Для чего предназначены электроизмерительные клещи

Электроизмерительные клещи — виды, принцип действия, использование

Электроизмерительные клещи предназначены для измерения электрических величин — тока, напряжения, мощности, фазового угла и др. — без разрыва токовой цепи и без нарушения ее работы. Соответственно измеряемым величинам существуют клещевые амперметры, ампервольтметры, ваттметры и фазометры.

Наибольшее распространение получили клещевые амперметры переменного тока, которые обычно называют токоизмерительными клещами . Они служат для быстрого измерения тока в проводнике без разрыва и без вывода его из работы. Электроизмерительные клещи применяются в установках до 10 кВ включительно.

Простейшие токоизмерительные клещи переменного тока работают на принципе одновиткового трансформатора тока, первичной обмоткой которого является шина или провод с измеряемым током, а вторичная многовитковая обмотка, к которой подключен амперметр, намотана на разъемный магнитопровод (рис. 1, а).

Рис. 1. Схемы токоизмерительных клещей переменного тока: 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, 3 — вторичная обмотка, 4 — выпрямительный мостик, 5 — рамка измерительного прибора, 6 — шунтирующий резистор, 7 — переключатель пределов измерений, 8 — рычаг

Для охвата шины магнитопровод раскрывается подобно обычным клещам при воздействии оператора на изолирующие рукоятки или рычаги клещей.

Переменный ток, проходя по токоведущей части, охваченной магнитопроводом, создает в магнитопроводе переменный магнитный поток, индуктирующий электродвижущей силой (ЭДС) во вторичной обмотке клещей. В замкнутой вторичной обмотке ЭДС создает ток, который измеряется амперметром, укрепленным на клещах.

В современных конструкциях токоизмерительных клещей применяется схема, сочетающая трансформатор тока с выпрямительным прибором. В этом случае выводы вторичной обмотки присоединяются к электроизмерительному прибору не непосредственно, а через набор шунтов (рис. 1, б).

Электроизмерительные клещи бывают двух типов: одноручные для установок до 1000 В и двуручные для установок от 2 до 10 кВ включительно.

Электроизмерительные клещи имеют три основные части: рабочую, включающую магнитопровод, обмотки и измерительный прибор, изолирующую — от рабочей части до упора, рукоятки — от упора до конца клещей.

У одноручных клещей изолирующая часть служит одновременно рукояткой. Раскрытие магнитопровода осуществляется с помощью нажимного рычага. Электроизмерительные клещи для установок 2 — 10 кВ имеют длину изолирующей части не менее 38 см, а рукояток — не менее 13 см. Размеры клещей до 1000 В не нормируются.

Правила пользования клещами. Электроизмерительные клещи могут применяться в закрытых электроустановках, а также в открытых в сухую погоду. Измерения клещами допускается производить как на частях, покрытых изоляцией (провод, кабель, трубчатый патрон предохранителя и т.п.), так и на голых частях (шины и пр.).

Человек, производящий измерение, должен пользоваться диэлектрическими перчатками и стоять на изолирующем основании. Второй человек должен стоять сзади и несколько сбоку оператора и читать показания приборов электроизмерительных клещей.

Электроизмерительные клещи типа Ц20 с раздвижным магнитопроводом и выпрямитель цыц прибором относятся к измерительным трансформаторам тока. Эти клещи позволяют при охвате магнитопроводом проводника с переменным током частоты 50 Гц измерять ток ток в пределах от 0 до 600 А. Здесь первичной обмоткой является сам проводник с током, возбуждающим в замкнутом ферромагнитном магнитопроводе переменный магнитный поток, который наводит во вторичной обмотке ЭДС, где включен электроизмерительный прибор.

Ток, измеряемый прибором, прямо пропорционален току в охваченном клещами проводнике и отсчитывается по шкале с делениями от 0 до 15, если рычажный переключатель клещей установлен в положение 15, 30 или 75 А, либо по нижней шкале с делениями от 0 до 300, когда этот переключатель находится в положении 300 (300 А).

Электроизмерительные клещи типа Ц20 позволяют также измерять переменное напряжение до 600 В частоты 50 Гц, для чего их зажимы присоединяют проводниками к тем точкам электрической цепи, между которыми измеряется напряжение, а рычажный переключатель ставится в положение 600 В, при котором вторичная обмотка трансформатора тока замыкается накоротко.

