Измерение тока мультиметром с клещами, как работает цифровой мультимтер с токоизмерительными клещами

Что это такое

В повседневной практике токоизмерительные клещи применяются энергетиками, когда необходимо измерить силу тока в высоковольтных линиях без их разрыва и затем подключить амперметр. Внешне они похожи на плоскогубцы, присоединенные к мультиметру, отсюда и название.

По сути, это трансформатор тока со скользящим магнитопроводом, во вторичную обмотку которого включен стрелочный или цифровой амперметр.

Для безопасности требуются длинные диэлектрические ручки. Принцип работы заключается в измерении тока, проходящего через трансформатор тока.

Устройство мультиметра с клещами следующее:

• усики клещей выполнены из трансформаторной или заменяющей его стали и покрыты изоляцией;
• роль первичной обмотки трансформатора играет электрический провод, охватывающий антенны клещей. То есть на первичной обмотке всего один виток;
• вторичная обмотка наматывается на те же выводы, количество витков зависит от измеряемых токов. Обмотка скрыта под изоляцией.

Коэффициент трансформации указан на галочках. Выглядит так: 100/5А. Это отношение между номинальным током первичной обмотки и номинальным током вторичной обмотки.

Амперметр, включенный во вторичную обмотку трансформатора, измеряет ток, наведенный проводом, охваченным клеммами.

Конструктивные особенности инструмента

Из названия становится понятно о назначении устройства. Благодаря специфической конструкции можно измерять силу электрического тока без разрыва цепи. И это большое преимущество, ведь в этом случае не нужно останавливать работающее оборудование.

Составными частями устройства являются следующие устройства:

1. Трансформатор с магнитопроводом, который можно разомкнуть, через который измеряется ток без разрыва цепи.
2. Панель управления в виде регулятора. Указывает диапазон измерения. Кроме того, в зависимости от модели токоизмерительных клещей они могут иметь функции мультиметра.
3. Дисплей — показывает результаты измерений.
4. Гнезда для подключения щупов – присутствуют на многофункциональных моделях зажимов. Подключенные щупы позволяют измерять напряжение, сопротивление и другие физические величины.

Особое внимание при проектировании токовых клемм уделяется размыкающему трансформатору. Для этого предусмотрен специальный ключ, которым снимается часть магнитопровода для размещения кабеля электрооборудования для определения величины силы тока. В обмотке трансформатора образуются ЭДС и ток, величина которых определяется прибором.

Это интересно! Очень важно учитывать, что генерируемый ток в трансформаторе менее важен, чем в проводнике, поэтому для получения точных результатов прибор производит перерасчет, и на экран выводятся более точные показания.

Стабильные показания

Для того чтобы стрелка не болталась, а быстро успокаивалась, оборудованы демпферы воздушной и магнитной индукции. Алюминиевый каркас является таким демпфером, создающим вихревые токи при вращении катушки, и по закону Ленца возникающая тормозная сила успокаивает ее таким образом. Для компенсации влияния силы тяжести предусмотрены противовесы с изменяемым центром масс.

Для исключения влияния температуры устанавливают резисторы с малым температурным коэффициентом изменения сопротивления.

Поскольку направление отклонения стрелки зависит от направления тока, при измерениях необходимо учитывать полярность измеряемого сигнала. При непосредственном использовании магнитоэлектрического прибора он не сможет измерить переменный ток, так как суммарный крутящий момент будет равен нулю.

Для продолжения измерения переменного тока дисковым мультиметром его сначала выпрямляют с помощью диодов.

Достоинства и недостатки

Аналоговый стрелочный прибор в режиме измерения постоянных величин имеет линейную шкалу — это плюс. А вот при измерении сопротивления нужно пользоваться нелинейной шкалой — это минус мультиметра.

Так как стрелка на приборе имеет определенную массу, то она инерционная. И это свойство позволяет мультиметру быть отличным интегратором. Это очень удобно для восприятия информации.

Он сглаживает небольшие частые колебания, что позволяет сразу оценить предоставленную информацию. Цифровой мультиметр при том же входном сигнале выдает мигающие цифры, и восприятие показаний прибора затруднено.

