Токовые клещи как пользоваться видео: Токоизмерительные клещи: описание и область применения

Содержание

Как пользоваться токоизмерительными клещами — Masteram

Типы и принцип работы токоизмерительных клещей
- Принцип роботы датчика Холла
Последовательность процесса измерения тока
Дополнительные функции
Рекомендации и меры безопасности

Лень всегда была двигателем прогресса. В случае с прибором для измерения тока было также. Во время измерения тока амперметр включается в электрическую цепь последовательно. А это значит, что для измерения тока, нужно разомкнуть электрическую цепь, то есть вмешаться в ее работу. Во-первых, это занимает много времени. Во-вторых, существует достаточно большой риск поражения электрическим током во время проведения измерений. Более того, измерительный прибор вносит в электрическую цепь собственное сопротивление, в частности сопротивление щупов. Чем больше номинал тока, тем более ощутимое это влияние.

Идея измерения тока без разрыва электрической цепи была успешно реализована в измерительном приборе, который вскоре получил название «токоизмерительные клещи».

Такой прибор позволяет легко измерить ток без необходимости размыкать исследуемую цепь. К тому же можно проводить измерения на установке или оборудованию, которое работает. Прибор также позволяет измерить ток проводника, который находиться в изоляции. Он не вносит собственное сопротивление в электрическую цепь и не влияет на результат измерений.

Современные измерительные приборы, конечно, кардинально отличаются от самых первых токовых клещей. Однако (собственно из-за этого прибор и получил свое название), сам механизм прибора, очень похож на механические клещи, практически не изменился. Это обусловлено тем, что прибор должен «обхватить» проводник, по которому протекает ток. А сделать это можно следующим образом:

Типы и принцип работы токоизмерительных клещей

Все токоизмерительные клещи условно можно разделить на 2 типа:

Клещи для измерения переменного тока.
Клещи для измерения постоянного и переменного тока.

Такая классификация обусловлена типом датчика, который используется для измерения тока.

Приборы первого типа построены на принципе одновиткового трансформатора тока. Измеряемая шина или проводник исполняют функцию первичной обмотки, а вторичная многовитковая обмотка (к которой подключен амперметр) намотана на раскрывающийся магнитопровод прибора. Переменный ток в проводнике создает переменный магнитный поток в магнитопроводе прибора, в результате чего во вторичной обмотке токоизмерительных клещей возникает ЭДС.

В замкнутой вторичной обмотке возникает ток, который измеряется амперметром. Прибор обрабатывает полученные данные и выдает на дисплей результат измерений тока в удобном для пользователя виде. К преимуществам таких приборов относят их простую конструкцию и доступную цену. Но есть и очевидные недостатки, например, возможность измерять только переменный ток.

В конструкции приборов второго типа используется чувствительный элемент абсолютно иного действия, принцип работы которого основан на эффекте Холла. Чувствительным элементом, или же датчиком Холла, называют устройство, с помощью которого измеряют величину магнитного поля.

В случае токоизмерительных клещей, это магнитное поле, образованное проводником, по которому протекает ток. Датчик Холла представляет собой полупроводниковую прямоугольную пластину, к которой подсоединены четыре вывода. Схематически, чувствительный элемент датчика Холла показан на рисунке ниже.

Эффект Холла можно представить так. Пускай чувствительный элемент имеет форму прямоугольной пластины длиной l, шириной d и толщиной b. Если вдоль этой пластины пропустить электрический ток J, а перпендикулярно плоскости пластины создать магнитное поле B, то на ее боковых поверхностях в направлении CD возникнет электрическое поле, которое называют полем Холла. На практике, поле Холла характеризуется разницей потенциалов, которую измеряют между симметричными точками С и D на боковых поверхностях чувствительного элемента.

Эта разность потенциалов называется Холловскою разностью потенциалов Uхол или ЭДС Холла εхол. Объясняется эффект Холла тем, что в магнитном поле, на электрические заряды, которые двигаются, действует сила Лоренца. ЭДС Холла (или Uхол) пропорциональна силе тока, индукции магнитного поля, и обратно пропорциональна толщине чувствительного элемента и концентрации носителей тока в нем.

