Токовые клещи постоянного и переменного тока: основные отличия и как правильно выбрать

Назначение прибора и его преимущество

Токоизмерительные клещи или токоизмерительные клещи Дитце — это измерительный прибор, назначение которого — измерение тока бесконтактным способом, без разрыва электрической цепи. Самым большим преимуществом по сравнению с другими мультиметрами и амперметрами является простота измерения и безопасность в использовании, поскольку измерение можно проводить на изолированном проводнике.

С помощью этого прибора можно легко определить точные показатели электрического тока, а также рассчитать потребляемую мощность всего электрооборудования под нагрузкой.

Краткая информация

Когда человеку необходимо измерить силу тока в электроустановке, применение амперметра недопустимо. Устройство может уничтожить все, и это просто небезопасно. Однако есть ряд предприятий, где необходимо постоянно контролировать протекание электрических процессов, не нарушая работу системы.

Некоторые распределительные шкафы часто оснащены специальными датчиками, позволяющими получить общую информацию, но их может быть недостаточно. Часто, когда товар неисправен, даже установленные измерительные приборы не передают его.

Для таких целей был разработан инструмент – токоизмерительные клещи, благодаря которым сотрудники будут получать полную информацию о силе тока, не разрывая цепи. Оборудование работает благодаря закону Ома и электромагнитной индукции. Это предполагает точное измерение электрического тока без нарушения текущих процессов.

Токоизмерительные клещи выглядят как небольшой трансформатор со съемным сердечником. Кроме того, они имеют встроенный вольтметр, калиброванный для измерения тока. В первичной обмотке есть специальный проводник, где измеряется это значение. После прохождения тока по проводнику он образует вокруг себя магнитное поле, которое воздействует на вторичную обмотку.

Какие существуют модели

 

В Интернете и в магазинах есть десятки различных инструментов, каждый с разными техническими параметрами и областью применения. Но в нынешних измерительных приборах деление легкое и понятное. Так как эти устройства приобретаются для физических высоковольтных операций, первое, что отличает модели, это требования безопасности. Например:

• Одноручный инструмент предназначен для снятия показаний в электрических цепях, где напряжение редко достигает 1000 В. Имеют специальную кнопку, временно отключающую магнитопровод от трансформатора. Такие изделия имеют небольшую массу и рассчитаны на использование одной рукой, что в некоторых случаях может быть удобно. Класс защиты дает возможность работать практически всем пользователям после ознакомления с требованиями безопасности.
• Двуручные модели используются, когда необходимо снять показания с электроприбора, вырабатывающего от 2000 В. Данным вариантом пользуются только профессиональные электрики, имеющие соответствующую категорию и знания. Этот инструмент не предназначен для обычного использования. Рулевое управление осуществляется двумя руками, так как ручка имеет большую длину.

Также деление осуществляется по способу указания силы тока:

1. Классические (аналоговые) устройства – индикацией служит стрелка. Несмотря на то, что сейчас в моде электронные модели, аналоговые плоскогубцы не потеряли своих преимуществ и до сих пор способны удивить даже профессиональных пользователей.
2. Основными преимуществами такого прибора являются малая инерционность стрелки, позволяющая измерять короткие всплески тока, а также полная автономность, так как в цепи не нужен постоянный ток. Но наряду с достоинствами есть и недостатки: такие приборы нельзя подвергать механическим ударам, так как они обладают высокой чувствительностью, и без базовых знаний прибора новичок не сможет провести точные измерения.
3. Электронные (цифровые) плоскогубцы – более современная модель, которая предназначена для точного измерения площади профессионалами и любителями. Основное преимущество в том, что индикатор указывает фактическое значение без ошибок и отклонений, благодаря чему человеку не нужно конвертировать полученное значение и искать заново.

Это мелочь, но она открывает больше технических возможностей и позволяет проводить измерения на максимальной скорости. Любой может использовать это устройство. Единственным недостатком цифровых плоскогубцев является зависимость от батареи. Кроме того, не все оборудование в магазине отличается качественной сборкой и элементной базой.

Некоторые производители выпускают модели со слабой защитой от негативного воздействия электромагнитных полей, что в итоге может сказаться на качестве измерений.