Основные преимущества стрелочного мультиметра:

• видимость;
• качественное восприятие;
• возможность оценки измеряемого сигнала в целом.

Инерция стрелки делает мультиметр устойчивым к помехам. Кроме того, им удобно следить за изменением тока на зарядном конденсаторе. При работе не нужно постоянно смотреть на мультиметр, движения стрелки отлично фиксируются боковым зрением.

В то же время из-за ограниченной чувствительности магнитоэлектрического механизма прибора невозможно использовать резисторы очень высокого номинала.

Это вносит дополнительную погрешность в измерения напряжения. А при измерении тока тестер не может его зафиксировать при очень малых номиналах шунта, когда почти весь ток будет проходить через него.

По сравнению с цифровыми тестерами стрелочные тестеры в большей степени подвержены механическим воздействиям из-за чувствительной измерительной головки, зависят от состояния источника питания, но более экономичны.

Дополнительные возможности

Стрелочным тестером можно измерять емкость конденсаторов, некоторые модели могут измерять температуру, определять исправность полупроводниковых элементов.

Существуют мультиметры со встроенным генератором тестовых сигналов на несколько (до десяти) частот.

От обычного производителя в комплектацию входят:

• ед изм;
• Аккумулятор 1,5 В или 4,5 В;
• пара измерительных щупов;
• руководство пользователя.

При покупке обратите внимание, что стрелочный мультиметр соответствует стандарту безопасности 89/336/EEC.

Диапазон проверки напряжения 500-1000 В, сила тока до 10 А. Для проверки проводки и проверки заземления удобно использовать стрелочный тестер. Некоторые имеют звуковую или световую сигнализацию при достижении сопротивления 20-30 Ом и ниже, это очень практично.

С помощью среднего стрелочного мультиметра можно выполнить практически все измерения, которые необходимы в быту обычного человека. Их функционал рассчитан именно на это.

Измерение напряжения и силы тока

Рассмотрим, например, стрелочный мультиметр м1015б, отвечающий всем нормам безопасности. На передней части прибора имеется переключатель функций, установка нуля, стрелка со шкалой, гнезда для подключения измерительных щупов.

Для измерения постоянного напряжения установите переключатель функций в положение DCV. Измерительные щупы подключаются параллельно нагрузке, напряжение на которой необходимо измерить.

Показания снимаются по черной шкале V.mA прибора. Если диапазон сигнала неизвестен, выберите наибольший, затем переключитесь на оптимальный для данного сигнала.

При измерении напряжения переменного тока переключатель устанавливается в положение ACV. Все остальное делается так же, как и при измерении постоянного напряжения.

Для измерения тока установите поворотный переключатель в положение DCmA, в зависимости от диапазона тока. Начните измерения с максимального масштаба. Показания снимаются по черной шкале.

Измерение сопротивления и децибел

При измерении сопротивления проверяемое устройство или деталь должны быть отключены от источника питания. Переключатель режимов переводится в положение Ω.

Специальной кнопкой на регуляторе нуля стрелка на мультиметре совмещена с нулевым делением шкалы измерения сопротивления. Перед этим щупы необходимо закоротить.

Если вы не можете установить стрелку на ноль, замените батарею. Для этого задняя крышка снимается и ставится на место.

После этого щупы подключаются к измеряемому сопротивлению. Показания омметра снимаются по зеленой шкале. Коэффициент умножения зависит от выбранного диапазона.

Чтобы измерить дБ, установите переключатель режимов в нужное положение мультиметра со шкалой ACV.

Для диапазона 10 В переменного тока показания снимают по красной шкале дБ, для диапазона 50 В необходимо ввести поправку +14 в диапазоне -20…22 дБ, для 250 В поправку +28 для диапазона 8… 50 дБ.

Если сигнал имеет постоянную составляющую, необходимо проводить измерения через конденсатор емкостью менее 0,1 мкФ.

По правилам эксплуатации тестер не требует обслуживания. Может работать при плюсовой температуре до 40 градусов и влажности 75%.

Когда говорят о мультиметре, обычно имеют в виду компактное мобильное устройство с автономным питанием. Но есть и стационарные стрелочные тестеры.

