмерительные клещи, позволяет узнать ток в цепи не разъединяя её. В этой статье мы рассмотрим, как пользоваться токовыми клещами и как они устроены.

Устройство

Совет

Принцип работы токовых клещей основан на явлении электромагнитной индукции. Проводник, в котором измеряется ток, вводится в магнит провод, на котором намотана вторичная обмотка.

Измеряемый ток в этом случае называется первичным, а ток в измерительной катушке (вторичной обмотке) – вторичным. При этом его величина пропорциональна первичному току и его можно рассчитать.

Магнитопровод клещей состоит из двух частей, одна из которых подвижна, такая конструкция нужна для того, чтобы, раскрыв магнитопровод с помощью рычага, ввести проводник для измерений.

Аналогично работают и трансформаторы тока, но их магнитопровод цельный и надевается на шину или жилу кабеля.

Большинство же современных, даже самых дешевых моделей, способно измерять как постоянный, так и переменный токи. Измерение постоянного тока стало возможным благодаря использованию датчика Холла.

Также поддерживаются функции стандартные для мультиметров – измерение сопротивления, напряжения, частоты, прозвонка цепей, а иногда есть возможность подключения термопары для определения температур.

Итак, клещи для измерения тока состоят из:

1. Составного подвижного магнитопровода.

2. Основной части корпуса с дисплеем, селектором выбора пределов или выбора измеряемой величины (если пределы выбираются автоматически), а также разъёмами для подключения щупов, для работы в режиме Омметра, прозвонки или вольтметра.

Обратите внимание

3. Внутри корпуса расположена плата с микросхемами, иногда и с переменными резисторами для точной подстройки точности измерений.

Для измерения тока в труднодоступных местах некоторые клещи комплектуются дополнительным измерителем с гибким чувствительным элементом. Примером является продукция фирмы Fluke, он может идти в комплекте или продаваться отдельно.

Технология измерений

Для определения тока в цепи нужно ввести в раствор магнитопровода ОДНУ жилу проводника или токопроводящую шину. Чтобы раскрыть магнитопровод выжмите рычаг на торце клещей.

После введения проводника отпустите рычаг и магнитопровод закроется. На измерительном приборе должен быть выбран соответствующий предел измерения и режим, для переменного тока он обозначается так «I~», а для пистонного «I=».

Подробно процесс использования токоизмерительных клещей рассмотрен здесь:

Как пользоваться токовыми измерительными клещами

и здесь:

Примеры применения токовых клещей на практике

Как устроены и работают токовые клещи и как ими правильно пользоваться

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.

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.

Рекомендации по выбору

Чтобы никто из работающих впоследствии не стал жертвой поражения током и виновником аварии на электроустановке, придерживайтесь следующих рекомендаций.

  • За покупкой тококлещей обратитесь в специализированный магазин электротехники и электроники, где опытные консультанты вам подскажут, какие именно клещи подойдут для решения конкретных задач. Их опыт может предотвратить ошибки, последствия которых могут оказаться плачевными.
  • В первую очередь определитесь, с каким именно током вы будете работать. Маркеры AC/DC указывают на то, что инструмент – универсальный, DC – только для постоянного тока на линии, AC – только для переменного.
  • Определитесь, в каком диапазоне мощности вам предстоит работать. Возможно, ваш выбор – в цепях и на линиях с максимальной мощностью, скажем, до 25 кВт, тогда вам вряд ли понадобятся токовые клещи на мощность в 500 кВт, если в продаже есть изделие на 50-100 кВт.
  • Определитесь, каков диаметр проводов, на которых замеряется мощность. Возможно, вы будете работать на проводах с сечением до 15 мм2, тогда вам ни к чему увеличенные клещи, где размер сечения достигает 50-100 мм2, если на имеющихся в продаже указан размер в 15-25 мм2.
  • Если речь идёт о цифровых клещах или о модели устройства для постоянного тока, определитесь, как вам удобнее считать измеряемый ток: по показанию в миллиамперах, милливольтах или вольтах.
  • Убедитесь, что материалы изолирующих ручек, покрытия клещей не проводят ток. Это должен быть высококачественный пластик, резина или композит.
  • Проверьте гарантийный срок службы клещей, убедитесь, что в инструкции производитель указал параметры, диапазоны значений которых включают те, что вам нужны для безопасной и безаварийной работы.
  • Воздержитесь от приобретения клещей по слишком высокой цене – не все их функции вам могут пригодиться.
  • Если работа в основном производится в гаражно-бытовых условиях, а не на производстве, то отдайте предпочтение недорогим клещам, от которых требуется лишь успешное решение ваших конкретных задач. Клещи невысокого ценового диапазона оснащены функцией прозвонки линий и участков цепей.
  • Избегайте дешёвых китайских подделок, в которых пластик сильно «запашит». В некоторых участках таких же клещей могут быть лишние щели и трещины в диэлектрическом покрытии.
  • Если продавец имеет возможность протестировать прибор с токовыми клещами – убедитесь, что тот не превышает заявленную погрешность замеряемого тока, напряжения и сопротивления в тестовой линии.
  • Если вам предстоит производить замеры и испытания в электроустановках, вокруг которых присутствует излишняя влажность, повышенная или излишне заниженная температура, выберите изделие, которое соответствует конкретным запросам.
  • Ориентируйтесь на отзывы от реальных покупателей. Если вы подозреваете, что положительные отзывы могли быть написаны по заказу самого производителя с целью накрутить рейтинг изделия, ищите отзывы от других пользователей на похожих сайтах. Даже маркетплейс, на котором вы закажете такие клещи, не даст 100%-ю гарантию защиты от нереальных отзывов.
  • Для тонких проводов применяются облегчённые клещи. Если ваша работа не предполагает контакт прибора с напряжением более чем 220 вольт, а потребляемые токи едва ли превышают 20 А, то воспользуйтесь облегчёнными клещами, по сечению провода припаянного к клешням, равным шунту амперметра в обычном мультиметре.
  • Убедитесь, что в цифровом приборе батарейки (для питания мультитестера) заменяются легко и быстро.

