Что такое токовые клещи, для чего они нужны и как ими пользоваться

Правила измерений гласят, что вольтметр подключается к необходимому участку электрической цепи параллельно, а амперметр – последовательно. Следовательно, чтобы замерить силу тока, надо искусственно создать разрыв цепи и подключить к нему измерительный прибор. Для упрощения и ускорения измерений используются клещи токоизмерительные, которые работают по принципиально другому методу – их устройство позволяет замерять интенсивность электромагнитного поля, что всегда возникает вокруг проводника.

Устройство токоизмерительных клещей

Изначально, электроизмерительные клещи представляли собой трансформатор, к которому подключён измерительный прибор – амперметр.

Клещи, которые являются видимой частью устройства, одновременно являются первичной обмоткой трансформатора. Если внутри неё поместить проводник, по которому протекает электрический ток, то благодаря электромагнитному полю он индуцируется на обмотку трансформатора. Далее ток переходит на вторичную обмотку, с которой уже снимаются показания амперметром.

Первые модели клещей создавались как дополнение к измерительным приборам, просто позволяющее удобнее контактировать с измеряемым участком цепи.

Показания амперметра, которые получались с их помощью, приходилось дополнительно пересчитывать, учитывая коэффициент трансформации, что указывался на приборе. Также сам принцип работы позволял измерять значения только переменного тока, так как с постоянным трансформатор не работает – чтобы его замерить нужно было пользоваться другими устройствами.

Современные приборы могут быть использованы как для переменного, так и как клещи для точного измерения постоянного тока, но в последнем случае на таких устройствах используется не амперметр, а датчик Холла, который напрямую улавливает наличие и напряженность электромагнитного поля.

Такие модели несколько дороже, но отличаются более высоким качеством и точностью работы.

Также использование измерительных клещей в паре с цифровым мультиметром избавляет оператора от необходимости вычислять измеряемое значение тока, так как калькулятор уже встроен в схему прибора.

Лучшие бюджетные клещи

6 UNI-T UT204А

Бюджетные многофункциональные токоизмерительные клещи от известной фирмы UNI-T. Расположение органов управления очень удобное, позволяет оперировать одной рукой при измерении токов бесконтактным способом.
Очень простое управление, поскольку из управляющих органов присутствует только поворотный переключатель и три кнопки. Для подстраховки от падения прибора в комплекте присутствует темляк.

Кнопки управления:

• SELECT – выбор подрежима, который соответствует надписям поворотного переключателя синего цвета;
• REL — установка нуля с дополнительными возможностями;
• HOLD – фиксация показаний дисплея.

Интересным решением является разделение измеряемых параметров по постоянному и переменному току, что сильно упрощает управление прибором в целом. Имеется функция автоотключения, которое происходит через 15 минут простоя.
Плюсы:

• известный бренд, хорошее качество изготовления;
• высокая скорость измерения;
• достаточная точность и стабильность измерений;
• автоматический выбор диапазона;
• бесконтактное измерение постоянного и переменного тока до 600А;
• удобное управление, компактный размер;
• огромный функционал;
• невысокая стоимость.

Минусы:

• питание от кроны;
• нет подсветки;
• нет TRUE RMS;
• корпус не прорезинен;
• микросхема АЦП бескорпусная, залита компаундом;
• магнитопроводы маловаты.

Возможности токоизмерительных клещей

Если изначально клещи создавались как дополнение к профессиональным измерительным приборам, то дальнейшие возможности промышленности по миниатюризации и упрощении устройств сделали этот прибор относительно недорогим и доступным рядовым пользователям для бытового применения.

При этом сфера его использования постоянно растет и только стандартные задачи, которые можно выполнять с его помощью включают следующие пункты:

• Измерение силы тока в отдельно взятом проводнике, который мало того, что не отсоединен от схемы, но и находится под напряжением.
• Определение фактической мощности любого электроприбора в разные моменты времени и в зависимости от нагрузки.
• Определение фактической нагрузки на всю электросеть дома или квартиры «в реальном времени».
• Проверка электросети на предмет несанкционированного подключения.
• Проверка наличия утечки тока на корпус электроприбора.

