Работа с токовыми клещами. Для чего предназначены электроизмерительные клещи

Если наблюдается слишком низкий ток в проводнике, и измеритель не в состоянии его зафиксировать, существует способ, который поможет преодолеть эту проблему. Необходимо обернуть проводник вокруг одной из половинок клещей. В таком случае на дисплее станет видна общая сумма токов, и чтобы вычислить точное значение, нужно полученный результат разделить на общее количество витков провода.

Работа с токовыми клещами

Каждый человек, который проявляет интерес к домашним делам, вероятно, осведомлен о важности таких инструментов, как паяльник, дрель, строительный миксер или лобзик. Тем не менее, инструмент, о котором говорится в этой статье — клещи электрика, не так часто встречается в домах. Несмотря на свою редкость, этот прибор может стать верным помощником в хозяйстве. Он прост в использовании, однако многие люди не знают о его существовании и возможностях. Этот компактный прибор является не только незаменимым помощником, но и надежным помощником любого домовладельца.

Электроклещи применяется специалистами для быстрого и точного измерения различных характеристик электрического тока, таких как напряжение, мощность и предельные значения. Окружающая среда не нарушается – разрывать цепь или останавливать её функционирование не нужно. В зависимости от того, какие параметры вам нужно измерить, существует несколько типов клещей:

Измерительный прибор, независимо от комплектации — от самой элементарной до высококлассной — включает магнитопровод, кнопку фиксации показателей, переключатель для выбора диапазона измерений и дополнительных функций прибора, разнообразные разъемы для подключения дополнительных щупов и небольшой встроенный дисплей.

Наиболее распространены и удобны в использовании клещи-амперметры, которые предназначены для измерения параметров и характеристик переменного тока. Их также называют токоизмерительными. Давайте подробнее рассмотрим, для каких задач могут быть полезны токовые клещи.

Электроизмерительные клещи позволяют:

• Подсчитывать и контролировать фактические нагрузки в электрических сетях;
• Измерять мощность различных электрических приборов;
• Контролировать работу счетчиков электроэнергии и оценивать её потребление (например, для сопоставления показаний счетчиков).

Заметьте! Эти токовые клещи можно использовать при напряжении до 10 киловольт.

Принцип работы

Д даже самые простые устройства данного типа способны предоставлять бесконтактное измерение тока в проводниках. Их работа основана на принципах однообмоточного трансформатора, который включает первичную (обычно, шину или провод) и вторичную обмотки. Измеритель подключается к вторичной обмотке, расположенной на разъемном магнитопроводе. Провод, который обхватывают клещи, создает вокруг себя переменное магнитное поле, невидимое для обычного глаз, и именно этот параметр позволяет прибору производить измерения.

По завершении измерения тока на вторичной обмотке становится возможным вычислить величину тока, протекающего в проводнике, на основе известного коэффициента трансформации.

Принцип работы устройства заключается в следующем:

1. Н сначала необходимо правильно настроить прибор. С помощью переключателя на панели управления устанавливаем величину, которую собираемся измерять.
2. Открываем клещи с помощью скобы, вставляем в них проводник и закрываем устройство. Не забудьте, что данный инструмент может работать как с изолированными, так и с не изолированными кабелями.
3. Результат можно наблюдать на экране, расположенном на панели прибора.

Обратите внимание! Если работа ведется в труднодоступных местах, рекомендовано выбирать современные модели электроклещей, так как они оснащены специальной кнопкой для фиксации показаний. После того, как вы захватите измеряемый проводник и зажмете кнопку, при раскрытии клещей показания останутся запечатлены на экране устройства.

Данный прибор может измерять как переменный, так и постоянный ток благодаря встроенному датчику Холла. Это стало настоящим прорывом в области электротехники и энергетики.

Современные устройства позволяют производить косвенные и дистанционные измерения: к ним можно подключать различные измерительные щупы с помощью наборов проводов, вводимых в выводящие слоты (отверстия) на панели.

В настоящее время на рынке электроснабжения имеется огромное количество различных моделей и модификаций токоизмерительных клещей. Однако не стоит ориентироваться исключительно на принцип «чем дороже — тем лучше», так как самые дорогие модели зачастую наполнены множеством функций, о которых даже профессиональные электрики порой не догадываются, не говоря уже об обычных пользователях. Для домашнего использования достаточно приобрести устройство, способное измерять ток, напряжение и сопротивление. Тем не менее, чрезмерная экономия на таком приборе тоже не рекомендуется, так как можно столкнуться с некачественной китайской продукцией, которая может выдавать высокую погрешность измерений, а также иметь некачественное покрытие и неприятный запах.