Принцип роботы датчика Холла

На рисунке ниже показана характерная зависимость Uхол от магнитного поля в случае постоянного тока. Если магнитное поле отсутствует, ЭДС Холла равна нулю. Но в результате разных различных факторов и явлений (например, несимметричное расположение выводов датчика), измерительный прибор может показать некоторую разность потенциалов Uо на выходе датчика Холла, даже при отсутствии магнитного поля. Для того, чтобы исключить эту ошибку, величину Uо следует вычесть из измеренной разности потенциалов в магнитном поле.

Обратите внимание, датчик Холла измеряет перпендикулярную (к плоскости датчика) величину вектора магнитного поля. Поэтому, если нужно измерить максимальное значение магнитного поля, датчик Холла, а соответственно и измерительный прибор (токоизмерительные клещи), необходимо ориентировать в магнитном поле соответствующим образом.

Для изготовления датчиков Холла используют определенные полупроводники, которые имеют высокую чувствительность к воздействию магнитного поля, например, InP, InSb, GaAs, Ge, Si. Чувствительные элементы могут быть миниатюрных размеров, например, 1х1х0.5 мм. Именно это позволяет сделать измерительный прибор компактным и удобным для пользователей. Конструкция чувствительного элемента токоизмерительных клещей представлена на фото ниже.

Последовательность процесса измерения тока

Измерения тока с помощью клещей необходимо проводить в такой последовательности:

Поворотный переключатель устанавливаем на необходимый диапазон измерений (постоянный или переменный ток – если клещи имеют автоматический выбор). Прибор включается одновременно с выбором диапазона. Если номинал тока заранее неизвестен, начинать измерения необходимо с самого большого диапазона, постепенно его уменьшая в случае необходимости.

Раскрываем клещи, нажимая на рычаг.
Закрываем клещи и обжимаем проводник. Казалось бы, это самый простой шаг. Но необходимо учесть некоторые нюансы. Во-первых, обжать нужно только один проводник, ток которого хотите измерить. Если обжать 2 жилы провода (или 2-х жильный кабель в изоляции), результатом измерений будет «0», поскольку токи этих двух проводников имеют противоположные направления. Магнитное поле, образованное током одной жилы провода будет компенсироваться магнитным полем второй. Во-вторых, провод нужно разместить максимально по центру магнитопровода токовых клещей. В таком случае, результат измерения будет самым точным.

правильно / неправильно

Считать результат.
Обработать результаты измерений.

Дополнительные функции

Но это еще не всё. Современные токоизмерительные клещи могут помочь измерить не только ток. Измерение напряжения, сопротивления, емкости, температуры и частоты, проверка проводимости, тестирование диодов – всё это под силу современным токоизмерительным клещам. Можно сказать, что токоизмерительные клещи – это своего рода цифровой мультиметр с возможностью бесконтактного измерения тока. Как и в мультиметре, измерения этих параметров проводятся с помощью контактных щупов.

Кроме того, на подобии цифровым мультиметрам, токоизмерительные клещи имеют дополнительные функции для удобства пользования и обработки результатов:

Функция HOLD – удержание данных. Используется для того, чтобы зафиксировать, то есть «заморозить» результаты измерений на дисплее прибора (например, если измерения проводятся в труднодоступных местах) для дальнейшей обработки.

Функция MAX/MIN – прибор фиксирует самые большие или самые маленькие показания за время проведения измерений. Используется для некоторых измерительных задач.
Функция REL – относительные измерения, то есть, обнуления начального значения. Функция REL особенно актуальна для клещей постоянного/переменного тока. Дело в том, что чувствительный элемент, функцию которого выполняет датчик Холла, чрезвычайно чувствителен к внешним магнитным полям. На дисплее прибора, еще до проведения измерений, фиксируются определенные ненулевые показатели. Это обусловлено воздействием внешних магнитных полей. Поэтому для получения достоверных результатов, перед проведением измерений показания обязательно надо обнулять. Начальные показания прибор принимает за «ноль», и все дальнейшие измерения проводятся относительно этого опорного значения.

