Как работают токовые клещи

Токоизмерительные клещи: критерии выбора и обзор лучших моделей

Токовые клещи – многофункциональный прибор, способный измерять силу постоянного или переменного тока, сопротивление, напряжение и другие параметры. Они часто используются при выполнении монтажных видов работ под высоковольтным напряжением. Главным преимуществом клещей перед остальными приборами является простота и безопасность использования, так как измерение возможно проводить без разрыва цепи на изолированном проводнике.

Устройство и принцип работы

Большая часть токовых клещей состоит из таких элементов:

• разъемный подпружиненный магнитопровод;
• кнопка раскрывания магнитопровода;
• переключатель схемы измерения, то есть диапазона токов;
• дисплей;
• гнезда для подсоединения щупов;
• ручка;
• кнопки настройки и занесения информации в память.

На заметку! Для питания токовых клещей может использоваться электрическая энергия измеряемой цепи или комплект автономных источников напряжения, например, двух батареек АА.

Рабочую часть прибора составляют магнитопровод и измеритель, соединенные в одном корпусе. Для проведения измерений достаточно раскрыть сердечник нажатием на ручки прибора. Работают токовые клещи по принципу одновиткового трансформатора. Функцию первой обмотки выполняет провод, непосредственно выполняющий измерения. Ко вторичной обмотке присоединен амперметр. Величина тока в цепи определяется после измерения тока во вторичной обмотке. При этом учитывается коэффициент трансформации прибора.

Разновидности

По рабочему напряжению и устройству все модели токоизмерительных клещей делятся на следующие типы.

1. Одноручные – в электроустановках до 1 кВт. В конструкции они объединили рукоятку с изолирующей частью. Магнитопровод в этой разновидности раскрывается с помощью нажимного рычага. Работать этим прибором можно одной рукой.
2. Двуручные – в электроустановках 2-10000 вольт. Размер изолированной части у этой разновидности не менее 38 см, ручек – 13 см. Конструкция этих клещей предполагает работу двумя руками.

Существует также классификация токоизмерительных клещей по типу индикатора:

• аналоговые – со стрелочным дисплеем, на котором нанесена шкала;
• цифровые – снабжены жидкокристаллическим дисплеем.

Но аналоговые устройства уступают цифровым по выдаче результата, поскольку измеряемая величина определяется только по градусной шкале.

В токовых клещах с мультиметром есть возможность записывать показания при колебаниях тока и напряжения, замеряемой реактивной мощности в системный журнал. Такой прибор, кроме процессора, АЦП, оперативной памяти и микросхемы ПЗУ с микропрограммой, содержит чип для долговременного хранения данных – флеш-память. Для удобства передачи данных на ПК и мобильные устройства, их обработки с помощью специальных приложений, в приборе предусмотрен интерфейс microUSB или беспроводная связь по Wi-Fi или Bluetooth.

Для надежности микросхемы на управляющей плате встроена защитная экранировка от наводок. Они все надежно удалены, «отвязаны» от высоковольтной части схемы, через шунты которой проходит высокое напряжение в сотни вольт.

Преимущества и недостатки токовых клещей

Достоинства:

• измерение силы тока без разрыва цепи;
• возможность безопасной работы с высоковольтными сетями;
• большой выбор моделей с разными функциями;
• удобство при проведении измерений в труднодоступных местах.

Недостатки:

• зависимость точности измерений от правильности расположения прибора во время работы;
• неточность результатов при использовании дешевых моделей.

Критерии выбора

При подборе необходимой разновидности клещей в первую очередь нужно определиться, какие минимальные и максимальные значения предполагается измерять. Второй по важности параметр – размер устройства. Его выбирают, исходя из диаметра контролируемых проводов или шин.

Дополнительные критерии выбора выглядят так.

1. Тип тока. Для работы с переменным и постоянным током нужны приборы с маркировкой AC и DC. Только для переменного – AC, постоянного – DC.
2. Тип датчика. Есть приборы, которые показывают размеры силы тока в разных величинах, к примеру, в мА, А, АС.
3. Материал корпуса. Он должен быть качественным, обеспечивающим защиту от поражения током. Лучшие модели выполнены из обрезиненного пластика.
4. Набор функций. Не стоит переплачивать за многофункциональные приборы, многие возможности которых не применяются в бытовых условиях. Домашнему мастеру достаточно модели, позволяющей определять сопротивление цепи и ее «прозвонку», напряжение.

Качественные приборы должны иметь следующие функции.

1. Возможность пускового броска, что позволяет измерить силу тока электродвигателя.
2. Дисплей с возможностью автовыбора диапазона. Это позволит не тратить время на настройку при смене условий.
3. Подсветка дисплей для работы в разное время суток и труднодоступных местах.

Лучшие марки

Выпускаемые модели токоизмерительных клещей длятся на 2 группы: бытовые (бюджетные) и профессиональные. Для домашнего использования лучше подойдут недорогие универсальные приборы – тестеры с датчиком Холла. Эти устройства способны полноценно заменить обычный мультиметр «цешку» в быту.

Топ-5 бытовых устройств

К бюджетным относятся приборы, которые стоят не более 1000 рублей. Они имеют простую конструкцию и предназначены для выполнения базовых бытовых задач.

