Токоизмерительные клещи – это прибор для измерения электрического тока без разрыва электрической цепи. То есть, чтобы пользоваться этим инструментом, не надо разрезать провод и применять щупы. Как правило токовые клещи не делают в виде отдельного устройства, а встраивают в многофункциональные приборы – мультиметры, которые могут измерить множество других параметров: напряжение, сопротивление, температуру.
Принцип работы
Как следует из названия ТК или клещи Дитце предназначены для измерения силы переменного тока в цепи без ее разрыва. В основе работы токоизмерительного инструмента лежит принцип простейшего трансформатора тока. В этом случае первичной обмоткой является шина или кабель с измеряемым током, а роль вторичной играет захват клещей, внутри которого расположена вторая многовитковая обмотка, намотанная на магнитопровод из ферромагнитного материала. Переменный ток в проводе (первичной катушке) создает переменное магнитное моле, силовые линии которого проходят через вторичную обмотку, возбуждая в ней ЭДС, пропорционально величине тока в первой катушке. Таким образом, измеряя возникающую ЭДС, можно найти силу тока в первой катушке (проводе).
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.
Сделать самому
Если человек немного разбирается в электронике, имеет цифровой мультиметр, то можно довольно быстро сделать к нему дополнение. Для этого понадобится любой датчик Холла, в продаже они имеются, и ферритовое кольцо.
Кольцо раскалывают на две части, к одному концу крепится датчик, и к его контактам припаивают провода. Полукольца крепят к прищепке или чему-нибудь подобному. Концы проводов вставляют в гнезда мультиметра. Прибор переводится в режим милливольтметра.
Если в ферритовое кольцо поместить проводник, по которому протекает ток, то на милливольтметре можно будет наблюдать какие-то значения. В зависимости от используемого датчика, коэффициент преобразования напряженности магнитного поля в электрическое напряжение будет разным, но постоянным для конкретного датчика.
С помощью эталонных токов можно отградуировать шкалу. В результате получится простая и удобная приставка к мультиметру.
Порядок измерений
Как правило, использование токоизмерительных клещей не вызывает особых трудностей. Перед тем, как пользоваться инструментом, стоит уделить большое внимание технике безопасности, о чем было сказано ранее.
Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами:
- Установить требуемый диапазон на переключателе.
- Нажать на кнопку раскрытия магнитопровода.
- Обхватить одиночный проводник в сети переменного или постоянного тока (если такая возможность поддерживается прибором).
- Расположить токовые клещи перпендикулярно направлению провода.
- Снять показания с дисплея.
Часто трудность использования токоизмерительных клещей заключается в выделении одиночного проводника: при попытке снять показания с обычного кабеля, идущего из розетки, на экране должен высветиться ноль. Это происходит потому, что токи фазного провода и нулевого проводника равны по величине и противоположны по направлению. Следовательно, магнитные потоки, создаваемые ими взаимно компенсируются. Если же токовые показания отличны от нуля, то это свидетельствует о наличии утечки тока в цепи, величина которой равна полученному значению. Поэтому для измерений нужно найти место, где провода разделяются и выделить одиночную жилу. В качестве такого места можно использовать распределительный щит или место подключения фазового провода к автоматическому выключателю. Тем не менее это не всегда можно сделать, что ограничивает область применения токоизмерительных клещей.
Если в процессе измерений на экране высвечивается единица, то это говорит о том, что значение силы тока в проводе находится за пределами диапазона измерений. В этом случае необходимо увеличить диапазон токовых измерений с помощью переключателя. При проведении измерений в труднодоступных местах можно использовать кнопку Hold. С ее помощью можно зафиксировать результат последнего измерения и посмотреть его, убрав клещи. Нажав на Hold второй раз, можно сбросить значение.