Подсветка дисплея – для работы в условиях недостаточного освещения. Как правило, кнопка обозначается символом «☀». Подсветку можно включить или выключить в зависимости от условий и освещения. Некоторые приборы оборудованы фонариком для освещения труднодоступных объектов, на которых будут проводиться измерения.
Функция NCV – бесконтактная индикация напряжения. Эту функцию имеют только некоторые модели токоизмерительных клещей. С ее помощью можно отследить трассу прокладки скрытой проводки, или же определить находится ли определенный провод под напряжением. Значение напряжения нужно замерить с помощью щупов в соответствующем режиме.
Тестирование диодов и проверка проводимости – функции, которые позволяют определить работоспособность диодов и установить целостность электрической цепи.

Токоизмерительные клещи — что это такое и как ими пользоваться

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

Содержание

Устройство токоизмерительных клещей
Возможности токоизмерительных клещей
Преимущества и недостатки
Разновидности токовых клещей
Порядок работы с токоизмерительными клещами
Полезные нюансы проведения измерений
Что нужно учитывать при выборе устройства

Устройство токоизмерительных клещей

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

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

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

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

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

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

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

Возможности токоизмерительных клещей

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

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

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

Преимущества и недостатки

Токоизмерительные клещи получили широкое распространение благодаря ряду преимуществ, что определяют выбор в их пользу, при необходимости иметь «на подхвате» соответствующее устройство:

Максимально возможная простота, размеры устройства и точность измерений.
Возможность использование для замеров в высоковольтных цепях и микротоков.
Принцип работы клещей позволяет создавать устройства различного дизайна и функционала.

Простота интеграции с другими электроизмерительными устройствами. К примеру, очень эффективными показали себя токовые клещи, совмещенные с мультиметром – границы возможностей для бытового применения у таких устройств очень сложно себе представить, так как они могут быть укомплектованы датчиком температуры и прочими «плюшками», расширяющими функционал.

Устройство максимальное простое в использовании его освоение даже на интуитивном уровне доступно любому человеку мало-мальски знакомому с основами электротехники.

Используя электроизмерительные клещи надо учитывать некоторые присущие таким устройствам недостатки:

Так как прибор реагирует на электромагнитное поле, то есть некоторая зависимость от положения провода внутри первичной обмотки (кольца) и его положения – желательно располагать клещи перпендикулярно измеряемому проводнику.
Чувствительное устройство может быть очень восприимчиво к токам наводки, которые могут возникать при наличии большого количества проводников рядом с измеряемым.
Простота схемы устройства открывает широкие возможности для изготовления некачественных клонов устройств зарекомендовавших себя производителей. Такие копии не комплектуются должными схемами защиты и точность их показаний оставляет желать лучшего.

Разновидности токовых клещей

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

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

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

Порядок работы с токоизмерительными клещами

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

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

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

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

Полезные нюансы проведения измерений

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

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

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

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

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

Что нужно учитывать при выборе устройства

На рынке представлено большое количество устройств, функционал которых заметно различается, что напрямую влияет на его стоимость. Приобретая клещи универсальные токовые, надо учитывать, что это всё-таки специализированный инструмент для определения силы тока в проводнике, находящегося под напряжением. Поэтому стоит для себя решить – нужны ли в этом приборе такие функции, к примеру, как проверка конденсаторов, диодов и транзисторов.

Все то же самое умеет делать обычный мультиметр, только его габариты и вес при этом гораздо меньше, но, это в любом случае дело вкуса.

Основные задачи, которые должен выполнять прибор:

Измерение силы тока и напряжения (в идеальном варианте переменного и постоянного).
Прозвонка проводов (желательно со звуковым сигналом)
Определение частоты тока.