измерение силы тока — это только часть большой схемы, нельзя ограничиваться только этими знаниями. Важно учитывать и другие технические нюансы сети. Производители это понимают, поэтому создали специальное оборудование на базе токоизмерительных клещей. Встреча:

• Фазомеры – основное назначение – определение фазировки токопроводящих кабелей в сложных сетях;
• Ваттметры – предназначены для точного определения мощности цепи;
• Вольтметр – измеряет фактическое значение напряжения;
• Мегаомметры – такой прибор дает возможность постоянно контролировать сопротивление, это необходимо учитывать при работе с высоковольтными цепями.

Хотя прибор продается в комбинированном виде, его надежность и точность остаются на высоком уровне, особенно если человек покупает инструмент у надежного и заслуживающего доверия продавца. Также отдельные клеммы и элементы используются для измерения дополнительных величин, не влияющих на износ инструмента.

Кроме того, наличие таких галочек увеличивает их функциональность, что позволяет использовать их в любое время.

Налаживание

Для настройки нужен лабораторный блок питания с выходным током не менее 3А, со встроенным амперметром.

Сначала подключите аксессуар к мультиметру и откалибруйте его до нуля, совместив R3 с R2 в центральном положении. Затем перед каждым измерением нужно переменным резистором R2 выставить ноль.

Установить источник на минимальное напряжение и подключить к нему тяжелую нагрузку, например лампу от автомобильной фары.

На один из проводов, идущих к этой лампе, прикрепите «крючок» (как показано на рисунке 1). Увеличивайте напряжение до тех пор, пока исходный амперметр не покажет 2-2,5 кОм.

Отрегулируйте R6 так, чтобы показания мультиметра в милливольтах совпадали с показаниями исходного амперметра в амперах. Проверяют показания, изменяя силу тока в обе стороны (уменьшают — увеличивают силу тока и сравнивают с исходным амперметром).

С помощью этой насадки вы можете измерять ток до 500А. Например, можно измерить потребляемую мощность автомобильного стартера при запуске двигателя.

Конструкция

«Токовые клещи» для обычного мультиметра можно сделать самому, если у вас есть чувствительный датчик Холла, например, UGN3503. На рисунке 1 показана конструкция самодельного «щипца».

Нужен, как уже было сказано, датчик холла, а также ферритовое кольцо диаметром 20-25 мм и большой «крокодил», например, что-то подключить к автомобильному аккумулятору.

Кольцо нужно разделить ровно и аккуратно на две половинки. Для этого кольцо нужно предварительно подпилить медицинской карточкой для ампул. Затем обработайте поврежденные поверхности мелкой наждачной бумагой. С одной стороны, на одну из половинок кольца, наклейте прокладку из плотной бумаги (ватмана). С другой стороны прикрепите датчик Холла к одной из половинок кольца.

Практичнее всего клеить эпоксидным клеем, но так, чтобы датчик сидел близко к месту обрыва кольца. Сложив обе половинки кольца так, как показано на рисунке 1, их нужно вставить в «пасть крокодила» и приклеить к «челюстям крокодила» тем же эпоксидным клеем.

В результате должна получиться конструкция, схематично показанная на рисунке 1. При нажатии на ручки «крокодила» ферритовое кольцо должно раскрыться вместе с его «пастями».

Принцип действия и функциональность

Принцип работы устройства основан на законе электромагнитной индукции, устройство во многом похоже на принцип работы обычного трансформатора. Переменный ток измеряемого проводника внутри катушки трансформатора (Танг) создает переменный магнитный поток, который наводит во вторичной обмотке прибора ЭДС, которая измеряется амперметром или датчиком.

В более современных приборах используется полупроводниковый датчик Холла, основное отличие от прибора с трансформатором в том, что измеряемый проводник охвачен не замкнутой катушкой, а магнитопроводом, в зазоре которого размещен датчик Холла.

Современные приборы, в зависимости от типа, способны измерять переменный ток или постоянный и переменный ток (за счет использования датчика Холла), большинство из них имеют расширенный функционал мультиметра и способны выводить на экран числовую информацию. В зависимости от марки и производителя счетчики имеют множество дополнительных функций и конструктивных решений.