Видео работы и инструкция

Работа прибора основана на законе электро-магнитной индукции,когда проходящий ток создает вокруг себя электрон-магнитное поле, которое, при определенных условиях и качественных измерениях, дает объективную картину силовой составляющей тока.

Конструкция токоизмерительных клещей для всех практически одинакова. В ее состав входят:

• подпружиненный магнитопровод разъемного типа;
• многовитковая катушка, создающая ЭДС (электродвижущая сила);
• диапазонный переключатель для работы с разными силами тока;

Для разной силы токов используются различные рукоятки и держатели. Для приборов низковольтного измерения рукоятки отсутствуют, а удержание происходит за корпус, который является диэлектриком. При более высоких значениях измеряемой среды — рукоятки с полной, иногда двойной, изоляцией измерительной цепи а оператора. Разделение токоизмерительных клещей происходит по мощности и по строению рукояток.

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.

Основные принципы работы

Принципиальные приемы действия по работе с токоизмерительными клещами — при измерении охватывается или зажимается только один провод, чтобы значение было максимально приближено к истинному. В случае обжатия групп проводов прибор показывает математическую сумму значений всех токов в проводах (при обжатии обоих проводов в однофазной схеме клещи покажут ноль).

Во многом цена и уровень точности измерений зависит от комплектации прибора. Механическая магнитозависимая стрелка, работающая в условиях электромагнитного поля стоит намного дешевле, чем жидкокристаллический дисплей с многофункциональными показателями.

Являются, пожалуй, одним из самых распространенных инструментов у профессиональных, и не очень, электриков. Главным достоинством этого прибора, является возможность измерять электрический ток, не разрывая при этом электрическую цепь. Замеры можно производить в функционирующей электрической цепи, не нарушая ее работу.

В своем роде это единственный прибор способный выполнять такие операции. При этом токовые клещи

могут применяться в электроустановках до 10 000 В. Это, в свою очередь, сильно расширяет радиус их профессионального применения. Хотя полезны они будут и в быту, например, для
измерения нагрузки сети в квартире
или доме.

Токоизмерительные клещи

весьма полезный в хозяйстве
инструмент электрика
, однако, много людей попросту не знают о нем, и о том для чего он нужен. Это, от части, объясняет причину его не столь широкого распространения.

Разновидности токовых клещей

В зависимости от используемой схемы и даже внешнего вида самого устройства, электроизмерительные клещи подразделяются на несколько типов:

• Стрелочные. Прибор аналогового типа, активной частью которого является одновитковый трансформатор переменного тока, а измерительный прибор подсоединен к его вторичной обмотке. Это одни из первых моделей токоизмерительных клещей – они отличаются невысокой стоимостью и наглядностью вывода результатов измерений в случае с переменной силой тока. Общий недостаток таких устройств – высокая чувствительность к механическим колебаниям – если прибор не находится на жесткой поверхности то результат измерения может быть показан неправильно. Также для использования таких приборов нужен определенный навык – зачастую приходится вручную переводить показания амперметра в реальные значения в соответствии с коэффициентом трансформации. Ещё такой прибор рассчитан на определённую частоту электрического тока.
• Цифровые. Вывод показаний на дисплей такого прибора определяется микроконтроллером, который автоматически производит все необходимые вычисления и (в зависимости от модели) может быть настроен на отображение непосредственно силы тока или мощности.

• Мультиметр. Универсальное устройство класса все-в-одном – измерительные клещи встроены прямо в корпус прибора, что определяет удобство его использования. Количество функций и способов измерения определяется моделью мультиметра, поэтому правильным названием устройства будет не электрические клещи с мультиметром а наоборот. Зачастую такие приборы работают с датчиком Холла, поэтому их можно использовать как токовые клещи постоянного тока.
• Высоковольтные. Основное применение – электрические цепи, с током стандартной частоты и напряжением, превышающим 1 кВ. Такие устройства обладают повышенной устойчивостью изоляции и дополнительно могут крепиться на диэлектрической штанге, чтобы оператор не приближался вплотную к проводнику, с которого берутся замеры. Это специализированное профессиональное устройство, которое предназначено только для одной единственной функции – измерение переменного тока. При необходимости замерить силу постоянного тока используются другие устройства и методы.