Электроизмерительные клещи: а — тока, б — мощности

Электроизмерительные клещи типа Д90 с раздвижным ферримагнитным магнитопроводом и ферродинамическим прибором дают возможность измерять активную мощность без разрыва цепи тока путем охвата ими проводника с током и присоединения прибора двумя проводниками со штепсельными вилками к напряжению сети.

Клещи предназначаются для измерения при двух номинальных напряжениях — 220 и 380 В частоты 50 Гц и соответственно трех номинальных значениях токов — 150, 300, 400 А или 150, 300, 500 А, что даст при номинальном коэффициенте мощности Cos ? =0,8 соответствующие номинальные пределы измерения активной мощности: 25, 50, 75 кВт и 50, 100, 150 кВт.

Отсчеты в пределах измерений 25, 50, 100 кВт производятся по верхней шкале 0 — 50, а с пределах 75, 150 кВт — по нижней шпале 0 — 150. Переключение напряжений осуществляется штепсельными вилками, из которых одна вставляется в генераторное гнездо с маркировкой «*»: а другая — в гнездо с отметкой 220 или 380 В.

Переключение пределов измерения по току производится рычажным переключателем, который устанавливают в одно из шести положений, отвечающих величинам номинального напряжения сети и номинального значения измеряемой активной мощности.

Электроизмерительными клещами типа Д90 можно измерять активную мощность в трехфазных цепях, для чего необходимо магнитопроводом охватить линейный провод, а обмотку напряжения подключить на соответствующее линейное или фазное напряжение. При симметричном режиме достаточно измерить мощность одной фазы и результат измерения умножить на три, а при несимметричном режиме выполнить поочередное измерение соответствующих мощностей согласно схемам двух или трех приборов и полученные результаты алгебраически сложить.

Погрешность измерения при пользовании электроизмерительными клещами типов Ц20 и Д90 не превышает 4% данного предела измерения при любом положении самих клещей, так и проводника в окне магнитопровода.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Используем токоизмерительные клещи

В практике прокладки, ремонта или замены электрических кабелей часто возникает потребность проверить предельную мощность, которая передаётся кабелем. Для этой цели можно применить мультиметр или тестер, фиксируя значение силы тока при помощи щупов, подключаемых последовательно с измеряемым участком цепи. Однако это не всегда удобно: обе руки работающего заняты, надлежащая электробезопасность измерений не соблюдается, да и подходящего места для размещения мультиметра можно не найти. Лучше воспользоваться токоизмерительными клещами.

Принцип действия

Для чего предназначены токоизмерительные клещи

Они представляют собой разновидность электрического тестера с широкими губками, которые могут зажимать электрический проводник. Первоначально они разрабатывались как универсальный инструмент для измерения переменного тока. Однако по мере совершенствования своей конструкции в составе клещей появились входы для приёма измерительных проводов и другие датчики, которые поддерживают широкий диапазон измеряемых величин. Незаменимые в качестве контрольного инструмента, зажимы измерителя облегчают работу в ограниченных пространствах и позволяют работать с проводниками под напряжением без прерывания цепи. Являясь высокоточным измерителем, клещи не могут быть изготовлены в неспециализированных мастерских или своими руками.

В измерительных клещах реализуется принцип магнитной индукции, который позволяет определить значение тока бесконтактным способом. Электрический ток, протекающий через проводник, наводит вокруг него магнитное поле. Поскольку полярность часто меняется, то при этом происходят динамические колебания магнитного поля, которые пропорциональны силе тока.

Все типоразмеры токоизмерительных клещей работают с использованием эффекта Холла — наличия поперечного напряжения, возникающего при помещении проводника в магнитное поле. Внутри корпуса находится трансформатор, который определяет интенсивность магнитных колебаний, преобразуя их значение в показание силы переменного или постоянного тока. Поэтому, даже при небольшом значении возникшей разности потенциалов, датчик обнаружит магнитное поле. Это напряжение, которое пропорционально току, затем усиливается и измеряется (смотреть рисунок 1). Таким образом измеряются очень мощные токи.