Типы приборов

Существует два типа устройств, основное отличие которых заключается в измерительных датчиках:

1. С электромагнитным датчиком. Может измерять только переменный ток. Трансформаторный зажим такого инструмента представляет собой размыкающий магнитопровод с вторичной обмоткой, замыкающейся на измерительный датчик.
2. Полупроводниковый датчик Холла. Этот тип устройства способен измерять постоянный или переменный ток.

Насколько просто определить тип зажимного датчика Dietz? Для этого необходимо разжать клещеобразное кольцо и посмотреть на концы, если с обеих сторон есть металлические площадки, то прибор имеет электромагнитный датчик и имеет размыкающий магнитопровод, он может измерять только переменный ток.

Если нет металлических пластин на концах или пластина только на одном конце, то это счетчик с датчиком Холла, такой счетчик не имеет замкнутого магнитопровода, им обычно можно измерять постоянный ток или переменный ток, такие приборы стоят немного дороже.

Виды исполнения

Счетчики Dietz делятся на аналоговые и цифровые:

• Аналоговые счетчики. Как правило, они способны измерять только переменный ток, показания в них снимаются со встроенного амперметра. Такие устройства были широко распространены до использования цифровых счетчиков.
• Цифровой (наиболее популярный). Внутри таких приборов устанавливается интегральная схема, как правило, они имеют расширенный функционал или дополнительные функции мультиметра (тестера).

Специализированные высоковольтные электроизмерительные клещи

В отдельный вид следует выделить специальные счетчики, измерительные клещи Ц 90 (более современный вариант Ц 4502), предназначенные для измерения тока в мощных электроустановках напряжением до 10 000 вольт.

Этот прибор может измерять только переменный ток от 15А до 600А. Принцип работы счетчика аналогичен обычным счетчикам трансформаторного типа, конструкция таких клещей несколько изменена для безопасной эксплуатации оператором. В конструкции предусмотрена изолирующая часть с изолирующей ручкой, и разработаны правила техники безопасности при проведении измерений таким способом.

«В настоящее время с развитием техники этот метод измерения практически не используется из-за высокого риска поражения электрическим током.»

Порядок проведения измерения

Перед началом измерений необходимо определить место измерения, подготовить прибор к работе и повернуть поворотный переключатель в нужное положение.

Если сила тока неизвестна, необходимо ввести максимальное значение диапазона, а затем постепенно уменьшать показатель в процессе измерения для более точного результата. Приборы с датчиком Холла из-за их чувствительности к магнитным полям перед измерением необходимо сбросить, нажав соответствующую кнопку «SEL» или аналогичную «REL».

Прочтите руководство пользователя перед началом использования глюкометра:

• «Обязательно соблюдайте технику безопасности при работе с электричеством и электрооборудованием. Внимательно ознакомьтесь с правилами пользования устройством, изложенными в инструкции.»

Процедура измерения:

1. Подготовьте устройство и выберите место измерения.
2. Переместите поворотный переключатель в нужное положение, затем вставьте измеряемый проводник в кронштейн устройства.

Важно разместить провод на пересечении специальных центрирующих указателей, если таковых нет, разместить их как можно ближе к центру, только в этом случае можно добиться высокой точности измерения.

Если результат измерения отображается на дисплее с минусом при измерении постоянного тока, обратите внимание на направление тока на боковой поверхности зажима, как правило, индикатор направления тока в виде стрелки используется в этой части.

1. Снимите показания с дисплея, при необходимости сохраните данные в памяти счетчика. Лучше всего измерить силу тока несколько раз, чтобы получить более точный результат.

Главное правило при измерении заключается в том, что ток нужно измерять в одном из проводников. Если в провод дополнительно объединяются изолированные жилы, например телевизионный провод или провод чайника, результат измерения может быть неверным или нулевым.

1. Для более точного результата или для измерения небольшого тока, если это позволяет измеряемый проводник, сделайте несколько витков вокруг клемм. Разделите результат измерения на количество оборотов, в результате вы получите уточненное значение измерения.