IEK Expert 266C. Прибор со щупами, оснащенными ферритовыми сердечниками, которые изолированы от открытых участков проводов во время измерений. Принцип работы основан на появлении колебательного контура при протекании тока, возникновении магнитной индукции и дальнейшем преобразовании полученных значений. Размер зажима – 50 мм, вес — 432 г.

Ресанта DT 266C. Модель обладает 3,5-разрядным ЖК-дисплеем, что облегчает считывание показаний. Три входных разъема имеют защиту от перегрузки — это обеспечивает стабильную работу и долгий срок службы прибора. В комплектацию входят батарейка типа «Крона», щупы и ремешок для переноски. Могут измерять напряжение, ток, сопротивление и проверять изоляцию. Размеры устройства 230 х 90 х 38 мм, масса — 320 г.

Stayer 59820. Компактная модель весом (всего 327 г) с низкой погрешностью измерений. Удобна для переноски в кармане и не утомляет во время продолжительной работы на весу. Крупный дисплей упрощает считывание показаний, понятная панель управления обеспечивает комфортную эксплуатацию неподготовленному мастеру. Индикатор разряда своевременно оповещает о необходимости замены батареи.

Duwi 26048 6. Модель отличается интуитивно понятным управлением и небольшими габаритами. Вес устройства 240 граммов, что делает клещи удобными в транспортировке. Размер зажима — 50 мм. Возможность фиксации последнего показания облегчает эксплуатацию измерителя.

Топ-5 профессиональных моделей

Токовые клещи премиум-класса имеют расширенный функционал, но при этом цена их на порядок выше. Такие модели имеет смысл приобретать для профессионального применения.

Fluke 376. Модель с гибким датчиком и, значительно упрощающим работу в труднодоступных местах. Диапазон измерений расширен до 2500А. Устройство имеет функцию записи минимальных, средних и максимальных значений, что позволяет отслеживать колебания показателей. Габариты модели 248х85х45 мм, размер зажима — 34 мм.

Laserliner Multi Clamp Meter XP 083.043A. Мощный прибор весом почти полкилограмма. Снабжен дисплеем с высоким разрешением, функцией отображения пиков и перепадов напряжения, режимом Hold, фиксирующим значения кратковременных скачков тока, светодиодным фонарем. Эти клещи подойдут для измерения силы тока, напряжения, сопротивления, емкости, температуры и прочих параметров в сети и проводниках, а также могут использоваться для первичного анализа полученных данных.

CEM DT-3351. Модель с крупным дисплеем, облегчающим считывание показаний. При длительном бездействии прибор автоматически отключается, что гарантирует экономичное энергопотребление. При размерах 294 х 105 Х 47 мм весит прибор 536 г. Усиленный пластиковый корпус не боится ударов и надежно лежит в руке благодаря обрезиненной поверхности. Функция Hold позволяет зафиксировать результат проведенного замера для последующего анализа. Недостаток устройства – сложные настройки и управление.

Appa A15. Прибор сочетает компактные размеры и расширенный функционал. Минимальная погрешность гарантирует получение точных данных. При необходимости расширения функциональности владелец может использовать прибор в качестве дополнения к мультиметру Appa 17/17A. Оптимальная рабочая температура для устройства — от 0 до 50 градусов.

Мегеон 70083. Модель обладает функцией автоматического определения и индикации полярности, что облегчает ее использование. Возможность зафиксировать полученные данные на экране упрощает проведение измерений в труднодоступных местах и последующий анализ. Рабочая температура находится в диапазоне 0-50 градусов. Вес модели — 410 граммов.

Клещи комплектуются щупами, батареей типа «Крона», термопарой K, что позволяет начать эксплуатацию сразу после покупки.

Правила использования

Перед началом измерений нужно сначала определить место действия, подготовить прибор к работе. Для этого переведите поворотный переключатель в нужное положение. Если сила тока неизвестна, установите максимальное значение диапазона. Далее во время измерения поэтапно снижайте показатель для более точного результата.

• нажатием на клавишу разводите подвижные элементы магнитопровода;
• введите внутрь образовавшегося промежутка провод с током;
• отпустите клавишу и отследите полное соприкосновение подвижных контактов
• снимите показания с дисплея или шкалы.

Лучше всего силу тока мерить несколько раз для получения более точного результата.

Измерение на одном проводнике

Для более точного результата или для измерения малой силы тока, если это позволяет измеряемый проводник, сделайте несколько витков вокруг клещей. Полученный результат измерения поделите на количество витков, в результате вы получите уточненное значение измерения.

Частые вопросы

Нельзя. В таком случае вектора магнитных полей взаимоисключают друг друга и прибор покажет ноль.

Это означает, что выбран неверный диапазон измерений. Необходимо выбрать больший.

Нет, прибор исправен. При перемещениях вдоль провода изменяется магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому на вторичной обмотке клещей значения меняются.

Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока

Для расширения функционала мультиметров, осциллографов и других электроизмерительных инструментов, применяются токовые датчики в форме клещей — токовые клещи. Для проведения измерений клещами, их смыкают в обхват проводника с током, и таким образом, без разрыва цепи и без необходимости врезания в проводник какого бы то ни было шунта, осуществляют замер.

Это просто и удобно. Результат измерения прибор отображает на своей шкале в виде напряжения или тока пропорциональной измеренному току величины. Достоинство метода заключается еще и в том, что прибор может и не иметь достаточно широкого входного диапазона, тогда как датчик — клещи вполне в состоянии свободно принять проводник даже с очень большим током.