Как измерить ток, используя трансформатор

При пропускании проводника через зажимы прибора, ток проходит через эти зажимы, выполняя роль железного сердечника силового трансформатора. Далее ток поступает во вторичную обмотку, которая подключена через шунт входа измерителя. Из-за соотношения количества вторичных обмоток к числу первичных обмоток, намотанных вокруг сердечника, ток, поступающий на вход, намного меньше. Обычно первичную обмотку представляет один проводник, вокруг которого зажаты губки. Если вторичная обмотка будет, например, иметь 1000 витков, то ток вторичной обмотки будет в 1000 раз меньше того, что протекает по первичной обмотке. Таким образом, 1 ампер в измеряемом проводнике будет производить только 1 миллиампер на входе прибора. Увеличив число витков во вторичной обмотке, можно легко измерить мощные токи.

Как измерить постоянный ток, ведь он протекает через проводники с фиксированной полярностью? Здесь магнитное поле вокруг проводника не изменяется, и обычным способом зарегистрировать соответствующие показания невозможно. Поэтому клещи вокруг такого проводника замыкают с некоторым зазором (смотреть рисунок 2).

Катушка Роговского и её применение в токоизмерительных клещах

В современных конструкциях рассматриваемых приборов имеются и другие датчики — вольтметры, омметры — которые повышают универсальность прибора. В частности, конструкции измерительных клещей, использующие катушку Роговского, пригодны для определения значений переменного тока, в том случае, если измерения ведутся в стеснённых условиях.

Катушка Роговского представляет собой устройство, состоящее из гибкой спиральной катушки с проводом, который проходит через центр катушки на другую её сторону, так что обе клеммы находятся на одном конце (смотреть рисунок 3). Катушка должна быть обмотана вокруг проводника, где будет производиться замер. Протекание переменного тока в проводнике вызывает индукцию напряжения в катушке.

Измерение с помощью катушки Роговского имеет несколько преимуществ:

1. С её помощью можно измерять токи в увеличенном диапазоне значений — от 100 мА до 100 кА и даже более.
2. Сама катушка гибкая, тонкая, легкая и прочная.
3. Поскольку магнитные материалы отсутствуют, катушки Роговского не могут насыщаться и, следовательно, обладают высокой способностью выдерживать большие нагрузки.
4. Невосприимчивость к постоянному току.
5. Широкая частотная полоса пропускания, достигающая нескольких МГц.

Использование в токовых клещах катушки Роговского сопряжено и с рядом ограничений, например, обязательным присутствием внешнего источника напряжения, которое должно подаваться на интегратор. Однако самым большим недостатком является наличие фазового сдвига, зависящего, в свою очередь, от положения катушки (вертикального и горизонтального). Ошибку позиционирования нельзя компенсировать с помощью датчика, поэтому приходится подключать к разъёмам клещей дополнительные измерительные провода Dewesoft.

Основные функции

Измерительные клещи доступны с рядом функций, которые облегчают получение точных показаний и обработку результирующих данных. Среди таких функций:

• Истинное среднеквадратичное значение. Поскольку переменный ток меняет направление несколько раз в секунду, он представляется синусоидальной волной. Амплитуда волны постоянно изменяется в течение периода, поэтому результаты измерений могут в разные моменты времени немного различаться. Встраиваемая функция True-RMS (среднеквадратичное значение) преобразует сигналы переменного тока в сигналы постоянного тока эквивалентного значения для более стабильных и точных показаний;
• Регистратор данных. Его назначение — хранить данные во внутренней памяти, с возможностью последующего вызова;
• Ingress Protection Rating. Функция классифицирует и оценивает степень защиты корпусов от проникновения влаги и инородных тел. Чем выше класс защиты, тем в более широком диапазоне сред могут использоваться токоизмерительные клещи;
• Последовательные порты. Они являются средством передачи данных со счетчика на компьютер, где может происходить дальнейшая обработка результатов. Общие интерфейсы включают Ethernet, USB, FireWire или RS-232;
• Пусковое устройство: функция обеспечивает пользователям точное измерение сильных скачков тока, которые имеют место в двигателях во время их запуска. Это измерение необходимо при устранении таких неполадок, как нежелательные отключения устройств защиты от перегрузки по току.
• Дисплей автоматического выбора диапазона. При этом автоматически устанавливается правильный диапазон измеряемых величин, избавляя пользователей от необходимости регулировать начальное положение переключателей.

Вид рабочей панели токоизмерительных клещей представлен на рисунке 4.