Разновидности электроклещей

Высоковольтные токовые клещи

Безусловно, в быту наиболее распространены модели токоизмерительных клещей, способных работать с током до 1000 вольт. Однако в промышленных условиях иногда возникает необходимость измерять параметры токов, превышающих 1000 В. Для таких ситуаций были созданы высоковольтные токовые клещи. Их конструкция, по сути, не отличается от остальных моделей, однако они имеют надежную изоляцию, чтобы гарантировать безопасность пользователя в процессе работы.

Таким образом, можно определить величину силы тока для любого бытового электроприбора или строительного инструмента. При использовании токоизмерительных клещей необходимо учитывать ряд особенностей:

Что измеряют токоизмерительными клещами?

Перед покупкой этого устройства необходимо определить, для каких целей вы хотите использовать электроизмерительные клещи.

Токоизмерительные клещи представляют собой трансформатор с подключенным амперметром. Конструкция устройства аналогична первичной обмотке трансформатора. Размещение проводника внутри неё вызывает индуцирование электротока на обмотку благодаря возникшему электромагнитному полю. Эта величина поступает во вторичную обмотку катушки, показания с которой считываются амперметром. Показания перерасчитываются с поправкой на коэффициент трансформации, указанный на самом приборе. Трансформаторы для постоянного тока не функционируют, поэтому описанные токовые клещи используются исключительно для переменного тока.

Современные электроизмерительные клещи также могут диагностировать постоянный ток. Для этого вместо амперметра используется датчик Холла, который улавливает наличие и напряжение электромагнитного поля.

Используя эти устройства, можно проводить следующие измерения:

• Фактическая нагрузка сети;
• Точность показаний оборудования для учета электроэнергии, путем сопоставления данных с показаниями, полученными с помощью клещей;
• Мощность электрических приборов, как бытовых, так и профессиональных.

Токовые клещи, предназначенные для постоянного тока, имеют более высокую стоимость, но при этом они более точные и отличаются высоким качеством.

Инструменты, используемые вместе с цифровым мультиметром, избавляют пользователя от необходимости вручную производить расчеты, так как в приборе имеется встроенный калькулятор.

Принцип работы токоизмерительных клещей

Основной принцип работы с токоизмерительными клещами заключается в фактическом измерении. Этот принцип одинаков как для повседневного использования мультиметров (до 1000 В), так и для профессиональных моделей (выше 1000 В). Бытовые измерительные клещи обычно имеют одноручное устройство, тогда как профессиональные чаще всего двуручные. Приобретение профессиональных моделей имеет смысл только в тех случаях, когда работа связана с высоковольтными сетями.

Электроизмерительные клещи, соединенные с мультиметром, позволяют провести процесс измерения в следующей последовательности:

• Сначала необходимо обнаружить провод для измерения электрического тока (обратите внимание, что обхватывая инструментом несколько проводов, вы получите неверные результаты);
• Затем выберите диапазон и режим измерения для тестера — если I неизвестен, начните с наибольшей шкалы;
• Поместите тот проводник, в котором необходимо измерить I, внутрь токовых клещей (для получения точного измерения провод следует располагать по центру, перпендикулярно относительно корпуса прибора).

Установка режима измерения — автоматическая, и значения отображаются на дисплее устройства.

На простом примере можно увидеть, как проверить нагрузку в сети с напряжением 220 В. Для этого устанавливаем положение переключателя клещей на АС 200, обхватываем проводник, после чего производим снятие показаний. Полученное значение можно умножить на напряжение в сети. Рассчитанная величина может сравниваться с показателями электросчетчиков.

Если в вашем устройстве имеется кнопка «Hold», то токоизмерительные клещи смогут измерять электроток даже в труднодоступных местах. В данном случае после захвата проводника нажмите на эту кнопку — показания фиксируются на экране, что позволяет вам просмотреть их в любое удобное место.

Преимущества и недостатки

Токоизмерительные клещи обрели широкую популярность благодаря множеству преимуществ, которые определяют выбор в их пользу. Это делает их неотъемлемым инструментом в практической деятельности:

• Простота использования, компактные размеры и высокая точность измерений.
• Возможность проведения замеров в высоковольтных цепях и микротоках.
• Принцип работы устройства позволяет создавать клещи с разнообразным дизайном и набором функций.