Проводник с измеряемым током не только остается целым, но и всегда гальванически изолирован от цепей измерительного прибора. Сам же прибор может иметь входную цепь с очень высоким импедансом и даже быть заземлен. Здесь нет необходимости как-то регулировать или включать и выключать питание цепи, параметры которой измеряются клещами, а значит в работе питаемого оборудования не будет простоев.

Среднеквадратичное значение тока в диапазоне частотных характеристик датчика можно измерить при совместном использовании токового датчика с мультиметром, способным измерять среднеквадратичные значения. В данном случае диапазон будет ограничен возможностями (шкалой) мультиметра. Лучшие результаты достигаются с датчиками обладающими широкой частотной характеристикой, минимальным фазовым сдвигом и высокой точностью.

Для измерения параметров переменного тока используются датчики, работающие по принципу обычного измерительного токового трансформатора. Любой трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, установленные на общем магнитопроводе. Первичное напряжение подается на первичную обмотку, в сердечнике создается переменный магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке соответствующую коэффициенту трансформации ЭДС. Токи первичной и вторичной обмоток соотносятся как количества витков во вторичной и первичной обмотках.

Так и работает токовый датчик для измерения переменного тока. Магнитопровод в форме клещей замыкается вокруг проводника. Проводник — это первичная обмотка, состоящая из одного единственного витка, значение тока в котором необходимо узнать.

Ток во вторичной обмотке будет пропорционален току в проводнике и отличаться от него в число раз, равное коэффициенту трансформации, то есть во столько раз, сколько витков во вторичной обмотке. Количество витков во вторичной обмотке датчика обычно 1000, 500 или 100.

Если датчик имеет 1000 витков, то клещи имеют обозначение 1000:1 или 1мА/А — это значит что 1 мА в показаниях прибора тождественен 1А в исследуемом проводнике. Или 1А на приборе — 1000 А в проводнике.

Соотношение может быть в принципе и другим: 3000:5 или 2000:2, в зависимости от назначения прибора. Однако в большинстве случаев клещи работают в паре с обычным мультиметром и соотношение, как правило, 1000:1.

При соотношении 1000:1 или 1мА/А показания прибора будут такими. При входном токе в 700А выходные показания окажутся 700мА, при 300А — 300мА и т. д. Так происходит потому, что выход датчика присоединяется к цифровому мультиметру в режиме измерения переменного тока с выбранным диапазоном значений.

Для определения действующей величины тока в проводнике, показания мультиметра умножаются на коэффициент датчика. Главное — чтобы измерительный прибор имел требуемое входное сопротивление.

Если измерительный прибор имеет вход только по напряжению (вольтметр или осциллограф), то он также может использоваться с токовым датчиком — клещами. Для этого токовый выход датчика необходимо согласовать с входом прибора, применив принцип измерительного трансформатора тока. Тогда показания переменного напряжения будут пропорциональны измеряемому переменному току.

Существуют токовые клещи, способные измерять не только переменный, но и постоянный ток. В таких клещах принцип их работы основан на эффекте Холла, когда параметры тока выводятся из параметров порождаемого им магнитного поля, воздействующего на полупроводник и инициирующего в нем эффект Холла.

Тонкая пластинка полупроводника устанавливается перпендикулярно магнитному полю тока, который требуется измерить. На пластинку в определенном направлении (допустим вдоль нее) подается ток возбуждения, который отклоняется во внешнем магнитном поле под действием силы Лоренца в поперечном направлении, и тогда в этом направлении на краях пластинки можно измерить ЭДС (напряжение Холла).

При постоянном токе возбуждения через пластинку, ЭДС Холла, как и индукция магнитного поля измеряемого тока, будут пропорциональны измеряемому току. То есть напряжение Холла соответствует току в проводнике, который проходит внутри магнитопровода датчика. Такая схема имеет большие преимущества перед устройствами на базе трансформатора тока.

Поскольку генерация ЭДС Холла не зависит от направления вектора магнитной индукции, а зависит только от его величины, датчик на основе эффекта Холла измеряет как переменный, так и постоянный ток. К тому же датчик абсолютно точно фиксирует фазу изменения (направления) магнитного поля, а значит пригоден для наблюдения формы тока.

Клещи с датчиком Холла бывают с одним либо с двумя встроенными датчиками. Различные модели клещей обладают широким динамическим диапазоном и частотной характеристикой, линейностью сигнала и высокой точностью.

Область применения таких клещей охватывает всё оборудование с постоянным током до 1500 А без необходимости встраивания дорогих шунтов. Переменный ток частотой в десятки килогерц также измерим при помощи клещей на базе эффекта Холла, причем форма тока может быть самой разной, среднеквадратичное значение будет найдено.

Выходной сигнал в милливольтах, пропорциональный измеренному току, может быть легко воспринят большинством мультиметров, осциллографов и самописцев.

Для чего предназначены токоизмерительные клещи?

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.

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.

Принцип работы токоизмерительных клещей

При использовании любых способов основной принцип — измерение. Он аналогичен как при применении мультиметров для повседневного использования (до 1000 В), так и профессиональных (выше 1000 В). Бытовые измерительные клещи одноручные, а профессиональные — преимущественно двуручные. Приобретать профессиональные приборы имеет смысл при работе с высоковольтными сетями.