Как выбрать типоразмер токоизмерительных клещей

Большинство современных исполнений способны регистрировать также значения таких характеристик электрической цепи как напряжение, частота, мощность, ёмкость и сопротивление. Однако при помощи клещей можно определять температуру (от датчиков или термопар), а также использовать их для быстрого испытания сопротивления «выдержать/не пройти», в результате которого можно определить, замкнута или разомкнута цепь. При проведении теста на непрерывность, если цепь замкнута, прибор подаёт звуковой сигнал, поэтому смотреть на дисплей не нужно.

Позиции выбора, которые должны приниматься во внимание:

1. Требующийся диапазон измерений.
2. Какими должны быть размеры и конфигурация зажимов/челюстей.
3. Какой класс защиты требуется.
4. Какой должна быть точность измерения.
5. Каким набором аксессуаров комплектуется устройство.
6. Соответствуют ли клещи нормам безопасности для проведения работы.

Как замерить параметр безопасно? Вне зависимости от степени защищённости прибора от внешних опасностей, работать с клещами необходимо только в защитных рукавицах, как показано на рисунке 5.

Долговечность данного измерительного устройства зависит также от строгого соблюдения инструкций изготовителя, а также от сроков периодической поверки техники в специальных лабораториях.

Пример использования клещей для измерений силы тока в однофазной сети показан на рисунке 6, а процедура калибровки — на рисунке 7.

При необходимости приобретения данных измерительных устройств, необходимо обращаться в организации, имеющие лицензию на данный род деятельности. Токоизмерительные клещи от сертифицированных производителей — это гарантия точности и качества прибора, возможность его своевременного ремонта или замены.

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

Токоизмерительные клещи: разновидности, рекомендации по выбору и эксплуатации

Токоизмерительные клещи – такой же полноценный измеряющий прибор в арсенале электрика, как и мультиметр, авометр или варметр. Без токовых клещей пришлось бы срочно отключать электроустановку, например, в отделении реанимации в больнице, где пациенты в коме подключены к аппаратам искусственной вентиляции лёгких.

Для чего предназначены?

Назначение токоизмерительных клещей – помощь в замерах тока на высокомощных цепях постоянного и переменного напряжений. Они оказывают помощь и в измерении сопротивления цепи. Потребляемый ток, например, в трёхфазной сети 220 (380) вольт в здании настолько высок, что нередко превышает сотни ампер, особенно в зимнее время.

Например, в ректорате вуза на обеденном перерыве все 70 сотрудников включили в своих кабинетах электрочайники на 7 минут. Чтобы проверить надёжность и токопотребление в такой цепи в эти минуты, ни один амперметр, тем более носимый мультиметр, не справится с таким током.

Отключать энергосеть здания, когда в этот момент работает связь и идёт передача данных, должны быть постоянно включены сигнализация, видеонаблюдение и средства пожаротушения – никто не будет. Чтобы замерить ток на проводе или общей шине, через которую он проходит, не разрывая её, и нужны токовые клещи.

К тому же когда от явной периодической перегрузки время от времени самопроизвольно выключается автоматический рубильник, ток измеряется с целью снижения нагрузки ниже пикового значения – лишний потребитель, когда он не столь важен, может быть временно выключен.

Преимущества и недостатки

Токоизмерительные клещи сразу же завоевали рынок электротехнических приспособлений, измерителей и средств, ведь очевидны их следующие плюсы.

• Предельно простое использование в электротехническом деле. Даже руководствуясь интуицией и элементарными школьными знаниями из курса физики, использующий эти клещи в первый раз в жизни человек понимает, что успешно справится с работой, если не нарушит правила электробезопасности.
• Небольшие габариты.
• Высокая точность замеров.
• Работают в электроцепях и установках с высоким напряжением в киловольты, и в маломощных линиях с током в микроамперы, одинаково хорошо.
• На основе токоизмерительных клещей возможно построение измеряющего устройства с произвольной эргономикой и дизайном, с разнообразными функциями и возможностями.
• Их просто применять в сочетании с другими электрозамерителями. Например, токовые клещи и мультиметр – популярнейший комплект: сам мультиметр может замерять не только силу тока, величины напряжения и сопротивления, но и температуру. Например, при перегреве в электроустановке мультиметр приближенно покажет, насколько высока нагрузка, отчего любому электрику до предела просто сопоставить замеряемый клещами ток, температуру внутри щита с электроустановкой в месте замера и предел по мощности, заявленный в документации, в уравнение, и принять меры по снижению токовой нагрузки на нужную величину.

Электроизмерительные клещи не остались и без недостатков.