Их набор функций может быть таким же, как у переносных или несколько шире, а точность измерений, количество зон обязательно выше.

Какой прибор выбрать, цифровой, стрелочный, стационарный или мобильный, зависит от потребностей потребителя, но стрелочные мультиметры еще долго будут востребованы.

Зачем нужно измерять силу тока

Как упоминалось выше, токоизмерительные клещи менее популярны, чем мультиметры. Это связано не только с их стоимостью (они стоят дороже мультиметров), но и с их функциональностью. Измерить величину электрического тока можно обычным тестером, но для этого нужно разорвать цепь и включить прибор последовательно.

Однако такая необходимость в быту возникает крайне редко, поэтому электрозажимы пользуются меньшей популярностью.

Когда они могут быть полезны? Если вы разнорабочий и умеете устанавливать розетки, но не ремонтируете электроприборы, нет необходимости покупать силовые зажимы. Вам будет достаточно мультиметра.

Токоизмерительные клещи пользуются спросом у электриков. Но если вы не электрик, необходимость использования такого инструмента возникает в следующих случаях:

• при ремонте электрооборудования для выявления причины неисправности;
• определить нагрузку в цепи;
• подготовить мощность оборудования;
• мониторинг домашней сети для подключения к ней стороннего электрооборудования;
• определить утечку тока на корпус агрегата, что позволит заранее предотвратить серьезные последствия;
• в производстве агрегатов;
• рассчитать потребление электроэнергии – узнать общую нагрузку в квартире или доме;

Если есть необходимость измерить величину электрического тока, всегда можно воспользоваться мультиметром. У устройства есть соответствующая опция. Если вам нужно часто, регулярно или от случая к случаю измерять силу тока, рекомендуется купить токоизмерительные клещи. Из этого материала вы узнаете, как выбрать инструмент, а также научитесь им пользоваться.

Принцип функционирования устройства

Главной особенностью токовых зажимов является наличие специального зажима, который находится в верхней части. Именно этот зажим позволяет измерять ток бесконтактным способом. Кстати, этот способ не только быстрый, но и безопасный, так как электрику не приходится прикасаться к проводам.

Для понимания принципа работы электрических клещей необходимы начальные знания электротехники. Если такового нет, подробно рассмотрим, как измеряется сила тока, и насколько эффективен такой инструмент для реализации соответствующей задачи.

1. При включении в сеть бытового прибора или электроинструмента по проводнику протекает электрический ток. Об этом почти все знают с уроков физики в школе.
2. При протекании тока вокруг проводника образуется электромагнитное поле. Это поле невидимо, и его сила напрямую зависит от величины тока.
3. На основе этой информации было создано устройство — токовые клещи, которые фиксируют уровень магнитного поля, тем самым определяя величину тока.

Что такое силовые зажимы внутри? Вы можете понять это с помощью следующего эскиза.

На рисунке показан размыкаемый магнитопровод, состоящий из стальных пластин, который в устройстве покрыт пластиковой оболочкой. На магнитопроводе имеется обмотка, концы которой подключены к модулю управления агрегатом. Проще говоря, к обмотке подключается амперметр, который фиксирует величину тока в проводнике. Теперь подробнее о принципе работы устройства:

1. Когда проводник помещается внутрь магнитной цепи, создается электродвижущая сила.
2. От ЭДС на вторичной обмотке индуцируется ток, который фиксируется устройством.
3. Значение этого тока ничтожно мало, поэтому показания пересчитываются микропроцессором блока.
4. Для пересчета используется коэффициент трансформации, значение которого уже установлено, и зависит от количества оборотов.

В результате получаем значение силы тока, значение которого максимально приближено к реальному значению. Величина погрешности зависит от модели силовых клемм, но стоит отметить, что все устройства этого типа имеют отклонения.

Это интересно! Долгое время силовые клещи могли работать только с переменным током. Ведь только в этом случае вокруг проводника создается магнитное поле. Кстати, можно заметить, что на приборе указан вид электрического тока для измерения: ACA — переменный, DCA — постоянный. Однако вскоре устройства были модернизированы, что позволило использовать их для работы не только с переменным, но и с постоянным током.