Желательные опции, которые в некоторых случаях облегчают работу:

Фиксация результатов замеров – кнопка «Hold»
Возможность выставления ноля – если соседние провода дают наводку.
Возможность замера тока пускового броска, который в несколько раз больше номинального.
Автоматический выбор диапазона при отображении результатов.
Плюсом будет возможность подключения термощупа для измерения температуры.
Большой дисплей с подсветкой.

Также в обязательном порядке надо обратить внимание на качество пластика, отсутствие на поверхности устройства металлических деталей и какие используются элементы питания (чтобы их можно было без проблем найти и заменить, в случае необходимости)

Наглядно про токовые клещи на видео:

Как итог – измерительные токовые клещи это устройство, значительно упрощающее работу профессионального электрика и домашнего мастера, который привык все делать своими руками. Использование прибора, в целом, не отличается от проведения измерений тестером или мультиметром – оно интуитивно понятно и доступно даже людям с минимальными навыками, но в ряде случаев понадобятся некоторые знания для интерпретации полученных результатов измерений.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Готовы учиться? Советы по использованию токоизмерительных клещей, соответствующие меры предосторожности и многое другое

Обзор

Для измерения таких параметров, как ток и напряжение, вам понадобится специальный прибор. Такие приборы, как аналоговые мультиметры и цифровые мультиметры, часто используются для измерения тока, но они требуют размыкания цепи, чтобы измерительные выводы прибора можно было вставить в цепь последовательно. Во многих случаях это невозможно или практически невозможно сделать. Размыкание цепи также сопряжено с риском, например, поражения электрическим током.

Токоизмерительные клещи удобны в таких ситуациях. Эта страница предлагает подробное объяснение того, как использовать токоизмерительные клещи, а также соответствующие меры предосторожности.

Что такое токоизмерительные клещи?

Токоизмерительные клещи представляют собой прибор в форме прищепки, который можно закрепить на проводе под напряжением для измерения тока, который он несет. В качестве принципа измерения токоизмерительные клещи обнаруживают магнитное поле, создаваемое током, протекающим по проводу, для измерения значения тока.

В отличие от таких приборов, как мультиметры, эта конструкция имеет то преимущество, что позволяет измерять ток, не требуя разрыва измеряемой цепи. Вообще говоря, существует два типа токоизмерительных клещей:

Модели, предназначенные для измерения тока нагрузки
Модели, предназначенные для измерения тока утечки

) или переменного тока (AC), а также используют ли они выпрямление по среднему значению или метод среднеквадратичного значения. Модели тока нагрузки используются для измерения обычных цепей переменного тока. Некоторые последние модели токоизмерительных клещей могут измерять как ток нагрузки, так и ток утечки.

Основной метод использования токоизмерительных клещей

В этом разделе представлен простой для понимания вводной курс по использованию токоизмерительных клещей для измерения тока нагрузки и тока утечки.

Информация, относящаяся к обоим типам

Вообще говоря, клещи для измерения тока нагрузки и тока утечки используются одинаково. Во-первых, если ваши токоизмерительные клещи позволяют вам выбирать постоянный или переменный ток, выберите тип тока, подходящий для цепи, которую вы хотите измерить. Затем установите диапазон измерения в зависимости от величины измеряемого тока. При измерении постоянного тока не забудьте выполнить настройку нуля.

Когда вы будете готовы, откройте зажимы токоизмерительных клещей и зажмите ими провод, который вы хотите измерить. Расположите провод в центре зажима для максимальной точности измерения.

Использование токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи, предназначенные для измерения токов нагрузки, могут закрепляться только на одном проводе. Будьте осторожны, чтобы не зажать прибор вокруг нескольких проводов одновременно, так как это помешает правильному измерению.

Использование клещей для измерения тока утечки

Токоизмерительные клещи, предназначенные для измерения токов утечки, требуют большей осторожности. Провода заземления следует измерять отдельно. При измерении цепи переменного тока закрепите прибор вокруг всех проводов (двух, если они однофазные, и трех, если трехфазные).

При измерении тока утечки два провода могут быть зажаты одновременно.