Электроизмерительные клещи, соединенные с мультиметром, позволяют выполнять процесс измерения в такой последовательности:

• обнаруживается провод для измерения электротока (обхват инструментом нескольких проводов при замере способствует получению неверного результата);
• подбираются диапазон и режим тестера — при неизвестном значении I измерения начинают с наибольшей шкалы;
• помещают в токовые клещи тот проводник, в котором необходимо измерить I (для достижения точного измерения провод размещают по центру перпендикулярно относительно корпуса прибора).

Режим измерения — автоматический, цифры отображаются на дисплее.

На простом примере можно продемонстрировать, как проверить нагрузку в сети 220 В. Положение переключателя клещей для того, чтобы померить ток — АС 200, клещи обхватывают проводник, после чего снимают показания. Находят произведение измеренного значения и напряжения. Рассчитанная величина может сопоставляться со значениями электросчетчиков.

Конструктивные элементы токоизмерительных клещей

Электроизмерительные клещи в своем составе имеют следующие основные элементы:

• разъемы, в которые подключаются соответствующие щупы;
• дисплей, на котором отображается результат измерения;
• переключатель режимов;
• кнопку разжатия инструмента;
• магнитопровод (сами клещи).

При измерении постоянного тока схема прибора включает:

• трансформатор электротока;
• мост выпрямления.

Вторичная обмотка к ключам подключается комплектом шунтов.

Токовые клещи подразделяются на одно- и двуручные. Одноручные в конструкции объединяют рукоятку и изолирующую часть. Раскрытие осуществляется нажимным рычагом. Работа производится одной рукой.

У двуручных приборов размер ручек превышает 13 см, а изолирующая часть — от 38 см и более. Конструктивной особенностью является их использование 2 руками.

При покупке определяются, выбирая, как выбрать необходимый инструмент. В торговых точках присутствует большой ассортимент этих устройств с различным функционалом, от чего на них и зависит цена. При покупке потребитель должен определиться с необходимым функционалом, часть из которого может быть излишней.

В основном инструмент предназначен для решения следующих задач:

• измерять напряжение в сети и выдавать амперы;
• определять частоту электротока;
• прозванивать провода.

Режимы измерений

Применяют 2 метода определения силы тока:

• прямое;
• непрямое (индуктивное) измерение.

Первый способ производится при подсоединении амперметра к разрыву электрической цепи. Электроток проходит через прибор, на дисплее появляется информация о значении величины I.

Достоинства этого метода:

• точность измерения, зависящая от класса оборудования;
• легкость и доступность выполнения замеров.

• невозможно измерять из-за особенностей конструкции большие величины электротоков;
• без разрыва нельзя замерить параметры цепи;
• замеры выполняются только в той цепи, которая подключена к прибору.

Если электроизмерительные клещи выступают как трансформатор тока в роли вторичной катушки, то используется индуктивный способ.

• безопасность;
• осуществляются замеры больших значений электричества;
• нет необходимости в разрыве цепи для осуществления измерений;
• мобильность выполняемых замеров.

Но и он не лишен недостатков:

• измерения нельзя выполнить в труднодоступных местах;
• при небольших значениях определяемых параметров — большая погрешность.

При применении этого инструмента для электрика полезно знать некоторые нюансы, улучшающие качество проводимых операций.

При рассмотрении, как пользоваться токоизмерительными клещами при слишком маленьком значении I в проводнике, не определяемом тестером в точности, нужно воспользоваться наматыванием проводника на одну из рабочих частей прибора. На дисплей выводятся сведения о суммарном показателе, точное значение определяют отношением полученной величины к числу витков.

Если значение электротока больше максимально возможного для тестера, на экране появляется «1». Диапазон выполняемых замеров увеличивается, они повторяются.

Ток утечки обнаруживают при его поиске на заземляющем проводе, а также при обхвате клещами для измерения тока нуля и фазы. Если на экране появится число, отличное от «0», то утечка присутствует, пробой изоляции нужно искать на корпусе.

При наличии кнопки «Hold» моделью токоизмерительных клещей можно измерять электроток в труднодоступных местах. При производстве подобного действия токовые клещи охватывают провод, после чего нажимается эта кнопка, что приводит к фиксации значения на экране, после чего ее просматривают в любом доступном месте.

Переключатель режимов измерений может находиться в различных положениях в зависимости от того, замеры какого показателя осуществляются. Так, при определении постоянного тока его помещают в положение «DCA», а напряжения — «DCV», для переменных видов — «ACA» и «ACV» соответственно. Также переключатель позволяет осуществлять прозвонку, проверку диодов и сопротивления.

Подключение щупов осуществляется через разноцветные разъемы, имеющие различное буквенно-символьное обозначение. Провод красного цвета подключается к такому же разъему, имеющему надпись «VΩ». Разъем такого же цвета «EXT» предназначен для подключения измерителя изоляции. Провод нейтрального подключается к одноцветному разъему с символьным обозначением «СОМ».

Меры безопасности при работе

Взаимодействие с любыми приборами, контактирующими с электричеством, требует соблюдения некоторых мер безопасности. Не являются исключением и рассматриваемые клещи. Во время активных действий, проводимых ими, запрещается:

• при их подключении к токоведущим элементам дотрагиваться до открытых разъемов;
• при работе под напряжением измерять сопротивление;
• переключать диапазоны при нахождении проводника в инструменте;
• превышать максимумы перегрузочной способности инструмента для некоторого диапазона.

