Токоизмерительные клещи: как пользоваться, предназначение

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.

Функции

Этот многофункциональный прибор выполняет несколько функций:

Измерение фактической нагрузки в сети. Для этого клещами захватывается одна жила и прибор автоматически подсчитывает текущую нагрузку.
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.
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.

Как пользоваться токоизмерительными клещами?

Пользоваться данными устройствами очень легко. Конструкция токовых клещей позволяет проводить измерения на действующей электроустановке без каких-либо дополнительных монтажных работ и без разрыва цепи электропитания. Это является их огромным плюсом. Для измерения необходимо установить переключатель в нужное положение, обхватить клещами провод и зафиксировать показания тока.

Главная трудность в таких измерениях заключается в выделении отдельного одиночного проводника. Если клещами обхватить весь провод (фазный и нулевой проводники), то вы получите сумму токов, протекающих по обоим жилам. В идеале тут должен высветиться нуль, так как токи протекающие по фазному и нулевому проводникам равны по величине, но противоположны по направлению. Как показано на фотографии ниже вы ничего не узнаете и так измерять ток нельзя. Хотя если в таком положении клещи покажут какое-либо значение тока отличное о нуля, то это будет означать, что в данной цепи есть утечка, равная полученному значению.

Поэтому необходимо найти место, где данные проводники разделяются, и где есть возможность подлезть клещами. Например, в распределительном щитке в месте подключения фазы к автоматическому выключателю. К сожалению этого сделать можно не везде. Это является их небольшим минусом, но возможность измерения без разрыва цепи его полностью перекрывает, по крайней мере в моей деятельности.

Я работаю в связевых помещениях, где категорически запрещено обесточивать оборудование связи, поэтому токовые клещи являются единственным устройством, которым возможно померить ток и посчитать потребляемую нагрузку.

Как они устроены и какие бывают виды читайте в статье: Что такое токовые клещи и зачем они нужны?

Ниже инструкция описана на моделе Fluke 302+. Это качественные и хорошие токоизмерительные клещи, но они могут измерять только переменный ток. Постоянный ток другими моделями клещей измеряются аналогично как и переменный, только необходимо переключить их в режим измерения постоянного тока.

Перед любыми измерениями убедитесь, что ваша модель токоизмерительных клещей сможет для этого подойти. На них указано максимальное значение тока, которое можно ими измерить. В моем случае это переменный ток до 400А. Хотя такие большие токи вы у себя дома не встретите и поэтому дома подойдут любые модели.

Также на самих измерительных приборах указывается категория безопасности. В моем случае на моделе Fluke 302+ имеется маркировка:

CAT III 600 V – это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения внутри оборудования при эксплуатации в составе стационарных систем напряжением до 600В, например распределительных панелей, фидеров и ответвлений, а также систем освещения крупных зданий.
CAT IV 300 V – это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения от оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300В, например электрического счетчика, установки воздушной или подземной системы общего пользования.

Инструкция как пользоваться токоизмерительными клещами

Находим место, где можно свободно обхватить клещами одиночный проводник.
Переводим ручку переключения режимов измерения в нужное положение. В сети переменного тока на указатель A~ или A_AC. В сети постоянного тока на указатель A- или A_DC. Данные обозначения дополнительно дублируются на дисплее. Напомню, что мои клещи функцию измерения постоянного тока не поддерживают и поэтому на них данного обозначения нет.
Нажимаем на кнопку раскрытия клещей.
Обхватываем нужный проводник и устанавливаем клещи перпендикулярно плоскости провода.
Отпускаем кнопку раскрытия клещей. Так замыкается цепь магнитопровода и происходит измерение тока.
Записываем полученное значение тока на дисплее. Если его плохо видно, то можно результаты измерения зафиксировать, нажав кнопку “Hold”. Потом можно убрать клещи и увидеть измеренное значение тока. Оно будет показываться на экране пока вы не нажмете снова кнопку “Hold”.

Выше я описал основные функции токоизмерительных клещей, т.е. измерение тока без разрыва цепи. Думаю, что все понятно.

Для универсальности данного прибора практически все производители добавляют в его конструкцию дополнительные функции. Это возможность измерения других параметров, таких как напряжение, сопротивление и т.д. Об этом я расскажу в следующей статье: “Дополнительные функции токоизмерительных клещей”.