Ток утечки — это ток, который течет на землю через сопротивление изоляции нагрузки, и может составлять несколько десятков мкА, если подключено много нагрузок. С помощью токоизмерительных клещей можно определить мельчайшую разницу, протекающую в обоих направлениях, и идентифицировать ее как ток утечки.

Чего следует избегать

Как и в случае с аналоговыми и цифровыми мультиметрами, при использовании токоизмерительных клещей необходимо помнить о некоторых мерах предосторожности. Например, если вы оставите клещевой измеритель мощности подключенным после использования, слишком большой ток, протекающий через клещевой датчик, может повредить прибор.

Кроме того, избегайте крепления прибора к оголенному проводнику; токоизмерительные клещи следует использовать только для измерения изолированных проводников (хотя это зависит от конкретного используемого датчика тока).

Токоизмерительные клещи обеспечивают высокий уровень безопасности, поскольку они не требуют обрезания измеряемого провода, но важно использовать их при максимальном номинальном напряжении между контактами и землей или ниже него. Наконец, барьер инструмента указывает на предел безопасности, поэтому никогда не прикасайтесь ни к чему со стороны челюсти барьера во время использования инструмента.

Выбор лучших токоизмерительных клещей

Как описано выше, токоизмерительные клещи доступны в различных моделях, которые предназначены для различных применений, например, в зависимости от того, предназначены ли они для измерения постоянного или переменного тока. Следовательно, необходимо выбирать инструмент в зависимости от предполагаемого применения. Например, для измерения аккумулятора, используемого в автомобиле, источнике бесперебойного питания (ИБП) или фотогальваническом элементе, вам понадобятся токоизмерительные клещи, способные измерять постоянный ток.

С другой стороны, если вы хотите измерить ток нагрузки или ток утечки в цепи переменного тока, такой как освещение или линии электропередач в доме, здании или на заводе, вам понадобятся токоизмерительные клещи переменного тока. Выберите токоизмерительные клещи переменного тока нагрузки для обычных измерений или токоизмерительные клещи для измерения тока утечки, если вам необходимо измерить токи утечки, вызванные дефектами изоляции или током, протекающим в заземляющем проводе электрического оборудования.

Безопасное использование токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи представляют собой удобные приборы, позволяющие измерять ток и другие параметры, просто зажимая провод, который не нужно обрезать. Их легко использовать безопасно, так как для этого требуется только зажать инструмент вокруг провода. Однако эти инструменты могут быть опасны при неправильном использовании. Следовательно, обязательно ознакомьтесь с инструкциями и мерами предосторожности в этой статье, касающимися выбора и использования токоизмерительных клещей, чтобы обеспечить безопасное использование.

Short Videos

Applications

How to Use

Подробнее

Что такое электрический ток? Что такое электрический ток? Разница между напряжением и током, разные виды тока и методы измерения тока
Как измерить ток Зачем нужно измерять ток? Причины, методы и меры предосторожности

Азбука токоизмерительных клещей

Что такое токоизмерительные клещи?

В этом введении в токоизмерительные клещи исследуется вопрос «Что такое токоизмерительные клещи?» и, что более важно, «Что вы можете с ним сделать?» Понимание различных функций позволит вам выбрать токоизмерительные клещи, наилучшим образом отвечающие вашим требованиям (это также показано в видеоролике в конце этой статьи).

По мере того, как мир развивается, развиваются и технологии, а вместе с этим электрическое оборудование и схемы становятся все более сложными, что создает больше проблем для электриков и техников, когда что-то идет не так. Таким образом, эти достижения означают, что возможности современных токоизмерительных клещей должны быть более продвинутыми, а также навыки инженеров, использующих их, в том смысле, что они обладают знаниями о новейших методах испытаний и проблемах устранения неполадок.

Первоначально появившись в аналоговом мире как универсальный измерительный инструмент для электриков, токоизмерительные клещи переместились в цифровой мир и теперь сочетают в себе множество основных функций цифрового мультиметра (DMM), а также повышенную точность и специальные функции измерения.

