Электроизмерительные клещи для измерения тока

Измерение количества электричества, прошедшего за единицу времени через сечение проводника (сила тока – I), традиционно осуществляется при разрыве цепи с подключением в этот момент к нему специального устройства, производящего измерение. Токоизмерительные клещи применяются для определения интенсивности электромагнитного поля, возникающего рядом с проводником. Их использование ускоряет и упрощает процесс измерений.

Принцип работы токоизмерительных клещей

Работа токоизмерительных клещей переменного тока построена на использовании одновиткового трансформатора тока и встроенного амперметра. Подробная схема устройства прибора, приведена на рисунке ниже.

а — схема простейших клещей с использованием принципа одновиткового трансформатора тока;

б — схема, сочетающая одновитковый трансформатор тока с выпрямительным устройством;

1 — проводник с измеряемым током;

2 — разъемный магнитопровод в форме клещей;

3 — вторичная обмотка;

4 — выпрямительный мостик;

5 — рамка измерительного прибора;

6 — шунтирующий резистор;

7 — переключатель пределов измерений;

8 — кнопка (скоба) разжатия клещей.

У трансформатора две обмотки – первичная и вторичная. Первичная обмотка представляет собой обычный провод (шину), в котором и производятся измерения тока. Вторичная обмотка находится в самих токовых клещах. Эта обмотка состоит из большего, чем первичная обмотка, количества витков, обмотанных вокруг магнитопровода. Амперметр подключен ко второй обмотке.

Проводя измерения, по токоведещему проводнику , «окольцованному» магнитопроводом прибора, протекает переменный ток , вследствие чего в магнитопроводе возникает магнитный поток. Во вторичной обмотке появляется электрическая индукция. Ток, протекающий по второй обмотке, измеряет амперметр.

Что измеряют токоизмерительными клещами?

Перед приобретением этого прибора нужно определиться, для каких целей предназначены электроизмерительные клещи.

Они представляют собой трансформатор с подключенным амперметром. Непосредственно устройство – первичная обмотка трансформатора. Размещение внутри нее проводника способствует индуцированию электротока на обмотку из-за возникающего электромагнитного поля. Затем он попадает на вторичную обмотку катушки, показания с которой считываются амперметром. Показания этого прибора пересчитывают с поправкой на коэффициент трансформации, указываемый на нем. Трансформатор с постоянным током не работает, поэтому описанные токовые клещи – для переменного тока.

Электроизмерительные клещи, изготовляемые сегодня, используются для значений, измеряемых при постоянном токе. На место амперметра помещается датчик Холла, улавливающий наличие и напряжение электромагнитного поля.

Используя эти приборы, производят следующие замеры:

• нагрузку сети, имеющуюся в наличии по факту;
• точность показаний различного оборудования, предназначенного для учета электроэнергии, сравнивая показания на них с показаниями, полученными при измерении клещами;
• мощности бытовых и использующихся в профессиональной деятельности электроприборов.

Токовые клещи для постоянного тока дороже своих аналогов для переменного вида, но более точные и имеют повышенные показатели качества.

Инструмент, использующийся совместно с цифровым мультиметром, позволяет избавить пользователя от вычислений искомой величины, поскольку прибор имеет встроенный калькулятор.

Конструкция

Современные токоизмерительные клещи вне зависимости от производителя и модификации содержат следующие элементы: магнитопроводы с подвижной скобой-рычагом, переключатель диапазонов измерений, экран, выходные разъемы для щупов (в этом случае клещи могут быть использованы как обычный мультиметр) и кнопку фиксации токовых измерений (фото ниже).

Рисунок 1 – ТК S-line DT 266 FT

Большинство современных токовых измерителей также включают в себя внутренний трансформатор с диодным мостом. В этом случае выводы вторичной обмотки подключаются через шунт. В зависимости от диапазона измеряемых сил токов, токовые клещи могут быть одноручными (для напряжений до 1000 В) и двуручными с дополнительными изолированными ручками (для напряжений от 2 до 10 кВ включительно). Токоизмерительные устройства, предназначенные для измерений более 1 кВ, имеют длину изолятора на менее 38 см, а рукояток – не менее 13 см.