Если на устройстве нет соответствующей надписи DCA, значит, оно не предназначено для работы с постоянным током. Этот момент следует учитывать при выборе такого инструмента для работы.

Разновидности токовых клещей: определяемся что лучше

Зажимные манометры бывают разных типов. Наиболее популярны цифровые модели, но есть и указывающие устройства. Далее мы узнаем, какие функции есть у этих инструментов.

• Стрелочные – их еще называют аналоговыми, так как в качестве дисплея используется указатель. В конструкции стрелочных амперметров используется одновитковый трансформатор, к выводам которого подключается амперметр. Моделей этого типа сейчас в продаже практически нет, так как это устаревшие модификации.

Преимуществом таких приборов является возможность визуального контроля процесса измерения. Высокая чувствительность указателя к механическим колебаниям приводит к искажению результатов, поэтому необходимо хорошо закрепить прибор во избежание получения неправильных значений.

Недостатком аналоговых единиц является необходимость пересчета полученных результатов путем умножения их на коэффициент пересчета.

• Цифровые – отличаются от голосующих не только наличием ЖК-экрана, но и отсутствием необходимости пересчетов. На дисплее отображаются готовые результаты. Большинство моделей имеют встроенную функцию отображения не только мощности, но и мощности. В приборе реализован алгоритм закона Ома, по которому производится автоматический расчет.
• Высоковольтные — классические измерительные клещи предназначены для измерения тока в цепях с напряжением до 1000 вольт. Однако специалисты также используют устройства для работы в сетях с напряжением выше 1000В.

Такие клещи называют высоковольтными, а от стандартных они отличаются тем, что состоят из удлиненных ручек с улучшенной изоляцией. Такая конструкция избавляет оператора от необходимости приближаться к высоковольтным линиям электропередач. Кроме того, такие устройства рассчитаны на работу только в цепях с переменным напряжением.

Следует отметить, что высоковольтные устройства классифицируются на виды по количеству рукояток. Они есть:

• одноручные – имеют одну хорошо изолированную рукоятку с рычагом для размыкания магнитопровода (предназначены для работы с электроустановками напряжением до 1 кВ), а главное их преимущество – возможность работы одной рукой;
• двуручные – обычно такие установки позволяют работать в сетях напряжением от 2 до 10 кВ. Размер утепленной части 38 см, а ручки 13 см. Их нужно использовать двумя руками.

Это интересно! В конструкции многих измерительных клещей есть такая клавиша, которая называется DATA HOLD. Многих интересует, для чего он нужен и какие задачи выполняет. Цель состоит в том, чтобы записать сделанные измерения. Например, вам удалось поместить провод внутрь пассатижей, но показания прибора не видны. Для их фиксации используется именно такой ключ.

Разновидности электроизмерительных клещей

Следует понимать, что клещи можно использовать не только для измерения силы тока. В зависимости от конструкции они подразделяются на следующие виды:

1. Фазомер – это прибор, предназначенный для измерения угла фазового сдвига. Инструмент, используемый электриками, с помощью которого можно определить коэффициент мощности. Приборы цифровые и электродинамические.
2. Ваттметры – предназначены для определения показаний мощности: активной и реактивной. Причем их можно использовать для работы не только в одно-, но и в трехфазных цепях.
3. Амперметры-вольтметры – это приборы, позволяющие измерять не только ток бесконтактным методом, но и напряжение.
4. Мегаомметры – используются для определения величины сопротивления провода на участке цепи или для проверки изоляции.

Использование тех или иных измерительных инструментов зависит от поставленных задач. Однако использование зажимов позволяет выполнять измерительные работы быстро, безопасно и с высокой точностью.

Виды

Электрозажимы бывают двух типов – до 1000 В и высокого напряжения. В быту используются зажимы до 1000 В. В современных токоизмерительных клещах для удобства пользователя было достигнуто совмещение функций амперметра для измерения переменного тока с другими приборами, такими как вольтметр, омметр и мультиметр, с токоизмерительными клещами.