• Простота интеграции с другими электроизмерительными устройствами. Например, хорошими показателями выделяются токовые клещи, совмещенные с мультиметром – их возможности для бытового применения сложно переоценить, так как они могут быть дополнены датчиками температуры и многими другими функциями, расширяющими их возможности.

Устройства очень просты в использовании и освоение их принципов даже на интуитивном уровне доступно любому человеку, имеющему базовые знания в области электротехники.

Однако стоит отметить, что при использовании электроизмерительных клещей нужно учитывать и некоторые их недостатки:

• Поскольку прибор реагирует на электромагнитное поле, есть определенная зависимость от положения провода внутри первичной обмотки устройства (кольца) и его размещения — желательно находить клещи в перпендикулярной ориентации к измеряемому проводнику.
• Чувствительное устройство может быть подвержено влиянию наводящих токов, которые могут появляться при близости большого количества проводников к измеряемому объекту.
• Простота конструкции создает возможности для разведения низкокачественных клонов приборов, разработанных зарекомендованными производителями. Такие копии не комплектуются необходимыми схемами защиты, а их точность оставляет желать лучшего.

Как измерить ток, используя трансформатор

Когда проводник пропускается через зажимы прибора, ток проходит через эти зажимы, выступая в роли железного сердечника силового трансформатора. Далее ток поступает в вторичную обмотку, которая соединена через шунт с входом измерителя. Из-за соотношения количества витков вторичных обмоток к числу первичных, намотанных вокруг сердечника, ток на входе прибора становится существенно меньше. Обычно первичная обмотка состоит из одного проводника, который зажимается губками.

Если у вторичной обмотки, например, 1000 витков, тогда ток в её обмотке будет в тысячу раз меньше, чем ток, проходящий по первичной. Таким образом, 1 ампер в измеряемом проводнике будет соответствовать лишь 1 миллиамперу на входе прибора. Увеличив количество витков во вторичной обмотке, можно легко измерять большие токи.

Возникает вопрос, как осуществить измерение постоянного тока, поскольку он протекает по проводникам с фиксированной полярностью? В этом случае магнитное поле вокруг проводника остаётся неизменным, и стандартным способом его измерить невозможно. Поэтому клещи вокруг такого проводника замыкаются с небольшим зазором.

Интересный факт! Важно помнить, что создаваемый ток в трансформаторе меньше, чем в проводнике, поэтому для получения точных результатов прибор производит перерасчет, и итоговые данных отображаются на дисплее устройства.

Зачем нужно измерять силу тока

Как мы уже упоминали, токоизмерительные клещи менее популярны, чем мультиметры. Это связано не только с их более высокой стоимостью, но и с функциональными возможностями. Установить величину электрического тока можно с помощью обычного тестера, но для этого необходимо разорвать цепь и включить в неё последовательно прибор. Тем не менее, такая необходимость в повседневной жизни возникает довольно редко, что делает токоизмерительные клещи менее популярными среди домашних мастеров.

В каких случаях они могут оказаться полезными? Если вы являетесь домашним мастером, умеющим устанавливать розетки, но не занимаетесь ремонтом электроприборов, вам не нужно будет покупать токоизмерительные клещи. Вам вполне подойдёт обычный мультиметр.

Токоизмерительные клещи востребованы среди профессиональных электриков. Однако если вы не являетесь электриком, то необходимость воспользоваться подобным инструментом может возникнуть в следующих ситуациях:

• при ремонте электрооборудования, чтобы выяснить причину его неисправности;
• для определения нагрузки в электрической цепи;
• для определения мощности оборудования;
• при контроле бытовой сети на предмет подключения стороннего электрооборудования;
• для выявления утечки тока на корпус прибора, что поможет предотвратить серьёзные негативные последствия;
• при разработке и изготовлении приборов;
• для расчета потребления электроэнергии — чтобы понять суммарную нагрузку по квартире либо дому.

Если вам случайно стало необходимо измерить значение электрического тока, вы всегда можете воспользоваться мультиметром. В нем предусмотрена соответствующая опция. Однако если измерение величин тока осуществляется часто или периодически, рекомендуется обзавестись токоизмерительными клещами. Рассмотрим, как правильно выбрать этот инструмент и научиться им пользоваться в этой статье.

Принцип функционирования устройства

Ключевой аспект токоизмерительных клещей заключается в наличии специального зажима, находящегося в верхней части. Именно этот зажим предоставляет возможность осуществлять бесконтактные измерения силы тока. Это делает процесс не только быстрым, но и безопасным, поскольку электрику нет необходимости прикасаться к проводам.