• Они чувствительны к изменениям электромагнитного поля. Здесь отслеживается небольшая взаимосвязь между позицией провода в первичной обмотке или в кольце и получаемых замерах. Клещи располагаются под углом в 90 градусов к плоскости, через которую проходит провод, на котором замеряют ток.
• Замеры лучше проводить на обособленных участках проводов и жил – в местах, где нет соседних, генерирующих наведённые токи в окружающем пространстве.
• Открытость и простота схемы подключения тококлещей даёт возможность заработать на их производстве не только технически грамотным людям, но и всевозможным аферистам.

Так появляются подделки под тококлещи – точность замеряемых ими токов серьёзно отличается в худшую сторону.

Устройство и принцип действия

Токовые клещи включают в себя несколько компонентов.

• Магнитопровод, размыкаемый и сводимый при помощи пружинного механизма с рычагами (этот механизм напоминает щипцы).
• В корпусе размещён измерительный прибор, в состав которого входят дисплей (или стрелочная электроизмерительная головка), плата коммутации диапазонов измерений с многопозиционным переключателем. В цифровых приборах может быть как электронная плата с функционалом полноценного мультиметра, так и амперметр. В более «продвинутых» приборах вместо блока коммутации имеется цифровой селектор, автоматически выбирающий нужный предел измерений. В универсальном приборе с токовыми клещами имеются отдельные разъёмы для выбора режима вольтметра или омметра. Последний режим используют для замеров на отключённых электроустановках и цепях.
• Аналоговый прибор также комплектуется дополнительными калибровочными переменными резисторами – они помогают более точно установить ноль измерений, если тот сбился. Это необходимо для предельно точных замеров.
• Если ток измеряется в защищённых и трудных для свободного доступа точках цепей, в состав прибора с токовыми клещами входит замеритель с высокочувствительным и гибким щупом.

Дальше всех в этом направлении продвинулась компания Fluke – такой щуп идёт в комплекте или поставляется отдельно, но в любом случае оба компонента полностью совместимы.

Принцип действия токовых клещей состоит в следующем. В его основе – эффект электромагнитной индукции. Провод, на котором замеряется рабочий (нагрузочный) ток, вставляется в зазор магнитопровода. На том есть вторичная обмотка. Первичный ток на замеряемом проводе создаёт вокруг себя переменное магнитное поле, которое и улавливается магнитопроводом. Оно в виде магнитного потока доходит до вторичной обмотки и наводит в ней индуцируемую ЭДС. Величина тока в проводе и вырабатываемого в катушке вторичного тока строго соотнесены, и первичный ток легко прикинуть.

Поскольку неразрывное кольцо магнитопровода потребовало бы ввода сложенного вдвое участка провода, на котором замеряется ток, и замеры были бы очень неточны, магнитопровод изготовлен в виде круглых клещей – разрыв в нём образуется при нажатии на рукоятки, и только тогда, когда на провод нужно надеть этот инструмент.

В качестве магнитопровода может применяться, например, трансформаторная сталь – если речь идёт о промышленной частоте в 50-60 герц. Отличие клещей от токотрансформатора в том, что последний обладает неразрывным кольцом или прямоугольным контуром.

Но особый прорыв в этой сфере достигнут благодаря открытию и вводу в обиход электриков и энергетиков датчика Холла. Он позволяет замерять не только переменный, но и постоянный ток – по всё тому же методу токовых клещей.

Современные токовые клещи несколькими годами ранее превратились в полноценные клещи-мультиметр, сочетающие в себе даже функции прозвонки и низкочастотного частотомера.

Разновидности

По видам и разновидностям токоизмеряющие клещи классифицируются следующим образом.

• Тококлещи со стрелочным индикатором. Исторически это первый измеритель, где применяется трансформатор для переменного напряжения. В состав такой системы входит меняющееся число витков, включённых во вторичную часть схемы.

• Цифровые токовые клещи. Кроме клещевой прижимной части, содержат цифровой интерфейс с АЦП, преобразующего аналоговый электрический сигнал в цифровую «пачку». Существенное отличие от аналоговой схемы – возможность вести журнал замеров. Плюсом данного решения является простота применения, минусом – недостаточная точность замеров.

• Токовые клещи с мультиметром. Дополняют цифровой амперметр, но позволяют замерить напряжение на линии, сопротивление последней и частоту питающего тока. Точность их очень высокая, но есть недостаток – необходимость наличия мультиметра.