Кроме того, имеются измерительные клеммы для постоянного и переменного тока, основанные на эффекте Холла. Если к тонкой полупроводниковой пластине приложить электрический ток и она в то же время перпендикулярна магнитному полю, то на концах пластины появится напряжение. Она пропорциональна силе магнитного поля, действующего на пластину.

Использование эффекта Холла позволяет измерять как переменный ток, так и постоянный, так как датчик реагирует только на амплитуду напряженности, а направление поля для него не имеет значения.

Кроме того, датчик моментально реагирует на изменение напряжения. Следовательно, он также может захватывать форму волны.

Конструктивно измерительные клещи на эффекте Холла ничем не отличаются от обычных, измеряющих трансформаторами тока. Для обычного пользователя это все тот же мультиметр.

Читайте также: Схема подключения выключателя света с одной клавишей: инструкция

Как измерять

Удобно пользоваться мультиметром с клещами. Во-первых, вам нужно установить режим измерения переменного или постоянного тока. С помощью переключателя на мультиметре выбирают нужный сектор с обозначениями режимов и останавливают на шкале с ожидаемыми значениями.

После этого нажатием на рычаг плоскогубцы размыкаются. Исследуемый лидер подается в зону захвата и щипцы смыкаются. Показания прибора появятся на дисплее.

Некоторые тестеры с пассатижами имеют специальную кнопку, фиксирующую показания. Затем просто нажмите на нее, чтобы сохранить результат измерения. Это удобно для измерений в труднодоступных местах.

Если прибор показывает 1, текущее значение превышает предел измерения и необходимо установить переключатель на большее значение. Если показание равно 0 или близко к нему, перейдите к нижней шкале.

Измерительную шкалу необходимо выбирать так, чтобы показания прибора находились в диапазоне максимальных значений. В этом случае погрешность измерения будет минимальной.

Иногда показания мультиметра с токоизмерительными клещами близки к 0, но провести измерения необходимо. В этом случае воспользуйтесь простым способом. Проводник скручивается на несколько витков и пассатижами цепляется за все провода. Значение будет зафиксировано на устройстве.

Его нужно разделить на количество проводов, проходящих через зажимы, и получить нужное значение тока, проходящего через проводник.

Сделать самому

Если человек немного разбирается в электронике, имеет цифровой мультиметр, можно быстро добавить. Для этого вам понадобится любой датчик Холла, они есть в продаже, и ферритовое кольцо.

Кольцо разделено на две части, к одному концу прикреплен датчик, а к контактам припаяны провода. Полукольца крепятся на прищепку или подобное. Концы проводов вставляются в гнезда на мультиметре. Прибор переходит в режим милливольтметра.

Если в ферритовое кольцо, по которому течет ток, поместить проводник, то на милливольтметре можно наблюдать некоторые значения. В зависимости от используемого датчика коэффициент преобразования напряженности магнитного поля в электрическое напряжение будет разным, но постоянным для конкретного датчика.

Используя эталонные токи, вы можете откалибровать весы. В результате получилось простое и практичное приспособление к мультиметру.

Конструкция

Современные токоизмерительные клещи, независимо от производителя и модификации, содержат следующие элементы: магнитопроводы с подвижной рычажной скобой, переключатель диапазонов измерения, дисплей, выходные контакты для щупов (в этом случае клещи можно использовать как обычный мультиметр) и кнопка фиксации текущего измерения (фото ниже).

Рисунок 1 – TK S-line DT 266 FT

Большинство современных измерителей тока также включают в себя внутренний диодный мостовой трансформатор. При этом выводы вторичной обмотки соединяются через шунт. В зависимости от диапазона измеряемых токов токоизмерительные клещи могут быть одноручными (на напряжение до 1000 В) и двуручными с дополнительными изолированными рукоятками (на напряжение от 2 до 10 кВ включительно).

Счетчики тока, предназначенные для измерения напряжения более 1 кВ, имеют длину изолятора менее 38 см, а рукоятку не менее 13 см.

Как правило, на корпусе прибора указывается категория безопасности и максимальный измеряемый ток. Например:

• CAT III 600 В — это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения внутри оборудования при использовании в стационарных сетях напряжением до 600 В.
• CATIV 300 В — это означает, что устройство защищено от скачков напряжения внутри оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300 В. Примером такого оборудования является обычный электросчетчик.