Чтобы понять принцип работы электроизмерительных клещей, необходимы базовые знания в области электротехники. Если таких знаний нет, давайте подробно разберем, как происходит измерение силы тока и насколько эффективным является этот инструмент для выполнения соответствующих задач.

1. Когда любой бытовой прибор или электроинструмент включается в сеть, ток начинает течь по проводнику. Это знание знакомо практически всем из уроков физики в школе.
2. При прохождении тока вокруг проводника рождается магнитное поле. Это поле невидимо, и его сила прямо зависит от величины тока.
3. Основываясь на этих данных, были созданы токоизмерительные клещи, которые фиксируют уровень магнитного поля, определяя тем самым величину силы тока.

Что же находится внутри токоизмерительных клещей? На это вопрос можно ответить с помощью следующего изображения.

На данном изображении представлен размыкаемый магнитопровод, составленный из стальных пластин, который в приборе закрыт пластиковой оболочкой. На магнитопроводе имеется обмотка, концы которой соединяются с модулем управления прибора. Проще говоря, к обмотке подсоединен амперметр, фиксирующий величину тока в проводнике. Теперь подробнее о том, как функционирует этот прибор:

1. При расположении проводника внутри магнитопровода создается электродвижущая сила.
2. Из ЭДС на вторичной обмотке наводится ток, который фиксируется прибором.
3. Величина получаемого тока незначительна, поэтому показания пересчитываются микропроцессором устройства.
4. Для перерасчета используется коэффициент трансформации, обычно заданный заранее и зависящий от количества витков.

В результате мы получаем значение силы тока, которое максимально близко к реальным параметрам. Погрешность измерений будет зависеть от модели токоизмерительных клещей, но стоит помнить, что все подобные приборы имеют отклонения в своих показаниях.

Интересный факт! На протяжении значительного времени токоизмерительные клещи могли работать только с переменным током, поскольку только в таком случае вокруг проводника формируется магнитное поле. Обратите внимание, что на приборе указаны типы электрического тока для измерения: ACA — переменный, DCA — постоянный. Однако вскоре приборы прошли модернизацию, позволяющую их применять и для постоянного тока.

Если на устройстве отсутствует маркировка DCA, значит, оно не предназначено для работы с постоянным током. Это важно учитывать при выборе подобного инструмента.

В обмотке трансформатора наводится электрический ток, характеристики которого определяются встроенным измерительным прибором. Следует помнить, что наведённый ток отличается по величине от первоначального. Для получения верной величины необходимо произвести перерасчет.

Разновидности токовых клещей

В зависимости от схемы и внешнего вида конструкции, электроизмерительные клещи подразделяются на разные виды:

• Стрелочные. Эти аналоговые приборы основаны на одновитковом трансформаторе переменного тока, к которому присоединен измерительный прибор во вторичной обмотке. Это одни из первых моделей токоизмерительных клещей, которые отличаются невысокой ценой и наглядностью результатов измерений при переменной силе тока. Их общий недостаток — высокая чувствительность к механическим вибрациям: если прибор не находится на жесткой поверхности, результаты измерений могут оказаться неправильными. Стрелочные приборы требуют определенных навыков, так как иногда нужно вручную пересчитывать показания амперметра в реальные значения с учетом коэффициента трансформации. Также эти устройства рассчитаны на определённую частоту электрического тока.
• Цифровые. У таких приборов вывод значений на дисплей определяется микроконтроллером, который автоматически выполняет все необходимые расчеты и (в зависимости от модели) может отображать непосредственно силу тока или мощность.

• Мультиметр. Универсальное устройство класса «всё-в-одном», в которое встроены измерительные клещи, что делает его удобным в использовании. Количество функций и методов измерения зависит от конкретной модели мультиметра. Правильным будет назвать устройство не электроклещи с мультиметром, а наоборот. Часто такие приборы работают с датчиком Холла, что позволяет использовать их как токовые клещи для измерения постоянного тока.
• Высоковольтные. Эти приборы предназначены для измерения электрических цепей с током стандартной частоты и напряжением свыше 1 кВ. Они оснащены повышенной изоляцией и могут крепиться на диэлектрической штанге, что позволяет оператору не приближаться к проводнику, с которого берутся замеры. Это специализированные профессиональные устройства, предназначенные исключительно для замера переменного тока. Если необходимо измерить силу постоянного тока, используются другие инструменты и методы.