С профессиональным инструментом в электроустановках с напряжением выше 1000 В работу проводят 2 работника: 1 с III группой и 1 — с IV.

Как пользоваться мультиметром – измерение напряжения, силы тока и сопротивления

Пресс клещи для обжима наконечников проводов

Для чего нужен осциллограф и как им выполнять измерения тока, напряжения, частоты и сдвига фаз

Что такое амперметр и как им проводить измерения?

Как пользоваться мегаомметром для измерения сопротивления изоляции кабеля?

Что такое петля фаза-ноль простым языком — методика проведения измерения

Как пользоваться токоизмерительными клещами: конструкция, назначение виды

Ремонт или эксплуатация электрического оборудования приводит к необходимости определения силы электрического тока. Для измерения этой величины требуется специальным прибор, который называется амперметром. Чтобы провести соответствующие манипуляции, амперметр следует включить в электрическую цепь последовательно, после чего получить результат. Однако такие действия требуют необходимости разрыва цепи, но на это уходит время, и в большинстве случаев приводит в последующем к снижению качества соединения. Именно поэтому для упрощения этой задачи, были разработаны токоизмерительные клещи. По какому принципу они работают, и как правильно пользоваться, узнаете из материала.

Что называется токоизмерительными клещами

Одним из главных инструментов электрика являются токоизмерительные клещи (их также называют токовыми клещами или токоизмерителями). Это специальный прибор, предназначенный для бесконтактного измерения силы тока в цепи. Внешне такие устройства похожи на мультиметр, но имеется у них одно значительное отличие.

Токоизмерительные клещи менее популярны, чем мультиметры, однако их использование также очень важно. Знать силу тока также необходимо, как и напряжение при выходе из строя электрооборудования. Хотя в конструкции мультиметра также имеется опция измерения силы тока, но провести измерения при помощи токоизмерительных клещей не только проще, но еще и быстрее.

Конструктивные особенности инструмента

Из названия становится понятно о предназначении прибора. Благодаря специфической его конструкции, можно осуществлять измерения силы электрического тока без разрыва цепи. И это огромное преимущество, ведь в таком случае, не требуется останавливать работающее оборудование.

Составными элементами прибора — это такие устройства:

1. Трансформатор с размыкающимся магнитопроводом, посредством которого и осуществляется измерение силы тока без разрыва цепи.
2. Пульт управления в виде регулятора. С его помощью устанавливается диапазон измерений. Кроме того, в зависимости от модели токоизмерительных клещей, в них могут присутствовать функции мультиметра.
3. Дисплей — отображаются результаты измерений.
4. Гнезда для подключения щупов — присутствуют на многофункциональных моделях клещей. Подключаемые щупы позволяют проводить измерения напряжения, сопротивления и прочих физических величин.

Особое внимание в конструкции токоизмерительных клещей уделяется размыкающемуся трансформатору. Для этого предусмотрена специальная клавиша, которая отводит одну часть магнитопровода для расположения кабеля электрооборудования с целью определения величины силы тока. В обмотке трансформатора формируется ЭДС и ток, величина которого определяется прибором.

Зачем нужно измерять силу тока

Как уже говорилось выше, токоизмерительные клещи менее популярны, чем мультиметры. Связано это не только с их стоимость (стоят они дороже мультиметров), но еще и функционалом. Измерить величину электрического тока можно обычным тестером, но для этого понадобится разорвать цепь, и включить в нее последовательно прибор. Однако такая необходимость в быту возникает крайне редко, поэтому электрические токоизмерительные клещи менее популярны.

Когда же они могут быть полезны? Если вы домашний мастер, и умеете ставить розетки, но не занимаетесь ремонтом электроприборов, то в покупке токоизмерительных клещей нет никакой необходимости. Вам вполне будет достаточно иметь мультиметр.

Востребованными токоизмерительные клещи являются среди электриков. Однако если вы не электрик, то необходимость воспользоваться таким инструментом возникает в следующих случаях:

• при ремонте электрооборудования с целью выявления причины выхода из строя;
• для определения нагрузки в цепи;
• для уточнения мощности оборудования;
• контроль домашней сети на предмет подключения к ней стороннего электрооборудования;
• для определения утечки тока на корпус прибора, что позволит заблаговременно предотвратить серьезные последствия;
• при изготовлении приборов;
• для расчета потребления электроэнергии — узнать суммарную нагрузку по квартире или дому;

Если возникла необходимость измерить значение электрического тока, тогда вы всегда можете воспользоваться мультиметром. В приборе имеется соответствующая опция. Если же измерять силу тока приходится часто, регулярно или от случая к случаю, то рекомендуется приобрести токоизмерительные клещи. О том, как выбрать инструмент, а также научится им пользоваться, вы узнаете из этого материала.

Принцип функционирования устройства

Главная особенность токоизмерительных клещей в наличии специального зажима, который расположен в верхней части. Именно этот зажим и позволяет осуществлять измерения силы тока бесконтактным путем. Кстати такой способ является не только быстрым, но еще и безопасным, так как электрику не нужно прикасаться к проводам.

Чтобы понимать принцип работы электроизмерительных клещей, необходимы начальные познания электротехники. Если же таковые отсутствуют, тогда рассмотрим подробно, как происходит измерение силы тока, и насколько эффективен такой инструмент для реализации соответствующей задачи.