Сегодня нам так не хватает улыбок:

Принцип действия и функциональность

Принцип работы прибора основан на законе электромагнитной индукции, по устройству в значительной степени схож с принципом действия обыкновенного трансформатора. Переменный ток измеряемого проводника внутри катушки трансформатора (Клещей) создает переменный магнитный поток, индуктирующий ЭДС во вторичной обмотке устройства, который замеряется амперметром или датчиком.

Схема измерения силы тока прибором с трансформаторным датчиком

В более современных устройствах применен полупроводниковый датчик Холла, основным отличием от устройства с трансформатором является то, что измеряемый проводник охватывается не замкнутой катушкой, а магнитопроводом, в разрыве которого размещен датчик Холла.

Схема измерения силы тока прибором с датчиком Холла

Современные приборы в зависимости от типа способны измерять переменный или постоянный и переменный ток (благодаря использованию датчика Холла), большинство из них обладают расширенным функционалом мультиметров и способны выводить численную информацию на дисплей. В зависимости от марки и производителя в измерителях реализовано множество дополнительных функции и конструктивных решений.

Меры безопасности

При работе с подобным оборудованием следует придерживаться общих правил безопасности по эксплуатации электроизмерительных приборов, несмотря на то, что использование токоизмерительных клещей — процедура безопасная. Запрещается превышать величину выбранного диапазона электротока и менять диапазон в процессе замера. Нельзя также держаться незащищенными руками за оголенные щупы, которые не защищены диэлектриком.

Лампа — пример устройства, работающего при переменном токе от 220 В

Перед началом пользоваться любым прибором следует тщательно изучить пособие по эксплуатации и все инструкции. Это помогает не только не подвергать себя опасности, но и продлить срок службы устройства

Это очень важно, поскольку в пособии описывается настройка прибора, режимы его работы, принципы его безопасного использования. Более того, в таких мануалах рассказывается, в течение какого срока и каким образом нужно делать калибровку устройства

Делается она в специализированных центрах, а нужна для повышения точности измеряемых параметров.

Вам это будет интересно Замер напряжения

Токоизмерительный прибор с защитными ручками для высоковольтных сетей

Таким образом, токоизмерительные клещи для постоянного тока — это удобный и практичный инструмент для определения силы электротока без размыкания проводов, как это делается в случае с амперметром или мультиметром. С его помощью можно в любой момент измерить электроток в автомобиле и его проводке, дома и на объектах прокладки, монтажа или обслуживания электрической сети.

Ремонт и настройка токоизмерительных клещей

Прежде всего, нужно отметить, что возможность починить токоизмерительные клещи имеется в случае не только наличия необходимых навыков работы с паяльником, но и познаний в электронике. Выйти из строя измерительный инструмент может по различным причинам:

падение с высоты и прочие механические повреждения;
неправильное включение прибора в цепь при измерении соответствующих величин, например, переключатель выставляется в режим измерения тока, а щупы подводятся к розетке для измерения разности потенциалов (напряжения);
окисление батарейки, которая заливает плату, выводя из строя детали.

Ремонт токоизмерительных клещей зависит от характера неисправности. Если из строя вышел конденсатор или резистор, то их можно заменить, используя паяльник или фен. Определить неисправный элемент можно визуально или путем проверки мультиметром. Если же из строя выходит микроконтроллер, то ремонтировать прибор не имеет смысла. В этом случае будет проще купить новые токоизмерительные клещи.

Относительно токоизмерительных клещей нужно отметить, что к каждой модели прилагается инструкция и соответствующее техническое описание. Между строк должны указываться значения погрешности. Их необходимо учитывать, чтобы получить точные показания. Иногда величина погрешности может быть больше, что также допустимо. В таком случае необходимо самостоятельно отрегулировать прибор, для этого на плате имеются соответствующие регуляторы. Ниже на фото показано, как они выглядят.

Ниже на видео подробный рассказ о том, нужно ли покупать токоизмерительные клещи, или можно обойтись мультиметром.