Порядок работы с токоизмерительными клещами

Методы измерения с помощью токоизмерительных клещей не отличаются при использовании как бытовых мультиметров (до 1000 Вольт), так и более профессиональных моделей (свыше 1000 Вольт).

Приборы, предназначенные для домашнего использования, как правило, имеют больше функций, тогда когда специализированное устройство скорее всего не найдет применения в быту.

В зависимости от целей измерений, процесс с помощью клещей, совмещенных с мультиметром, проходит следующим образом:

• Необходимо выделить провод из кабеля, с которого предполагается снять показания. Если вы одновременно обхватите клещами несколько проводов, они не дадут корректный результат измерения.
• На тестере выставляется нужный режим и диапазон измерений. Если вы собираетесь измерять переменный ток, выберите соответствующий режим с символами AC, тогда как для постоянного — DC. На шкале лучше выбрать значение немного больше предполагаемого измеряемого тока. В случае, если предполагаемая сила тока неизвестна, начинать нужно с самой большой шкалы.
• Раскройте клещи и поместите нужный проводник внутрь. Для достижения более точного результата следует его расположить по центру контура и перпендикулярно к корпусу прибора.
• Процесс измерения пройдет автоматически, и на дисплее отобразятся результаты.

Не забудьте, что для получения корректных данных потребуется пересчитать полученные значения с учетом коэффициента преобразования прибора. Токоизмерительные клещи определённого типа проектируются для использования с конкретной частотой электрического тока.

Если вы работаете с переменным напряжением, превышающим 380 вольт, для обеспечения безопасной работы убедитесь в наличии диэлектрических перчаток и используйте справные инструменты с изолированными рукоятками. Использование токовых клещей не сложнее, чем работа с обычным мультиметром, при измерениях напряжения до 1 кВ. Для проведения замеров выполните следующие шаги:

• Отметьте или выделите один из проводов в кабеле, на котором будет происходить измерение.
• Настройте мультиметр на нужный режим измерения (например, для измерения тока) и диапазон. Выберите значение, превышающее предполагаемое, чтобы избежать превышения показаний. Для постоянного тока используйте символ «DC», а для переменного – «AC». Если перепутать их, при попытке измерить переменный ток в режиме постоянного отображение будет постоянно меняться между положительными и отрицательными значениями, или будут отображаться случайные величины. В случае обратной ситуации прибор добавит в показания несколько процентов от номинала (диодный мост повышает напряжение).
• Откройте клещи и поместите их на нужный провод в кабеле. Для большей точности провод следует разместить в центре зажима под углом 90 градусов.

После этого прибор отобразит значение, подлежащее замеру. Если сила тока или напряжение вам неизвестны, используйте максимальный диапазон значений. Калибровка цифрового устройства, работающего с токовыми клещами, не потребуется.

Вся «подстроечная» работа осуществляется мгновенно цифровым блоком. Максимум, чего потребуется от самого устройства — это выбор нужного диапазона измерений, если он не выполняется автоматически.

Просмотреть, как правильно использовать токоизмерительные клещи, можно в следующем видео.

В качестве магнитопровода можно использовать трансформаторную сталь, если речь идет о промышленной частоте в 50-60 герц. Главное отличие клещей от токотронформатора заключается в том, что последний имеет неразрывное кольцо или прямоугольный контур.

Требования к клещам

Важно использовать инструмент, который обеспечивает нужный вид измерений и класс точности. Если есть необходимость в дополнительных функциях, следует убедиться в их наличии (например, рекомендуется наличие дисплея большего размера). Также важно убедиться, что прибор произведён известной компанией, гарантирующей качество.

Для проверки достаточно выполнить пробное измерение в соответствии с установленным устройством, встроенным в клещи. Если результат соответствует предварительно известным данным — значит, прибор работает исправно.

Как выбрать клещи

На рынке представлены множество разновидностей токоизмерительных клещей, и для выбора наиболее подходящего варианта следует обратить внимание на такие аспекты:

1. Исходить из собственных потребностей. Нет смысла тратиться на дорогой прибор с множеством функций, если они не актуальны для вас.
2. Помните, что обычно такие клещи приобретают для определения силы тока, его частоты или прозвонки проводов.
3. Убедитесь в наличии полезных функций (например, возможности фиксирования результатов измерения нажатием кнопки, возможность выставления нуля, автоматического выбора подходящего диапазона и т. д.).
4. Обратите внимание на качество материалов, используемых для производства прибора.

Также убедитесь, что используются элементы питания, которые легко приобрести.