1. Когда в сеть включается любой бытовой прибор или электроинструмент, по проводнику протекает электрический ток. Об этом знают практически все из уроков физики в школе.
2. При прохождении тока, вокруг проводника создается электромагнитное поле. Это поле невидимое, а его сила напрямую зависит от величины тока.
3. На основании этих сведений был создан прибор — токоизмерительные клещи, которые фиксируют уровень магнитного поля, тем самым определяя величину силы тока.

Что же представляют собой токоизмерительные клещи внутри? Понять это можно с помощью следующего эскиза.

На фото изображен размыкаемый магнитный провод, состоящий из стальных пластин, которые в приборе закрыты пластиковой оболочкой. На магнитопроводе присутствует обмотка, концы которой соединены с модулем управления прибора. Если говорить проще, то к обмотке подключен амперметр, который фиксирует величину тока в проводнике. Теперь подробнее о принципе работы прибора:

1. При размещении проводника внутри магнитопровода, происходит создание электродвижущей силы.
2. От ЭДС на вторичной обмотке наводится ток, который фиксируется прибором.
3. Величина этого тока незначительная, поэтому показания пересчитываются микропроцессором прибора.
4. Для пересчета используется коэффициент трансформации, значение которого уже задано, и зависит от количества витков.

В итоге мы получаем величину силы тока, значение которой максимально близко к реальному значению. Величина погрешности зависит от модели токоизмерительных клещей, но стоит отметить, что все приборы подобного рода имеют отклонения.

Если на приборе отсутствует соответствующая надпись DCA, значит, он не предназначен для работы с постоянным током. Этот момент следует обязательно учитывать, когда выбирается такой инструмент для работы.

Разновидности токовых клещей: определяемся что лучше

Токоизмерительные клещи выпускаются разных видов. Наиболее популярными являются цифровые модели, но встречаются также стрелочные устройства. Какие особенности имеют эти инструменты, выясним далее.

1. Стрелочные — их еще называют аналоговыми, так как в качестве отображающего дисплея используется стрелочный указатель. В конструкции стрелочных токоизмерителей применяется одновитковый трансформатор, к выводам которого подключен амперметр. Модели такого плана сейчас практически не встречаются в продаже, так как это устаревшие модификации. Достоинством таких устройств является возможность наглядного контроля измерительного процесса. Высокая чувствительность стрелочного указателя к механическим колебаниям приводит к искажению результатов, поэтому для предотвращения получения неверных значений, необходимо жестко зафиксировать прибор. Недостатком аналоговых приборов является необходимость пересчета получаемых результатов, умножив их на коэффициент преобразования.
2. Цифровые — они отличаются от стрелочных не только наличием ЖК-дисплея, но еще и отсутствием необходимости проведения перерасчетов. На дисплее отображаются уже готовые результаты. Большинство моделей имеют встроенную функцию отображения не только силы тока, но и мощности. В приборе заложен алгоритм закона Ома, по которому осуществляется автоматический расчет.
3. Высоковольтные — классические измерительные клещи предназначены для измерения силы тока в цепях с напряжением до 1000 Вольт. Однако специалисты используют также приборы для работы в сетях с напряжением выше 1000В. Такие клещи называются высоковольтными, и отличаются они от стандартных тем, что состоят из удлиненных рукояток с улучшенной изоляцией. Такая конструкция исключает необходимость приближения оператора к высоковольтным проводам. К тому же такие устройства предназначены для работы только в цепях с переменным напряжением.

Нужно отметить, что высоковольтные приборы классифицируют на виды по количеству рукояток. Они бывают:

• одноручные — имеют одну хорошо заизолированную рукоятку с рычагом для раскрытия магнитопровода (предназначены для работы с электроустановками напряжением до 1 кВ), а их основное преимущество — возможность пользоваться одной рукой;
• двуручные — обычно такие установки позволяют работать в сетях с напряжением от 2 до 10 кВ. Размер изолированной части составляет 38 см, а рукоятки — 13 см. Пользоваться ими необходимо двумя руками.

Разновидности электроизмерительных клещей

Стоит понимать, что клещи можно использовать не только для снятия показаний силы тока. В зависимости от конструкции, они классифицируются на такие виды:

1. Фазометр — прибор, предназначенный для измерения угла сдвига фаз. Используется инструмент электриками, при помощи которого удается определить коэффициент мощности. Устройства бывают цифрового и электродинамического типа.
2. Ваттметры — предназначены для определения показаний мощности: активной и реактивной. Причем использовать их можно для работы не только в одно, но и в трехфазных цепях.
3. Амперметр-вольтметры — приборы, позволяющие измерять не только ток бесконтактным методом, но и напряжение.
4. Мегаомметры — служат для определения величины сопротивления провода на участке цепи или для проверки изоляции.

Использование тех или иных измерительных инструментов зависит от поставленных задач. Однако применение клещей позволяет произвести измерительные работы быстро, безопасно и с высокой точностью.