• Высоковольтные токовые клещи – работают с напряжением выше 1000 В. Для допуска в электроустановку с напряжением до 1 кВ необходим допуск мастеров по IV группе квалификации. Усиленная изоляция спасёт работающего от случайного соприкосновения с токоведущими клеммами и шинами. Применение токовых клещей с таким напряжением требуется на трансформаторных подстанциях и распределяющих установках.

Но такой инструмент непригоден для замеров по постоянному току (например, на линиях пригородных электропоездов, где к токосъёмной шине подводится +3000 В).

По принципу работы тококлещи подразделяются на клещи для постоянного и для переменного тока. Постояннотоковые клещи не подходят для замеров на цепях и линиях с переменным напряжением. У «переменных» клещей всё наоборот – они одинаково хорошо подходят для постоянного и переменного тока.

Например, тококлещи, относящиеся к разряду профессиональных, позволяют работать не только с высоким напряжением до 1 кВ, но и оснащены функциями мегаомметра, позволяющего замерить сопротивление изоляции проводов. Омметр обладает внушительным диапазоном измерений – от 20 МОм. Мультиметр помещён в прорезиненный корпус с противоударными вставками, предохраняющими его от повреждения при случайном падении с высоты до 10 м, что позволяет быстро вернуться к работе с того места, на котором произошёл этот инцидент. Такова, к примеру, модель DT-360.

Высокомощные токовые клещи рассчитаны на значительные токи – до сотен и даже тысяч ампер. Они, например, способны выдержать мощный импульс пускового тока в момент запуска трёхфазного двигателя лифта в подъезде, а функция автоматического удержания (режим «Hold») в момент резких скачков тока и напряжения покажет «пик» такого импульса в амперах (и напряжение, в этот момент «просевшее» по вольтажу). Некоторые модели комплектуются также функцией ватт/варметра, частично заменяющего счётчик потребляемого электричества при бесконтактном мониторинге подходящей к зданию ЛЭП.

Если токовые клещи обладают мультиметром, в котором есть возможность записывать показания при колебаниях тока и напряжения, замеряемой реактивной мощности в системный журнал, то такой прибор – вклад в процесс автодиагностики возможных неисправностей линии или электросети. 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. Но такой дополнительный комфорт может обойтись в 10 и более тысяч рублей за прибор. Для надёжности микросхемы на управляющей плате имеют защитную экранировку от наводок. Они все надёжно удалены, «отвязаны» от высоковольтной части схемы, через шунты которой проходит высокое напряжение в сотни вольт.

Все виды и разновидности токоизмерительных клещей, как выпускаемых в России, так и ввозимых из-за рубежа, на территории РФ попадают под ограничения ГОСТа №8.366-79 «ГСИ. Омметры цифровые. Методы и средства поверки», МИ-1202-86-ГСИ. Этот норматив и формирует основные требования, налагаемые на производство, испытания и поверку всей продукции, так или иначе сочетающей в себе цифровые омметры и токоизмерительные клещи. Для конкретных фирм, например, Fluke (США), действуют и другие ГОСТы, например, 22261-94 и 14014-91. Они распространяются на поверку и испытания мультиметров, также сочетающих в себе функции вольт- и амперметров.

Рекомендации по выбору

Чтобы никто из работающих впоследствии не стал жертвой поражения током и виновником аварии на электроустановке, придерживайтесь следующих рекомендаций.