Подводя итог, нужно отметить, что научиться пользоваться токоизмерительными клещами не трудно, но при работе с инструментом обязательно соблюдайте технику безопасности. Хотя прибор исключает необходимость его включения в цепь, но в ходе измерений не исключена вероятность обрыва проводника, к которому можно коснуться рукой. Если работаете в сетях с высоким напряжением более 220В, то обязательно рекомендуется пользоваться диэлектрическими перчатками.

Принцип работы

Для чего нужны токовые зажимы

Это разновидность электрических тестеров с широкими губками, которые могут заблокировать электрический провод. Изначально они были разработаны как универсальный инструмент для измерения переменного тока. Однако по мере усовершенствования конструкции клеммы включали входы для приема измерительных проводов и других датчиков, которые поддерживают широкий диапазон измеренных значений. Зажимы для счетчиков, незаменимые в качестве испытательного инструмента, облегчают работу в ограниченном пространстве и позволяют работать с токоведущими проводниками, не прерывая цепь. Штангенциркуль, являющийся высокоточным калибром, не может быть изготовлен в неспециализированных мастерских или вручную.

В измерительных клещах реализован принцип магнитной индукции, что позволяет определять значение тока бесконтактным способом. Электрический ток, протекающий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Поскольку полярность часто меняется, возникают динамические флуктуации магнитного поля, которые пропорциональны силе тока.

Все стандартные размеры токовых 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 показатель силы переменного или постоянного тока. Следовательно, даже при небольшом значении результирующей разности потенциалов датчик обнаружит магнитное поле. Это напряжение, пропорциональное току, затем усиливается и измеряется (см. Рисунок 1). Таким способом измеряются очень сильные токи.

Рисунок 1. Схема измерения переменного тока

Как измерить ток с помощью трансформатора

Когда проводник проходит через клеммы устройства, ток течет через эти клеммы, служа железным сердечником силового трансформатора. Кроме того, ток поступает во вторичную обмотку, которая подключается через шунт входа счетчика. Благодаря соотношению количества вторичных обмоток к количеству первичных обмоток, намотанных вокруг сердечника, ток, поступающий на вход, намного меньше. Обычно первичная обмотка представляет собой проводник, вокруг которого зажимаются губки. Если вторичная обмотка имеет, например, 1000 витков, ток вторичной обмотки будет в 1000 раз меньше, чем ток, протекающий через первичную обмотку. Следовательно, 1 ампер в измеряемом проводе будет производить только 1 миллиампер на входе прибора. Увеличивая количество витков вторичной обмотки, можно легко измерить мощные токи.

Как измерить постоянный ток, если он протекает по проводникам с фиксированной полярностью? Здесь магнитное поле вокруг проводника не меняется, и записывать соответствующие показания обычным способом невозможно. Поэтому зажимы вокруг такого проводника закрываются с некоторым зазором (см. Рисунок 2).

Принцип действия клещей

Первые токоизмерительные приборы подобного рода представляли собой своеобразные трансформаторы, к которым подключался обычный амперметр. Сами прищепки, являющиеся видимой частью прибора, одновременно представляют собой первичную обмотку трансформатора. При помещении в нее проводника, по которому течет ток, из-за своего электромагнитного поля он будет индуцироваться на эту обмотку. После этого электроток пойдет на вторичную обмотку. С нее и будут сниматься показатели.

Процесс измерения электротока в щитке с помощью многофункционального аппарата АКТАКОМ — АТК-4001

Важно! Первые виды этих приборов были простым дополнением к измерительным приборам и помогали удобнее фиксировать измеряемый провод. Значения, которые показывал амперметр, приходилось рассчитывать дополнительно, поскольку требовалось учесть коэффициент трансформации

Еще один нюанс: работа только с переменным током, так как с постоянными значениями трансформаторы не работают

Значения, которые показывал амперметр, приходилось рассчитывать дополнительно, поскольку требовалось учесть коэффициент трансформации. Еще один нюанс: работа только с переменным током, так как с постоянными значениями трансформаторы не работают.

Вам это будет интересно Особенности обжимных клещей

Современные токовые клещи могут работать с любыми видами электротока, но для измерения постоянных значений вместо амперметра они используют датчик Холла, позволяющий фиксировать электромагнитное поле и его напряженность.

Устройство в комплекте с инструкцией по эксплуатации