Принцип работы токоизмерительных клещей для постоянного тока

Как уже упоминалось, токовые клещи могут измерять не только переменный ток, но и постоянный. Такой способностью обладают далеко не все модели приборов, поэтому при их выборе важно обратить на это внимание. В токовых клещах для измерения постоянного тока принцип работы основан на эффекте Холла. Для этого в конструкции магнитопровода используется датчик Холла (или несколько датчиков). Принцип работы в этом случае выглядит следующим образом:

1. Датчик Холла представляет собой тонкую пластинку из полупроводникового материала, которая располагается перпендикулярно движению магнитного поля в проводнике.
2. На пластинку подается ток, что приводит к ее отклонению в поперечном направлении (за счет действия силы Лоренца).
3. При этом на концах пластины создается ЭДС, которая называется напряжением Холла.
4. Величина напряжения на пластинке соответствует значению тока в проводнике.

Схема работы токоизмерительных клещей с датчиком Холла представлена ниже.

Такая конструкция позволяет использовать инструмент не только для работы с постоянным током, но и переменным. К тому же, измеряемые значения получаются более точными, чем при работе с устройствами, не имеющие встроенного датчика Холла.

О недостатках и преимуществах: что нужно знать каждому мастеру

Как и любой вид инструмента, токоизмерительные клещи имеют определенные преимущества и недостатки. К достоинствам измерительных электроприборов принадлежат:

1. Сила тока измеряется без необходимости разрыва цепи. Это одно из главных преимуществ, за счет которого приборы получили широкую популярность. Отсутствие необходимости разрыва цепи не только положительно влияет на скорость проведения работ, но и на безопасность.
2. Измерения проводятся не только быстро, о чем уже упоминалось выше, но еще и точно, что связано с автоматическим перерасчетом.
3. Компактность — устройства имеют легкий вес и малые габариты, поэтому не возникает трудностей с их хранением, транспортировкой и использованием.
4. Простота эксплуатации. Приборы просты в применении, но для этого необходимо знать некоторые особенности, о которых можете узнать, прочитав материал до конца.
5. Наличие дополнительного функционала, что расширяет не только возможности инструмента, но и область использования.
6. Возможность зафиксировать результат, если измерения проводятся в труднодоступных местах.

Некоторые модели имеют также подсветку дисплея, что исключает вероятность получения неправильных значений. Работают цифровые токоизмерительные клещи от батарейки, и это является первым и основным недостатком. При ее разряде, прибор является бесполезным. К дополнительным недостаткам измерительного инструмента относятся:

• показания прибора напрямую зависят от его положения;
• получение неточных значений, что опять-таки зависит от модели приборов;
• прямая зависимость получения результатов зависит от правильности эксплуатации инструмента.

Недостатки на фоне большого количества преимуществ, практически незаметны. Чтобы показания были точными, необходимо научиться пользоваться токоизмерительными клещами. Как это сделать, рассмотрим в следующем разделе.

Токоизмерительные клещи: как пользоваться

Если умеете пользоваться мультиметром, то, казалось бы, что может быть трудного при работе с токовыми клещами. Однако некоторые сложности все-таки есть, как оказывается. И если вы один из тех, кто только что купил клещи, и при попытке воспользоваться ими, получаете нулевое значение на экране, тогда присоединяйтесь к инструкции, которая поможет вам правильно научиться пользоваться инструментом. Для начала рассмотрим некоторые особенности, от которых зависит правильность эксплуатации:

1. Если внутри магнитопровода расположить несколько проводников трехфазной цепи, то прибор выдаст суммарное значение силы тока.
2. Измерять силу тока в однофазной цепи необходимо для одного провода. Если разместить внутри сразу несколько проводов (фазный и нулевой), то значение на дисплее будет нулевым. Наверняка вы с этим уже сталкивались, когда пытались проверить силу тока в проводе от электрочайника или других бытовых устройств.
3. Если разместить внутри магнитопровода сразу три провода трехфазной цепи, то результат также будет нулевым.

Выяснив особенности применения токоизмерительных клещей, можно прибегнуть к их эксплуатации. Делается это следующим способом:

1. Внутри кольца магнитопровода располагается один из проводов, запитывающий электрооборудование. Очень важно, чтобы внутри был расположен именно один провод однофазной цепи, так как в противном случае измерения провести не получится.
2. Замкнуть кольцо магнитопровода.
3. Установить поворотный указатель на приборе в положение ACA или DCA, что зависит от типа цепи. На какое значение нужно устанавливать указатель? В этом вопросе начинающие мастера часто путаются. Итак, на приборе обычно имеется несколько значений тока для измерений. Это может быть величина до 20А, 200А или 1000А. Чтобы узнать, на какое значение нужно установить указатель, оцениваем мощность оборудования, ток которого необходимо узнать. Если это чайник на 2 кВт, тогда следует 2000 Вт/ 220В, и получим значение 9А. Это означает, что на приборе можно установить значение измерений в диапазоне до 20А, и получить тем самым максимально-правильный результат. Чтобы не проводить расчетов, устанавливаем указатель на максимальное значение, и измеряем. На основании получаемых результатов переводим регулятор на меньший диапазон.

Чтобы не возникало никаких трудностей, научимся пользоваться токоизмерительными клещами на примере.