Правила безопасности при работе

Токоизмерительные клещи должны использоваться только в помещении или на открытом воздухе в сухую погоду. Измерять силу тока можно как на кабелях, покрытых изоляцией, так и на голых. Перед применением человек должен надеть защитные перчатки, а под ноги положить диэлектрическую основу и надеть специальную обувь.

Порядок измерений

Как правило, использование силовых зажимов не вызывает особых затруднений. Перед использованием средства следует знать о технике безопасности, о чем говорилось ранее.

Как правильно пользоваться зажимными манометрами:

1. Установите нужный диапазон на переключателе.
2. Нажмите кнопку, чтобы открыть магнитный сердечник.
3. Оберните один провод переменного или постоянного тока (если поддерживается устройством).
4. Поместите силовой зажим перпендикулярно направлению провода.
5. Снимите показания с дисплея.

Часто сложность при использовании силовых клещей заключается в изоляции одиночной жилы: при попытке снять показания с обычного кабеля, идущего из розетки, на экране должен появиться ноль. Это связано с тем, что токи к фазному проводу и нулевому проводу равны и противоположны по направлению.

Следовательно, создаваемые ими магнитные потоки взаимно компенсируются. Если показания тока не равны нулю, это свидетельствует о наличии утечки тока в цепи, величина которой равна полученной величине. Поэтому для замеров нужно найти место, где провода разошлись и выбрать одинарную жилу.

В качестве такого места можно использовать распределительный щит или место соединения фазного провода с автоматическим выключателем. Однако это не всегда возможно, что ограничивает область применения токоизмерительных клещей.

Если в процессе измерения устройство отображается на экране, это свидетельствует о том, что значение силы тока в проводе выходит за пределы диапазона измерений. В этом случае необходимо увеличить диапазон измерения тока с помощью переключателя. При проведении измерений в труднодоступных местах можно использовать кнопку Hold.

С его помощью можно зафиксировать результат последнего измерения и увидеть его, сняв зажим. Повторным нажатием Hold можно сбросить значение.

Наглядно посмотреть, как работать с токоизмерительными клещами, можно в видео-инструкции ниже:

Полезная «хитрость»

Если вы хотите измерить малую величину тока, сделайте несколько витков провода на разомкнутой магнитопроводе и установите переключатель диапазонов на минимум. После этого необходимо снять показания, а для определения действительного значения разделить полученное число на количество намотанных витков.

Как выбрать

Сегодня на рынке существует множество тестеров с плоскогубцами и без них. Разница в цене не так велика. Это проблема выбора. В первую очередь необходимо определиться, для чего он нужен, какие задачи будет решать.

Если есть потребность в неразрушающем контроле, необходимо быстро измерить токи на входящих проводах на даче или на счетчике, то покупка мультиметра с токоизмерительными клещами будет правильным решением.

Если вам нужно измерить токи в проводах автомобиля, вам нужно купить прибор с датчиками Холла, хотя они немного дороже.

Кроме того, в зависимости от производителя, мультиметры могут измерять переменные и постоянные токи и напряжения, сопротивление, емкость, частоту, мощность.

Набор функций зависит от разработчиков оборудования. Но за универсальностью гнаться не надо, это сказывается на цене и характеристиках тестера. Хорошо, если к устройству прилагается подробная инструкция по эксплуатации. После рассмотрения всех факторов можно совершать покупку.

Меры безопасности при работе

Взаимодействие с устройствами, контактирующими с электричеством, требует определенных мер предосторожности. Рассматриваемые клещи не являются исключением. Во время совершаемых ими активных действий запрещается:

• при подключении их к токоведущим элементам касаться разомкнутых контактов;
• при работе под напряжением измеряйте сопротивление;
• переключать зоны, когда дирижер находится в инструменте;
• превышать максимальную перегрузочную способность инструмента для определенного участка.

Профессиональным инструментом в электроустановках напряжением выше 1000 В работы выполняют 2 рабочих: 1 с III группой и 1 с IV группой.