Измерение клещами постоянного и переменного тока

Для измерения разных типов тока посредством клещей используется совершенно одинаковая методика. Главное – предварительно выбрать необходимый режим работы.

Перед тем, как пользоваться устройством, необходимо убедиться в том, что на прибор не влияют никакие посторонние источники напряжения.

К примеру, результаты устройства могут исказить некоторые асинхронные электрические двигатели, определенные виды трансформатора, аппараты для сварки, а также блоки питания (импульсные). Все они могут реализовать большие поля с электромагнитными волнами, что могут индуцировать наведенную ЭДС в магнитопроводе.

Для измерения тока при помощи клещей нужно:

1. Постановка ручки переключателя в необходимое положение.
2. Ввод проводника в пространство магнитопровода.
3. Считывание результатов из дисплея прибора.

Таким образом, никаких особых навыков или же знаний для работы с клещами не нужно. На более новых моделях есть особый датчик IFLex, что применяется для замеров в весьма стесненных условиях.

Если начать анализировать два проводника вместе, их магнитные потоки должны сложиться вместе. На дисплее будет отображен общий результат. К примеру, токи в фазе и нуле без наличия утечек являются равными по величине и противоположными по значению.

В таких ситуациях прибор должен показать нулевой результат. Если он имеет какое-то значение, можно говорить о серьезных проблемах в сети электричества.

Порядок работы с токоизмерительными клещами

Способы измерения с помощью токоизмерительных клещей в целом ничем не отличаются при использовании бытовых мультиметров (до 1000 Вольт) или профессиональных (свыше 1000 Вольт) приборов.

Рассчитанный на домашнее использование тестер с клещами будет иметь гораздо больше функций, а специализированным устройством в бытовых условиях чаще всего будет нечего измерять.

В зависимости от цели измерений, весь процесс с помощью клещей, совмещенных с мультиметром, будет проходить следующим образом:

• Среди проводов выделяются тот, с которого надо снять показания. Если обхватить клещами сразу несколько проводников, то результат измерения будет неправильным.
• На тестере выставляется необходимый режим и диапазон. Если измеряется переменный ток, то это будут литеры AC, а когда прибор поддерживает измерение постоянного, то DC. При этом, на шкале надо выбрать значение чуть больше того, которое планируется измерить. Если предполагаемая сила тока неизвестна, то начать измерения надо с самой большой шкалы.
• Клещи раскрываются и нужные проводник помещаются внутри. Для наиболее точного измерения провод желательно расположить по центру контура, перпендикулярно корпусу прибора.
• Измерение произойдет автоматически и на дисплее отобразятся результаты.

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;

Работают клещи от двух пальчиковых батареек АА. Единственным их недостатком является высокая стоимость 244,30$, что конечно же, несравнимо с китайскими поделками, однако профессинальное качество прибора стоит таких денег.

Полезные нюансы проведения измерений

Знание некоторых физических законов и особенностей строения прибора позволят расширить сферу его применения.

Если ток в проводнике очень маленький и тестер не может точно его определить, то можно «помочь» прибору, намотав проводник на одну из половинок клещей. В таком случае на дисплее отобразится сумма токов и чтобы узнать точное значение надо разделить полученный результат на количество витков.

Если ток больше того, что может показать тестер, то на дисплее отобразится единица. В таком случае надо выставить больший диапазон измерений и повторить замеры.

Обнаружить ток утечки получится и без поиска его наличия на заземляющем проводе (подсоединённому к корпусу прибора). Для этого можно воспользоваться способностью тестера показывать сумму токов нескольких помещенных в электроизмерительные клещи проводников. Если обхватить клещами сразу фазу и ноль, то на дисплее должен высветиться ноль, так как наведенные электромагнитные поля взаимно компенсируются (они должны быть одинаковыми по силе и различными по направлению). В случае наличия утечки, значения на дисплее будет отличным от ноля – если это так, то надо искать место пробоя изоляции на корпус.