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

• CAT III 600 V – это означает, что прибор защищен от кратковременных бросков напряжения внутри оборудования при эксплуатации в стационарных сетях с напряжением до 600 В.
• CATIV 300 V – это означает, что прибор защищен от бросков напряжения внутри оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300 В. Примером такого оборудования может служить обычный электрический счетчик.

Преимущества и недостатки

Токоизмерительные клещи получили широкое распространение благодаря ряду преимуществ, что определяют выбор в их пользу, при необходимости иметь «на подхвате» соответствующее устройство:

• Максимально возможная простота, размеры устройства и точность измерений.
• Возможность использование для замеров в высоковольтных цепях и микротоков.
• Принцип работы клещей позволяет создавать устройства различного дизайна и функционала.

• Простота интеграции с другими электроизмерительными устройствами. К примеру, очень эффективными показали себя токовые клещи, совмещенные с мультиметром – границы возможностей для бытового применения у таких устройств очень сложно себе представить, так как они могут быть укомплектованы датчиком температуры и прочими «плюшками», расширяющими функционал.

Устройство максимальное простое в использовании его освоение даже на интуитивном уровне доступно любому человеку мало-мальски знакомому с основами электротехники.

Используя электроизмерительные клещи надо учитывать некоторые присущие таким устройствам недостатки:

• Так как прибор реагирует на электромагнитное поле, то есть некоторая зависимость от положения провода внутри первичной обмотки (кольца) и его положения – желательно располагать клещи перпендикулярно измеряемому проводнику.
• Чувствительное устройство может быть очень восприимчиво к токам наводки, которые могут возникать при наличии большого количества проводников рядом с измеряемым.
• Простота схемы устройства открывает широкие возможности для изготовления некачественных клонов устройств зарекомендовавших себя производителей. Такие копии не комплектуются должными схемами защиты и точность их показаний оставляет желать лучшего.

Где применяются электроизмерительные клещи?

Клещи токоизмерительные могут стать незаменимым помощником как для бытовых потребителей, так и на предприятиях различных масштабов. С их помощью возможно:

• — определять фактическую нагрузку в сети. Чтобы определить нагрузку однофазной сети, осуществляется замер на вводном кабеле, полученное значение тока в амперах умножается на напряжение в сети и косинус угла между фазами (cos φ). Если отсутствует реактивная нагрузка (мощные индуктивные элементы, дроссели, двигатели), то последнее значение принимается равным единице (cos φ = 1).
• — для измерения мощности различных приборов. В случае возникновения необходимости измеряется сила тока участка цепи с подключенным потребителем. Мощность определяется по вышеописанной формуле.
• — для проверки функционирования приборов учета потребления электроэнергии, например, сверки показаний счетчиков с фактическим потреблением.

Принцип действия

Все токоизмерительные клещи работают по принципу простого трансформатора, где сами зубья клещей выполняют роль замкнутого магнитопровода со вторичной катушкой, а проводник – как один виток первичной катушки. Чем больше сила тока в проводнике (первичной катушке), тем бо́льшую силу тока вырабатывает вторичный проводник (клещи), и этот ток попадает на датчик и его значение выводится на экран.

Так работают токовые клещи

Несмотря на отсутствие прямого подключения, сделанные замеры имеют высокую точность, а погрешность токоизмерительных клещей не превышает 0,5%, чего достаточно для выполнения практически всех работ по наладке и пуске электрики для дома, офиса и даже производства.

Функции

Этот многофункциональный прибор выполняет несколько функций:

1. Измерение фактической нагрузки в сети. Для этого клещами захватывается одна жила и прибор автоматически подсчитывает текущую нагрузку.
2. 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.
3. 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.

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;

Необходимость измерения электричества возникает не только у работников соответствующего профиля, но и у обычных людей. В этом случае становятся незаменимыми клещи электроизмерительные, отличающиеся удобством и простотой использования.

Разновидности

Данный инструмент позволяет произвести замеры практически всех электрических параметров, к примеру напряжения или тока. При этом в процессе не изменяется работа сети, и не происходит ее разрыв. Устройства разделяются на несколько видов в зависимости от измеряемых величин:

• ампервольтметр;
• ваттметр;
• амперметр;
• фазометр;
• омметр.