Функции и конструктивные особенности

Токоизмерительные клещи отличаются электрическими характеристиками, диапазоном измерения, точностью измерения и дополнительным функционалом. К основным особенностям устройств относятся:

• Амперметр
• Вольтметр
• Ваттметр
• Фазомер
• Амперметр вольтметр

Большинство устройств имеют дополнительные функции к тестеру — мультиметру, на которые стоит обратить внимание при выборе прибора:

• измерение сопротивления, частоты, изоляции
• проверка диодов
• непрерывность звука
• определение температуры
• функция измерения пускового тока

Более совершенные версии приборов оснащены дополнительными вспомогательными элементами, помогающими производить более точные замеры или измерения в труднодоступных местах, к ним относятся:

• двойной датчик Холла (более точные датчики)
• удаленные токоизмерительные клещи
• Зажимы со съемным экраном
• Гибкий токовый пробник
• Увеличенный зажим плоскогубцами
• Зонд ведет, «крокодил»

Читайте также: Коэффициент абсорбции трансформатора: норма пуэ, способы измерения, формулы

Что нужно помнить

Важно помнить, что все работы по строительству и обслуживанию электрических сетей, а также по электроизмерениям должны выполняться только специально обученным персоналом, имеющим все необходимые допуски и предписание на проведение работ под напряжением.

Соблюдайте правила электробезопасности, а именно: носите обувь на резиновой подошве (изолирующие гетры), надевайте резиновые изолирующие перчатки, работайте с напарником.

Кроме того, избегайте касания токоведущих частей обнаженными частями тела, не допускайте образования электрической дуги. Если вы не являетесь сертифицированным специалистом, и работаете без напарника и наряда, на вас перекладывается полная ответственность за возможные травмы и повреждения, которые вы можете получить в процессе их выполнения.

Электричество опасно для жизни, важно помнить об этом и соблюдать все меры безопасности. Особенно если речь идет о работе в распределительном щите.

Ведь сила тока в них выше, чем в домашней сети, как и напряжение. Здесь в основном используются силовые зажимы. Не забывайте о возможности обратиться за помощью к обученным специалистам, не рискуйте напрасно своей жизнью.

Если вы все-таки решили провести такие работы самостоятельно – изучите видео, внимательно прочитайте инструкцию, как пользоваться применимыми хомутами, и только после этого, с соблюдением всех мер безопасности, приступайте к работе. Видео о том, как пользоваться токоизмерительными клещами, смотрите ниже:

Токоизмерительные клещи. Устройство и виды. Как выбрать

Токоизмерительные клещи используются для измерения электрических параметров цепи в виде фазового угла, мощности, напряжения или тока, не нарушая функции цепи и не разрывая ее.

Токоизмерительные клещи, представляющие собой токоизмерительные клещи для измерения переменного тока, приобрели большую популярность. Они предназначены для быстрого измерения тока в линии без вывода ее из эксплуатации и без разрыва цепи. Электрозажимы применяются в электроустановках напряжением до 10 000 вольт.

Как использовать токовые клещи: инструкция

Измерительный прибор подключается к токопроводу в следующем порядке:

1. Выбирается место, где можно свободно захватить пассатижами один тросик.
2. Кнопка переключения режимов перемещается в нужное положение. Для сетей переменного тока используется обозначение «A~». При постоянном токе выбирается указатель «А-». Соответствующие данные, свидетельствующие о выборе того или иного режима, дублируются на экране.
3. Нажимается кнопка размыкания клещей, затем зажимы располагаются перпендикулярно проводнику.
4. Распределитель освобождается, что замыкает цепь.
5. Полученные значения фиксируются на экране. При необходимости данные могут быть записаны в память устройства.

Меры безопасности

Чтобы измерение токоизмерительными клещами прошло без негативных последствий как для состояния цепи проводника или электроприбора, так и для здоровья пользователя, необходимо учитывать некоторые меры предосторожности.

Во время измерений электрические измерительные ручки должны находиться на весах. Не рекомендуется наклоняться или прикасаться к щипцам во время снятия показаний. Приветствуется наличие специальных электростатических перчаток.

При работе с электроустановками мощностью до 10 кВт запрещается использовать внешние устройства или изменять пределы измерений подключенными контактами. Чтобы изменить значение, снимите зажимы с проводников.

Работать с токоизмерительными клещами на опорах ВЛ напряжением до 1000 В не стоит. При необходимости применяют специально предназначенные для этого приспособления.

