Что это такое
Непосредственно электроклещи служат специалистам для оперативного и достоверного измерения различных параметров электрического тока: его напряжения, мощности и других. При этом разрывать цепь или нарушать ее работу нет никакой необходимости. В зависимости от того, какие величины необходимо измерить, выделяют следующие клещи:
- Амперметр;
- Ампервольтметр;
- Ваттметр;
- Фазометр.
Токовые клещи
Этот измерительный прибор в любой комплектации — от самой простейшей до самой профессиональной — состоит из магнитопровода, кнопки, фиксирующей данные измерений, переключателя (для выбора диапазона измерений и необходимых дополнительных функций девайса), различных разъемов для дополнительного подключения щупов и небольшого встроенного монитора/дисплея.
Клещи токоизмерительные
Самыми популярными, а также легко применимыми являются клещи-амперметры, используемые для получения параметров и характеристик переменного тока, их также еще окрестили токоизмерительными. Давайте разберемся, для чего нужны токовые клещи.
Электроизмерительные клещи без труда позволяют:
- Определять и контролировать фактические нагрузки в электросетях;
- Измерять мощности всевозможных электроприборов;
- Контролировать работу приборов учета электроэнергии и ее потребления (например, для сверки показаний электрических счетчиков).
Такие токовые клещи можно применять при напряжении до 10 киловольт.
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 измерительных клещей
Принцип работы электроизмерительных клещей во многом похож на работу подстанции – имеется измерительный трансформатор и прибор для замера электрических параметров: тока, напряжения и т.п. Как вы знаете, любой, в том числе и измерительный, трансформатор состоит из двух и более обмоток.
В электроизмерительных щипцах первой обмоткой является проводник, измерение силы тока которого мы производим. Вторая обмотка с большим количеством витков находится в самих щипцах. Прибор анализирует ток во вторичной обмотке и с учетом известного коэффициента трансформации высчитывает величину электротока в проводнике.
На рисунке ниже можно наглядно посмотреть принцип работы этого измерительного устройства.
Стоит отметить, что измерения тока электроизмерительными щипцами не сложное и очень удобное занятие. Нужно всего лишь установить на рукоятке необходимую величину, разомкнуть рукоятки, пропустить в клещи проводник и отпустить одну рукоятку.
Классификация
Такие клещи можно классифицировать по используемому в них электроизмерительному прибору. В этом качестве может применяться:
- мегаомметры;
- амперметры;
- ваттметры;
- фазометры;
- ампервольтметры;
- мультиметры.
Виды токовых клещей
Разновидности клещей зависят от внешнего вида, схемы исполнения и типа вывода результатов. Обычно их подразделяют на следующие категории:
- Аналоговые или стрелочные. Они состоят из трансформатора с одним витком и измерительным аппаратом, подсоединенным к вторичной обмотке. Такие приборы более дешевые и наглядные, но обладают повышенной чувствительностью к механическим воздействиям и колебаниям. Аналоговые измерители, как правило, рассчитаны на определенную частоту;
- Цифровые или электронные. В них показания выводятся на цифровой дисплей с помощью расчетов микропроцессора, и может быть настроен на показ различных величин;
- Мультиметр. Это универсальное средство для измерения всех параметров электричества. В нем клещи могут быть встроены прямо в корпус. Функции и характеристики мультиметра определяются его ценой и моделью. Часто в них имеется тот самый датчик Холла;
- Клещи для высоковольтных сетей. Основное их предназначение — замер параметров силы тока в сетях, напряжение которых превышает 1 кВ. Этот вид имеет повышенную защиту и изоляцию и может крепиться к диэлектрическим штангам, чтобы электрик не приближался к сети слишком близко.
Схема подключения мультиметра для замера электротока
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.
Недостатки:
- 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.
Его достоинства:
- 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».
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).
Измерение клещами постоянного и переменного тока
Для измерения разных типов тока посредством клещей используется совершенно одинаковая методика. Главное – предварительно выбрать необходимый режим работы.
Перед тем, как пользоваться устройством, необходимо убедиться в том, что на прибор не влияют никакие посторонние источники напряжения.
К примеру, результаты устройства могут исказить некоторые асинхронные электрические двигатели, определенные виды трансформатора, аппараты для сварки, а также блоки питания (импульсные). Все они могут реализовать большие поля с электромагнитными волнами, что могут индуцировать наведенную ЭДС в магнитопроводе.
Для измерения тока при помощи клещей нужно:
- Постановка ручки переключателя в необходимое положение.
- Ввод проводника в пространство магнитопровода.
- Считывание результатов из дисплея прибора.
Таким образом, никаких особых навыков или же знаний для работы с клещами не нужно. На более новых моделях есть особый датчик IFLex, что применяется для замеров в весьма стесненных условиях.
Если начать анализировать два проводника вместе, их магнитные потоки должны сложиться вместе. На дисплее будет отображен общий результат. К примеру, токи в фазе и нуле без наличия утечек являются равными по величине и противоположными по значению.
В таких ситуациях прибор должен показать нулевой результат. Если он имеет какое-то значение, можно говорить о серьезных проблемах в сети электричества.
Как повысить точность измерения
При измерении небольшой силы тока, намотайте проводник (в котором измеряется ток) несколько раз на магнитопровод. В этом случае суммарный магнитный поток увеличивается пропорционально количеству витков и также возрастает показание на дисплее. Величину отсчета разделите на количество витков и получите точное значение даже для маленьких токов.