Наглядно увидеть, как работать токоизмерительными клещами, Вы можете на видео инструкции ниже:
Правильное использование инструмента
Клещи-приставка AC/DC Holdpeak HP-605A. для больших токов
Вообще, изначально клещи предназначены в пару к мультиметру HP890CN — сам есть соответствующее положение на селекторе. Но в принципе могут работать с любым другим тестером или даже осциллографом, потому что выдают напряжение прямо пропорциональное измеряемому току — 1мВ соответствует 1А.
Клещи имеют размеры 175х80мм (без боковой кнопки, открывающей «пасть»), вес около 300г, длина провода 70см.
В комплекте есть бумажка, назвать инструкцией которую язык не поворачивается. Там написано примерно следующее: подключите клещи к тестеру, включите, выберите на тестере режим «клещи», переключите клещи и тестер в соответствующий AC/DC режим, нажмите на тестере кнопку REL — и измеряйте. Никаких цифр, погрешностей, пределов — ничего. Впрочем, инструкция от HP890cn обещает 2.5%/3% +5 для DC и AC соответственно.
На передней панели кнопка питания, светодиод индицирующий включенное состояние и кнопка AC/DC. Забегая вперед, скажу что отличие AC от DC — во включенном последовательно конденсаторе, ну и подстроечники для AC и DC — разные.
Питаются от «кроны», потребляемый ток 4.4мА
Выходной сигнал — 1мВ=1А
Внутренний мир прост и незатейлив — LDO 7550 на 5В, преобразователь из +5В в -5В 7660 и операционный усилитель TL062
с обратной стороны платы — три подстроечных резисторы, кнопки и светодиод питания.
схема (если я ничего не напутал):
Названия микросхем, кнопок, разъемов — условные (скажем, вместо 7550 нарисовал 78L05, разъемы взяты тупо по числу контактов и т.д.). Конденсаторы не отпаивал и не прозванивал, для резисторов указаны надписи на них и их перевод в реальное значение (ибо для 0603 с 1% точности уже обозначение не цифра-цифра-множитель, а целая таблица)
Если я правильно понимаю (а с высокой вероятностью я таки ошибаюсь) — VR1 задаёт начальное смещение, то есть регулирует ноль, а VR2 и VR3 — калибровка по постоянке и переменке соответственно.
Режим AC отличается кроме другой выходной цепи и потенциометра — включенным последовательно конденсатором. Нафига это нужно — как по мне тайна великая есть. Видимо, чтобы отсечь постоянное смещение, которое неминуемо в клещах на датчиках холла. Чем это будет отличаться от переключения тестера в режим AC — уж я и не знаю. Как по мне — лучше бы подстроечник для этой цели ввели, оперативно 0 выставлять на постоянке.
Теперь измерения. Как я уже писал в заголовке — клещи рассчитаны на большие токи. Поэтому на малых токах точность будет никакая, но тем не менее попробуем проверить.
постоянка:
переменка:
Как видим, если на постоянке точность еще куда ни шло, то на переменке ну совсем не в дугу. впрочем, измерение переменных токов меня волнуют мало, а таких высоких — не волнуют вовсе, так что лично для меня это проблемой не является, но если я правильно понимаю, можно при желании подстроить (?) при помощи VR2 и VR3, что я и сделал для постоянного тока, хоть и не сфоткал. Но получилось не более +-0.1А с эталонным тестером, на вышеприведенных же токах, что я считаю вполне себе неплохим результатом. Ну не рассчитаны они на такие токи. Им нужны десятки и сотни ампер — там они покажут точнее и «раскроются в полной мере».
Пример использования
Приведем пример того, как пользоваться токоизмерительными клещами при измерении нагрузки в сети 220 В, например в квартире. В этом случае переключатель необходимо установить в положение AC 200. Далее необходимо токовыми клещами обхватить изолированный проводник и снять показания. После этого полученную величину силы тока нужно умножить на напряжение в сети 220 В. Например, если прибор показывает 5 А, то потребляемая мощность в сети составит P = U * I = 5 * 220 = 1100 Вт или 1.1 кВт. Полученное значение можно использовать для проверки работы приборов учета электроэнергии.