Наибольшей популярностью пользуются токоизмерительные клещи, необходимые для определения переменного тока в проводнике. Они учитывают физические процессы который имеет две обмотки. Первая представляет собой шину с измеряемыми параметрами, а вторая имеет соединение со специальным магнитопроводом.

Как выбрать

Качественные материалы, используемые для изготовления, — это главный параметр выбора. На современном рынке представлено множество бюджетных инструментов китайского производства, но они, как правило, произведены из резины и пластмассы низкого качества и имеют характерный резкий запах.

Стоимость таких изделий небольшая, так же как и срок службы. При этом, если нужны клещи электроизмерительные цифровые для бытового применения, не стоит выбирать приборы с обширным перечнем функций и возможностей использования, так как большая часть из них останется невостребованной, а цена на них достаточно высокая. Оптимальным вариантом станет устройство, производящее замеры вольтажа, сопротивления и силы тока.

Подготовка к использованию

Работы могут производиться в токоведущих элементах как с изоляцией, так и без нее. Клещи электроизмерительные перед использованием должны быть тщательно осмотрены на наличие неисправностей, после чего рукоять и изолирующий элемент необходимо протереть чистой сухой тканью. Также во время осмотра нужно обратить внимание на стыки деталей магнитопровода: на них не должно быть следов коррозии и загрязнений, а изолирующая часть должна иметь равномерное покрытие без видимых повреждений. Стоит отметить, что частицы ржавчины на магнитопроводе снизят плотность прилегания его элементов, в итоге результаты измерений окажутся неверными. Как было указано ранее, неотъемлемым дополнением к инструменту являются

Что нужно знать

В процессе измерения клещи электроизмерительные необходимо держать на вытянутых или согнутых руках, при этом они не должны касаться заземленных и токоведущих кабелей. Это необходимо для обеспечения безопасности и предотвращения случайного соприкосновения рук оператора с токоведущими частями.

Для изготовления изолирующей детали и рукояти используются специальные материалы. Рабочая часть может иметь металлическую основу или же производиться из изоляционного материала. Если для изготовления губок использовалась сталь, то на них должны быть закреплены накладки, предотвращающие повреждение патрона предохранителя в процессе проведения манипуляций.

Смена предохранителей без снятия напряжения выполняется в защитных очках. Перед применением клещи осматривают для проверки их исправности и целостности лакового покрытия изолирующих частей.

Особенности

На клещи электроизмерительные цена может варьироваться в зависимости от качества изготовления, имеющихся функций и конструкции. В среднем такой инструмент обойдется в сумму в пределах 3000-4000 рублей.

Со стороны ручек на изолирующем элементе присутствует ограничитель в виде упора или кольца, диаметр которого на 10-15 мм превышает размер рукояти. Рабочая деталь должна иметь эргономичную форму, обеспечивающую плотное сжатие электрозащитных средств и патрона предохранителя. определяются удобством пользования.

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.

Описание конструкции самодельных токовых клещей

Для сборки устройства понадобится чувствительный датчик Холла, к примеру, UGN3503. На рисунке 1 изображено устройство самодельной клещи. Необходим, как уже сказано, датчик Холла, а так же, кольцо ферритовое диаметром от 20 до 25 мм и крупный «крокодил», к примеру, подобный как на проводах для запуска (прикуривания) автомобиля.

Ферритовое кольцо необходимо точно и аккуратно распилить либо разломить на 2-е половинки. Для этого ферритовое кольцо необходимо сначала подпилить алмазным надфилем или пилкой для ампул. Далее, поверхности разлома ошкурить мелкой шкуркой.

С одной стороны на первую половинку ферритового кольца приклеить прокладку из чертежного ватман. С другой стороны на другую половинку кольца наклеить датчик Холла. Приклеивать лучше всего эпоксидным клеем, только нужно проследить, чтобы датчик Холла хорошо прилегал к зоне разлома кольца.

Следующий шаг – соединяем обе половинки кольца и обхватываем его «крокодилом» и приклеиваем. Теперь при нажатии на ручки «крокодила» ферритовое кольцо будет расходиться.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...