• За покупкой тококлещей обратитесь в специализированный магазин электротехники и электроники, где опытные консультанты вам подскажут, какие именно клещи подойдут для решения конкретных задач. Их опыт может предотвратить ошибки, последствия которых могут оказаться плачевными.
• В первую очередь определитесь, с каким именно током вы будете работать. Маркеры AC/DC указывают на то, что инструмент – универсальный, DC – только для постоянного тока на линии, AC – только для переменного.
• Определитесь, в каком диапазоне мощности вам предстоит работать. Возможно, ваш выбор – в цепях и на линиях с максимальной мощностью, скажем, до 25 кВт, тогда вам вряд ли понадобятся токовые клещи на мощность в 500 кВт, если в продаже есть изделие на 50-100 кВт.
• Определитесь, каков диаметр проводов, на которых замеряется мощность. Возможно, вы будете работать на проводах с сечением до 15 мм2, тогда вам ни к чему увеличенные клещи, где размер сечения достигает 50-100 мм2, если на имеющихся в продаже указан размер в 15-25 мм2.
• Если речь идёт о цифровых клещах или о модели устройства для постоянного тока, определитесь, как вам удобнее считать измеряемый ток: по показанию в миллиамперах, милливольтах или вольтах.
• Убедитесь, что материалы изолирующих ручек, покрытия клещей не проводят ток. Это должен быть высококачественный пластик, резина или композит.
• Проверьте гарантийный срок службы клещей, убедитесь, что в инструкции производитель указал параметры, диапазоны значений которых включают те, что вам нужны для безопасной и безаварийной работы.
• Воздержитесь от приобретения клещей по слишком высокой цене – не все их функции вам могут пригодиться.
• Если работа в основном производится в гаражно-бытовых условиях, а не на производстве, то отдайте предпочтение недорогим клещам, от которых требуется лишь успешное решение ваших конкретных задач. Клещи невысокого ценового диапазона оснащены функцией прозвонки линий и участков цепей.
• Избегайте дешёвых китайских подделок, в которых пластик сильно «запашит». В некоторых участках таких же клещей могут быть лишние щели и трещины в диэлектрическом покрытии.
• Если продавец имеет возможность протестировать прибор с токовыми клещами – убедитесь, что тот не превышает заявленную погрешность замеряемого тока, напряжения и сопротивления в тестовой линии.
• Если вам предстоит производить замеры и испытания в электроустановках, вокруг которых присутствует излишняя влажность, повышенная или излишне заниженная температура, выберите изделие, которое соответствует конкретным запросам.
• Ориентируйтесь на отзывы от реальных покупателей. Если вы подозреваете, что положительные отзывы могли быть написаны по заказу самого производителя с целью накрутить рейтинг изделия, ищите отзывы от других пользователей на похожих сайтах. Даже маркетплейс, на котором вы закажете такие клещи, не даст 100%-ю гарантию защиты от нереальных отзывов.
• Для тонких проводов применяются облегчённые клещи. Если ваша работа не предполагает контакт прибора с напряжением более чем 220 вольт, а потребляемые токи едва ли превышают 20 А, то воспользуйтесь облегчёнными клещами, по сечению провода припаянного к клешням, равным шунту амперметра в обычном мультиметре.
• Убедитесь, что в цифровом приборе батарейки (для питания мультитестера) заменяются легко и быстро.

Убедитесь, что прибор с клещами обеспечивает:

• замер бросков тока и напряжения при запуске мощных двигателей;
• автопереключение диапазонов измерений, что экономит время при замерах;
• если дисплей достаточно велик и подсвечен – это позволяет работать на линии даже ночью.

Выберите именно те клещи, которые сделают вашу работу продуктивной и предельно безопасной.

Как пользоваться?

Если вы имеете дело с переменным напряжением более 380 вольт, то для организации безопасной работы используйте диэлектрические перчатки и исправный инструмент с изолированными ручками. Токовыми клещами воспользоваться не сложнее, чем обычным мультиметром при напряжении в линии до 1 кВ. Для замера сделайте следующее.

• Отметьте или выделите один из проводов в кабеле, на котором проводятся замеры.
• Включите на мультитестере нужный режим замера (например, измерение тока) и диапазон замеров. Выберите значение больше того, что вы ожидаете увидеть, иначе тестер «зашкалит» показания. Для постоянного тока используйте маркер «DC», для переменного – обозначение «AC». Если перепутать их, при попытке замерить переменный ток в режиме постоянного на дисплее будут каждую секунду сменяться положительные и отрицательные значения тока (или напряжения) произвольной величины. Если наоборот – прибор добавит в показания несколько процентов от номинала (диодный мост повышает напряжение).
• Откройте клещи и наденьте их на нужный провод в кабеле. Чтобы показания были точнее, пропустите провод по центру контура под углом в 90 градусов.

Прибор отобразит замеряемое значение. Если сила тока или напряжение неизвестны, используйте максимальный диапазон значений. Калибровка цифрового прибора, работающего с токовыми клещами, не требуется.

Всю «подстроечную» работу за доли секунды выполняет цифровой блок. Максимум, чего потребует сам прибор – нужный диапазон измерений, когда его выбор не автоматический.

О том, как правильно пользоваться токоизмерительными клещами, смотрите в следующем видео.