Сферы применения

С помощью силовых зажимов становится возможным:

1. Определение фактической нагрузки в сети. Для измерения показателя в однофазных сетях производится измерение на входной линии. Полученные данные в амперах умножаются на напряжение электрической сети и косинус угла раздела.
2. Измерение мощности отдельных электроприборов. При возникновении такой необходимости сила тока на участках цепи определяется без необходимости отключения потребителя энергии. Индекс мощности также рассчитывается по приведенной выше формуле.
3. Проверка работоспособности приборов, предназначенных для учета потребления электрической энергии, сверка показаний приборов учета с объективным, фактическим потреблением.

Основные функции

Имеются клещи с различными функциями, облегчающими снятие точных показаний и обработку полученных данных. Среди этих особенностей:

• Истинное среднеквадратичное значение. Поскольку переменный ток меняет направление несколько раз в секунду, он выглядит как синусоида. Амплитуда волны постоянно меняется в течение периода, поэтому результаты измерений могут немного различаться в разное время. Встроенная функция True-RMS (среднеквадратичный) преобразует сигналы переменного тока в сигналы постоянного тока эквивалентного значения для более стабильных и точных показаний;
• Регистраторы данных. Его назначение — хранение данных во внутренней памяти, с возможностью последующего вызова;
• Степень защиты от проникновения. Функция классифицирует и оценивает степень защиты домов от попадания влаги и инородных тел. Чем выше класс защиты, тем шире диапазон сред, в которых можно использовать токоизмерительные клещи;
• Последовательные порты. Они представляют собой средства передачи данных со счетчика на компьютер, где может происходить дальнейшая обработка результатов. Общие интерфейсы включают Ethernet, USB, FireWire или RS-232;
• Стартер: эта функция предоставляет пользователям точное измерение больших скачков тока, возникающих в двигателях во время запуска. Это измерение важно при устранении таких проблем, как нежелательное срабатывание устройств защиты от перегрузки по току.
• Отображение автодиапазона. Это автоматически устанавливает правильный диапазон измеряемых значений, избавляя пользователей от необходимости регулировать начальное положение переключателей.

Стоимость цифровых измерительных клещей в зависимости от характеристик

В зависимости от цены все устройства можно разделить на эконом-сегмент в ценовом диапазоне от 4 000 до 15 000 рублей и профессиональные стоимостью от 15 000 до 60 000 рублей. Поскольку большинство устройств имеют расширенный функционал вне зависимости от цены, сравнение производилось исходя из основных характеристик устройств и их целевого назначения.

Основные характеристики устройств в зависимости от ценового сегмента

	эконом сегмент	Профессиональный
Диапазон измерения
Постоянное давление	от 0,1 до 750В	от 0,01 до 1000В
Напряжение переменного тока	от 0,1 до 750В	от 0,01 до 1100В
ОКРУГ КОЛУМБИЯ	от 0,1 до 1000А	от 0,001 до 2000А
Переменный ток	от 0,1 до 1000А	от 0,001 до 2000А
	Ошибка
Основная ошибка	1,5–4,0%	0,5–1,5%

Как выбрать токовые клещи

При выборе устройства необходимо в первую очередь руководствоваться теми задачами, которые вы перед ним ставите. Если вам нужно только измерять переменный ток, то присмотритесь к моделям с электромагнитным датчиком, они дешевле и отлично выполняют свою функцию с высокой точностью.

Для домашнего использования лучше подходят дешевые универсальные измерители тока — тестеры с датчиком Холла, такие приборы могут полноценно заменить в быту обычный мультиметровый «магазин» и должны быть у каждого электрика.

Для профессионального использования необходимо рассматривать устройства в более дорогом ценовом сегменте, сертифицированные и зарегистрированные в Госреестре СИ. Такие приборы способны дать наиболее точный результат, как правило, они снабжены вспомогательными элементами, например, дистанционными клещами или двойным датчиком Холла.

Профессиональные приборы измеряют в более широком диапазоне, способны измерять с наименьшей погрешностью. Часто такие устройства способны производить расчеты без подключения к компьютеру, у них есть много других полезных функций, а также такие устройства идут в комплекте с чехлом или сумкой. Среди известных производителей: Mastech, MULTI, UniTrend, Fluke, APPA, AKIP, MEGEON.