Если на корпусе измерительного прибора есть кнопка «Hold», это поможет измерять ток в труднодоступных местах, к примеру, если тестером туда можно дотянуться, а дисплей при этом видно не будет. В таком случае надо обхватить токовыми клещами провод, нажать на эту кнопку и полученный результат зафиксируется на дисплее – теперь его можно посмотреть в удобном месте.

Как повысить точность измерения

При измерении небольшой силы тока, намотайте проводник (в котором измеряется ток) несколько раз на магнитопровод. В этом случае суммарный магнитный поток увеличивается пропорционально количеству витков и также возрастает показание на дисплее. Величину отсчета разделите на количество витков и получите точное значение даже для маленьких токов.

Как пользоваться мультиметром

С помощью мультиметра с токовыми вставками можно исследовать напряжённость квартирной сети. Для этого необходимо зафиксировать переключатель диапазона в «ACA 200». Электропровод в изоляции, введенный в квартиру, нужно обхватить разомкнутыми клещами. На индикаторе появятся показания измерений. Их умножают на 220 вольт (значение напряжения сети квартиры), а косинус не учитывается (равен 1). Ответ поможет проверить деятельность установленного для измерения потребления энергии устройства и др.

Следует соблюдать ТБ

Решаясь купить токовые клещи, нужно определить необходимый набор пределов измерения разных видов тока, форму, точность результатов, рабочий диапазон, дополнительные свойства, финансовые возможности. Тогда удастся приобрести удобный инструмент. Им можно будет без проблем пользоваться в быту.

Что это такое

В повседневной практике токовые клещи используют энергетики, когда нужно измерить силу тока в высоковольтных проводах без их разрыва и последующего подключения амперметра. Внешне они похожи на клещи, прикрепленные к мультиметру, отсюда и название.

На самом деле это токовый трансформатор с раздвижным магнитопроводом, во вторичную обмотку которого включен стрелочный или цифровой амперметр.

Длинные диэлектрические ручки нужны для безопасности. Принцип действия заключается в измерении тока проходящего через токовый трансформатор.

Устройство мультиметра с клещами следующее:

• усики клещей выполняют из трансформаторной или заменяющей ее стали и покрывают изоляцией;
• роль первичной обмотки трансформатора играет электрический провод, которые охватывают усики клещей. То есть, на первичной обмотке всего один виток;
• вторичная обмотка наматывается на эти же клещи, количество витков зависит от того, какие токи предполагается измерять. Обмотка спрятана под изоляцией.

На клещах указывается коэффициент трансформации. Выглядит примерно так: 100/5А. Это отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.

Амперметр, включенный во вторичную обмотку трансформатора, производит измерение тока, наведенного проводом, который охватывают клещи.

Типы приборов

Существует два типа устройств, основным различием которых являются измерительные датчики:

1. C электромагнитным датчиком. Способны измерить только переменный ток. Клещи-трансформатор такого инструмента представляют из себя размыкающийся магнитопровод со вторичной катушкой, замыкающейся на измерительном датчике.
2. C полупроводниковым датчиком Холла. Данный тип устройства способен измерять постоянный или переменный ток.

Как легко определить тип датчика клещей «Дитца»? Для этого необходимо раскрыть клещеобразное кольцо и посмотреть на его торцы, если с двух сторон имеются металлические площадки — значит прибор с электромагнитным датчиком и имеет размыкающийся магнитопровод, им можно измерить только переменный ток. Если на торцах нет металлических пластин или пластина только на одном торце, то это измеритель с датчиком Холла, такой измеритель не имеет замкнутого магнитопровода, им можно измерить постоянный или переменный ток, как правило такие устройства по стоимости немного дороже.

Токовые клещи с электромагнитным датчиком, замыкающийся магнитопровод

Токовые клещи с датчиком Холла, без замыкающегося магнитопровода