1. В качестве электрооборудования используем водонагреватель/бойлер на 50 л.
2. Бойлер имеет параметр мощности в 1,5 кВт. Это значение нам необходимо для проверки правильности измерений и погрешности прибора.
3. Чтобы узнать силу тока, которую потребляет водонагреватель, нужно расположить провода питания в токоизмерительных клещах. Для этого снимаем защитную крышку с автоматического выключателя, и получаем доступ к необходимому проводу.
4. Синий провод проходит через автоматический выключатель, а черный используем для проверки величины силы тока. Выставляем на приборе соответствующий диапазон измерений (в конкретном случае используем клещи модели Clamp Meter 266) до 200А.
5. Далее помещаем проводник внутри магнитопровода прибора.
6. И включаем водонагреватель в сеть. Снимаем полученные значения.
7. Это значение силы тока, который потребляет однофазный бойлер мощностью 1,5 кВт. Запоминаем его при помощи клавиши Data Hold.
8. Теперь, чтобы не забыть это значение, его можно записать на бумагу.

Вот такими простыми действиями получилось вычислить величину силы тока, которую потребляет бойлер. Убеждаемся в том, что эти значения правильные. Для этого мощность бойлера 1500 Ватт нужно разделить на напряжение сети 220 Вольт. Получаем значение 6,8 Ампер. Незначительная погрешность в десятых долях Ампер — это перепады напряжения. Чтобы получить более точные результаты, следует еще измерить напряжение в цепи при включенном бойлере.

Вот таким вот способом можно определить величину силы тока для любого бытового электроприбора или строительного инструмента. При эксплуатации токоизмерительных клещей важно учитывать следующие особенности:

1. Чтобы получить максимально-точные показания, необходимо размещать провод внутри клещей так, чтобы он касался к магнитопроводу.
2. Если мощность оборудования, которого измеряется ток, очень низкая, тогда следует сделать несколько витков провода вокруг магнитопровода прибора. Полученный результат следует разделить на количество витков, чтобы в итоге узнать правильную величину тока.

Ниже на видео представлена простейшая видеоинструкция, как научиться пользоваться токовыми клещами.

Стоит также отметить, что чем меньше величина силы тока в проводнике, тем выше степень погрешности. Если при измерении на дисплее прибора отображается значение «1», то это говорит о том, что сила тока в проводнике выше, чем установленный на инструменте диапазон. Для этого необходимо перевести переключатель на следующую границу измерения.

Как правильно выбрать токоизмерительные клещи и что для этого необходимо знать

Современный рынок электроинструментов предлагает большое количество разнообразных моделей. Нужно отметить один очень важный фактор — большинство моделей токоизмерительных клещей выпускается в Китае. Многие не приемлют такую продукцию, но по качеству она не уступает аналогам из Европы, поэтому можете смело покупать измерительный инструмент китайского производства, который в дополнение ко всему имеет доступную цену.

Чтобы выбрать подходящий инструмент, нужно обратить внимание на следующие моменты:

1. Покупать дорогой прибор не следует, если в этом отсутствует такая необходимость. Дорогие модели далеко не всегда используют электрики, а для бытового применения такие инструменты не нужны и подавно.
2. Понимать, что токоизмерительные клещи позволяют измерять силу тока. В материале описано, в каких случаях нужно знать этот параметр. Если нет особой необходимости измерять силу тока, тогда следует рассмотреть мультиметры.
3. Наличие полезных опций в приборе. К таковым функциям относится возможность фиксации значений, измерение других физических величин, подсветка и т.п.
4. Качество материала, из которого сделан прибор. Пластик не должен быть дешевым, и если это так, тогда лучше отказаться от покупки такого инструмента.

Производители мало что говорят для покупателя, поэтому если затрудняетесь самостоятельно выбрать токоизмерительные клещи, тогда обратитесь за помощью к опытному электрику. В этом случае вероятность приобрести некачественный инструмент сводится к нулю.

Ремонт и настройка токоизмерительных клещей

Прежде всего, нужно отметить, что возможность починить токоизмерительные клещи имеется в случае не только наличия необходимых навыков работы с паяльником, но и познаний в электронике. Выйти из строя измерительный инструмент может по различным причинам:

• падение с высоты и прочие механические повреждения;
• неправильное включение прибора в цепь при измерении соответствующих величин, например, переключатель выставляется в режим измерения тока, а щупы подводятся к розетке для измерения разности потенциалов (напряжения);
• окисление батарейки, которая заливает плату, выводя из строя детали.

Ремонт токоизмерительных клещей зависит от характера неисправности. Если из строя вышел конденсатор или резистор, то их можно заменить, используя паяльник или фен. Определить неисправный элемент можно визуально или путем проверки мультиметром. Если же из строя выходит микроконтроллер, то ремонтировать прибор не имеет смысла. В этом случае будет проще купить новые токоизмерительные клещи.

Относительно токоизмерительных клещей нужно отметить, что к каждой модели прилагается инструкция и соответствующее техническое описание. Между строк должны указываться значения погрешности. Их необходимо учитывать, чтобы получить точные показания. Иногда величина погрешности может быть больше, что также допустимо. В таком случае необходимо самостоятельно отрегулировать прибор, для этого на плате имеются соответствующие регуляторы. Ниже на фото показано, как они выглядят.

Ниже на видео подробный рассказ о том, нужно ли покупать токоизмерительные клещи, или можно обойтись мультиметром.

Подводя итог, нужно отметить, что научиться пользоваться токоизмерительными клещами не трудно, но при работе с инструментом обязательно соблюдайте технику безопасности. Хотя прибор исключает необходимость его включения в цепь, но в ходе измерений не исключена вероятность обрыва проводника, к которому можно коснуться рукой. Если работаете в сетях с высоким напряжением более 220В, то обязательно рекомендуется пользоваться диэлектрическими перчатками.