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.
Устройство
Как уже упоминалось ранее, механизм функционирования клещей базируется на принципах тока трансформатора, который состоит из первичной (как правило, шины или провода) и вторичной обмоток. Измеритель подключается ко вторичной обмотке, которая должна находиться на разъемном магнитопроводе. Провод, около которого замкнуты клещи, создает вокруг переменное магнитное поле, невидимое человеческому глазу, которое измеряет прибор.
Исходя из конструкции, существует 2 вида тококлещей: простые (а) — их функционирование базируется на принципе работы одновиткового трансформатора; сложные (б) — они имеют в своем функционале выпрямитель, и их работа также основана на одновитковом трансформаторе.
Конструкция устройства
Стоит обратить особое внимание на картинку-схему: на ней изображены и отмечены составные части тококлещей. Так, под номером 1 на ней обозначен непосредственно провод, который измеряют; номер 2 — это разъемные сердечники (клещи); под номером 3 обозначена обмотка (вторичная); номер 4 — это встроенный выпрямитель; номер 5 — это изображение измерительной рамки; номер 6 — чертёж шнурирующего сопротивления; под номером 7 обозначает тумблер/переключатель режимов; номер 8 — это скоба (рычаг).
Эта схема представила очень детальное внутреннее строение электроизмерительных клещей. Однако, можно сказать, что тококлещи фактически состоят из трех частей:
- Рабочей: непосредственно сами клещи и магнитопровод.
- Изолирующей: пространство между рукояткой и рабочей части.
- Корпуса-рукояти.
Вам это будет интересно Особенности компаратора напряжения
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.
Где используется
Благодаря широкому спектру модификаций токовых клещей на рынке и в магазинах, они стали очень популярным электроинструментом и применяются везде — от среднестатистического дома, до огромной строительной площадки.
Существует два основных вида электроклещей: для измерения переменного тока и для измерения постоянного тока. Первые, по сути, являются универсальным инструментом и отлично подходят для снятия показаний на линиях и с постоянным напряжением.
Итак, рассмотрим следующую ситуацию: Галина и Иван Петровы стали замечать, что счета за электроэнергию становятся все больше и больше каждый месяц. Они стали разбираться, как такое возможно, и пришли к выводу о том, что, возможно, кто-то из соседей подключился к их сети и ворует электричество. Иван сходил в магазин и приобрел тококлещи. Затем, предварительно отключив все электроприборы в квартире, Петровы с помощью клещей измерили ток в отдельном фазном проводнике и зафиксировали показание выше нуля. Это значит, что их подозрение оказалось верным. Теперь осталось найти место несанкционированного подключения.
Для примера можно привести еще одну ситуацию. У Ивана Петрова есть автомобиль. Но вот незадача: аккумулятор стал разряжаться очень быстро. При этом он не устанавливал никаких дополнительных устройств типа автомагнитолы. Значит, где-то происходит утечка.
Применение электроклещей в автомобиле
Для этого клещами обхватывают плюсовой провод, идущий от аккумулятора. После этого последовательно нужно начать извлекать предохранители и отключать всевозможные потребители электроэнергии до тех пор, пока причина утечки не будет найдена.
Как пользоваться токоизмерительными клещами
Если вы хотите измерить и узнать значение потребляемой электроэнергии в сетях 220 В (в квартире, доме), то можно расчитать по формуле:
P = A ⋅ V ⋅ cosφ
где, cosφ = 1
Пример: Вам нужно измерить нагрузку потребляемой электроэнергии вашей квартиры, дома или какого-нибудь электроприбора. Переключатель диапазонов ставим в положение АСА 200. Раскройте клещи и охватите один провод из дух (желательно фазу). Через мгновение прибор покажет какое то значение, например, 8 А.
По формуле вычисляем потребляемую мощность:
P = 8 ⋅ 220 ⋅ 1 = 1760 Вт = 1,76 кВт
Токоизмерительные клещи – это удобный специализированные устройства, которые позволяют быстро и легко осуществить замеры тока. На большинстве устройств имеется кнопка, которая отвечает за фиксацию полученного результата. Это упрощает работу в стесненных местах, где невозможно постоянно следить за дисплеем прибора.
Как замерить ток
Измерять ток в цепи несложно: нажав на рычаг, нужно открыть клещи и пропустить в них измеряемый провод, а затем зафиксировать измерение, появившееся на экране.
Прежде всего нужно помнить о технике безопасности. Важно, чтобы во время проведения измерения не возникло короткое замыкание и человека не поразило электрическим током. Конечно, с этой целью сами клещи покрыты изолирующей оболочкой. Поэтому бояться поражения током не стоит, но также не нужно забывать о том, что устройство должно быть полностью сухое.
Выше разобрано для чего же предназначены электроизмерительные клещи. Эти девайсы применяются, чтобы максимально быстро и точно измерить, как правило, переменный ток. В зависимости от конструкции, это нехитрое устройство может служить также термометром, использоваться как датчик напряжения или частоты. В надежных руках этот прибор может стать настоящим и незаменимым оружием.
В чем разница между мультиметром и электроизмерительными клещами?
Основной и, наверное, ключевой разницей между этими устройствами является возможность измерения силы тока в проводнике бесконтактным способом, в случае с клещами. В целом же, функционал обоих приборов похож, конечно, мультиметр более богат в этом плане, но для нужд электрика, а тем более, новичка или любителя, вполне достаточно и щипцов.
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.