Убедитесь, что прибор с клещами обеспечивает:

  • замер бросков тока и напряжения при запуске мощных двигателей;
  • автопереключение диапазонов измерений, что экономит время при замерах;
  • если дисплей достаточно велик и подсвечен – это позволяет работать на линии даже ночью.

Популярные модели

Разница в цене может быть обусловлена как использованием раскрученного бренда, так и материалами, применяемыми для изготовления прибора. Рассмотрим самые востребованные токоизмерительные клещи из представленных на рынке РФ.

Mastech 266

Mastech модель M266

Существует три модификации этих токовых клещей M266
, M266C
и M266F
. Дополнительные буквы С и F в названии моделей говорят о возможности измерения температуры и частоты. По форме, цвету и иным параметрам модели не отличаются.

Страна – производитель – Гонконг. Все токоизмерительные клещи серии М266
измеряют:

  1. Переменный ток — до 1000 Ампер;
  2. Переменное и постоянное напряжение — до 1000 Вольт;
  3. Сопротивление – до 2 Мом;
  4. Проверка диодов

Ко всем моделям поставляются качественные электрощупы с хорошим контактом в приборе. Удобная кнопка «Hold» для фиксирования показаний на экране под большим пальцем. Стоимость моделей:

M266 – 30$

;

М266С (с термометром) – 31,50$

;

М266F (с измерением частоты) – 31,50$

.

Ресанта DT 266

Клещи Ресанта DT 266

Китайские токоизмерительные клещи низкого качества, имещие ряд функциональных недостатков:

  • Щупы быстро ломаются в местах соединения кабеля и штекера.
  • Слабая пылезащита прибора приводит к загрязнению изнутри экрана. Если прибор используется в условиях повышенной запыленности – экран со временем становится нечитаемым.
  • Люфт при раскрытии клещей со временем приводит к неточному соединению губок, а это приводит к неточностям в измерениях.
  • Отсутствует подсветка экрана. Невозможно работать в помещении со слабым освещением.
  • Погрешность прибора не соответствует заявленной и составляет около 5%, что недопустимо для такого мультиметра.
  • Скорость реагирования очень низкая по сравнению с аналогами. Замер напряжения длится 2-5 секунд, замер силы тока – 6-8 секунд.
  • Мелкие обозначения на передней панели прибора. Сложно разобрать что именно написано. Краска, с помощью которой нанесены обозначения легко стирается и через полгода работы переключать можно только по памяти или глядя на инструкцию

В целом, прибор предназначен для использования только в условиях высоких напряжений, где нет необходимости в высокой точности измерений:

  1. Напряжение постоянное/переменное – 1000/750 вольт;
  2. Прозвонка соединений;
  3. Сопротивление – до 2Мом

Неоспоримым плюсом этой модели является цена 10,50$

, но учитывая, что срок службы такого прибора не превысит одного года активной эксплуатации, а за это время вам придется пару раз покупать к нему дополнительные щупы – удовольствия от его использования вы не получите.

Fluke 376

Клещи Fluke 376 с датчиком iFlex

Один из лучших приборов в данном сегменте. Американское качество разительно отличается от всего остального, представленного на рынке. Высокая точность измерений (от 0,1%), защищенность от пыли и приспособленность к работе в экстремальных условиях делают эти клещи самыми популярными среди профессиональных электромонтажников.

Особенностью прибора является специальный датчик iFlex – который поставляется в стандартной комплектации. С его помощью можно проверить ток в тех кабелях, из за сечения или расположения которых их нельзя схватить клещами. Датчик подключается в разъем снизу.

Использование iFlex для измерений

Прибор снабжается качественными электрощупами, которые подключаются к тому же разъему. Дисплей белый, показания считываются легко, присутствует подсветка и кнопка Hold, «замораживающая» показания в нужный для вас момент. Измерения:

  1. Переменный/постоянный ток – 1000 ампер;
  2. Ток с помощью датчика iFlex – 2500 ампер;
  3. Напряжение (переменное/постоянное) – 1000 вольт;
  4. Частота 5 – 500 герц;

Для замера больших токов, как правило, применяют бесконтактный метод, — особыми токовыми клещам. Токовые клещи – измерительное устройство, имеющее раздвижное кольцо, которым охватывают электропровод и на индикаторе прибора отображается величина протекающего тока.

Превосходство подобного метода бесспорно, — чтобы замерить силу тока нет нужды разрывать провод, что в особенности немаловажно при измерении больших токов. В данной статье приводится описание токовые клещи постоянного тока
, которые вполне возможно сделать своими руками

Adblock
detector