Напоследок предлагаем просмотреть видео, на котором наглядно показывается, как пользоваться токовыми клещами DT-266 и Fluke 302+, достаточно популярными на сегодняшний день:
DT-266 Fluke 302+
Вот и вся инструкция о том, как самому пользоваться токоизмерительными клещами. Как Вы видите, ничего сложного нет. Главное — соблюдать меры безопасности и внимательно подходить к измерениям. Надеемся, что наши советы и наглядная видео инструкция доступно объяснили Вам порядок действий!
Будет интересно прочитать:
- Как использовать мультиметр – инструкция для чайников
- Как проверить правильность работы счетчика электроэнергии
- Список инструментов электрика
Правильное использование инструмента DT-266 Fluke 302+ Материал взят с сайта: https://samelectrik.ru/
Особые возможности
Следующие специальные функции могут облегчить использование токовых клещей:
- Экранные иконки позволят с одного взгляда понять, что измеряется (вольты, омы и т. д.).
- Функция удержания данных позволит зафиксировать показания на дисплее.
- Единый переключатель облегчает выбор измерительных функций.
- Защита от перегрузки предотвращает повреждение прибора и цепи, а также защищает пользователя.
- Автоматическое определение диапазона измерений обеспечивает постоянно правильный его выбор. Ручная установка позволяет фиксировать диапазон для повторных замеров.
- Наличие индикатора низкого заряда батареи обеспечит своевременную замену элементов питания.
Погрешность
Это максимально допустимая ошибка, которая может возникать при определенных условиях эксплуатации. Другими словами, это показатель того, насколько близко измеренное значение соответствует фактическому.
Погрешность прибора обычно выражается в процентах от показаний. Например, если она равна 1 %, то для 100 ампер фактическое значение тока находится в пределах от 99 до 101 А.
В дополнение к погрешности в спецификациях может указываться, насколько изменяется показание в крайнем правом разряде измеряемой величины. Например, если погрешность указана как ± (2 % + 2), то для 100,0 А фактический ток находится в диапазоне 97,8–102,2 А.
Tags: ампер, бра, верхний, вид, выбор, , зажим, измерение, как, конденсатор, контактор, контур, крон, , магнит, мощность, мультиметр, нагрузка, напряжение, осциллограф, потенциал, принцип, провод, пуск, , работа, размер, резистор, ряд, свет, светодиод, сеть, сопротивление, схема, тен, тип, ток, трансформатор, , установка, холл, щит, эффект
Технология пользования
Как пользоваться токовыми клещами, можно узнать из прилагаемого руководства по эксплуатации прибора. Документация такого характера обязательно прилагается к измерительному устройству. Сам порядок обращения с инструментом довольно прост. Клещами охватывают проводник и снимают выходные данные прибора. Однако здесь есть свои хитрости и нюансы.
Полезные нюансы проведения измерений
Иногда при измерении небольших токов возникает трудность снятия показаний клещей-мультиметра. Небольшая сила тока не может быть зафиксирована по причине недостаточной чувствительности измерительного устройства.
Для этого был придуман простой способ получения данных в этих условиях. Делают это так:
- Провод посередине длины сгибают на небольшом участке вдвое;
- Полученную петлю продевают в проём магнитопроводов 2 или 3 раза.
- В результате в окне прибора оказывается несколько проводов.
- Переключатель мультиметра устанавливают в положение минимального диапазона измеряемой величины.
- Полученное число на дисплее прибора делят на количество проводников, находящихся в окне инструмента. Это будет реальная величина силы тока в одном проводе.
Дополнительная информация. Следует учитывать то, что такой способ снятия показаний допускает большую погрешность измерения. Единственный плюс – это быстрое получение замера силы тока исследуемого кабеля.