Токоизмерительные клещи могут измерять большие токи, первоначально это были просто переменные токи, основанные на простом действии трансформатора, но позже с использованием технологии «эффекта Холла» для измерения постоянного тока (подробнее об этом чуть позже).

Когда «зажимы» зажима размещаются вокруг проводника, по которому течет переменный ток, ток проходит через зажимы, которые, в свою очередь, подключаются к шунту входа счетчика, этот процесс аналогичен процессу утюга. сердечник в силовом трансформаторе пропускает ток во вторичную обмотку. Ток, подаваемый на вход счетчика (через шунт), намного меньше тока и представляет собой отношение количества вторичных обмоток к количеству первичных обмоток, намотанных на сердечник. Обычно «первичным» является измеряемый проводник (который зажимается губками), поэтому, если вторичный имеет 1000 витков, то вторичный ток составляет 1/1000 тока, протекающего в измеряемом проводнике. Таким образом, если в проводнике измеряется 1 ампер, то это даст 0,001 ампер или 1 миллиампер тока на входе счетчика.

Для измерения переменного и постоянного тока были разработаны токоизмерительные клещи на эффекте Холла ^#1, в которых используются жесткие железные зажимы для концентрации магнитного поля, окружающего измеряемый проводник, а не медные провода, намотанные вокруг сердечника, как в трансформаторе тока. зажим.

В зажиме на эффекте Холла в месте соприкосновения кончиков зажимов существует зазор, который создает воздушный карман, через который должно прыгать магнитное поле. Этот зазор закрыт тонкой пластиковой накладкой, в которой находится полупроводник, известный как датчик на эффекте Холла. (преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение, реагируя на магнитные поля). Затем выходное напряжение этого датчика усиливается и масштабируется для представления тока, протекающего через измеряемый проводник.

Какие токоизмерительные клещи?

Как уже отмечалось, в современном развивающемся мире токоизмерительные клещи становятся все более сложными, поэтому при выборе токоизмерительных клещей необходимо обращать внимание не только на технические характеристики, но и на характеристики, функции и конструкцию измерителя, чтобы он удовлетворит все ваши требования к измерениям, на самом деле выбор правильного прибора может сэкономить деньги (можно объединить несколько приборов в один продукт (ток, напряжение, сопротивление и непрерывность), а также сэкономить место в вашем наборе инструментов.

Другими соображениями, которые необходимо учитывать, являются надежность и безопасность, поскольку эти приборы измеряют очень высокие токи и напряжения, и вам нужна уверенность в проводимых измерениях и ваша безопасность при проведении измерений. Измерители тщательно тестируются компанией Fluke, чтобы убедиться, что они соответствуют последним стандартам безопасности и могут выдерживать тяжелые условия, поскольку их часто бросают в ящики для инструментов или в кузовы фургонов.

При выборе токоизмерительных клещей для себя важно учитывать следующие основные характеристики, чтобы убедиться, что у вас есть правильный измеритель для работы:

Разрешение, цифры и счетчики

Разрешение измерителя показывает, насколько точным может быть выполнено измерение (отображаемые цифры), поэтому, зная это, вы можете определить, насколько малы изменения в измеренном сигнале. Например, токоизмерительные клещи с разрешением 0,01 А указывают, что вы можете считывать изменения до 0,01 А (или 10 мА), как показано на рисунке ниже:

Точность

измерения соответствует фактическому значению измеряемого сигнала. Точность обычно указывается в процентах от показаний. Это означает, что счетчик, отображающий значение 10 ампер с точностью 1%, будет означать, что фактическое значение может быть где-то между 9.9 ампер и 10,1 ампер

Кроме того, спецификация может также включать диапазон цифр, которые добавляются к базовой точности (вышеприведенный пример), тогда это будет указывать, на сколько отсчетов может отличаться цифра в крайнем правом углу дисплея, поэтому, расширяя приведенный выше пример, счетчик может иметь точность 1% + 2 цифры, что означает, что фактическое значение может быть между 9,7 ампер и 10,3 ампер

Это может звучать не очень много, но если вы измеряли 600 ампер, истинное значение может быть между 592 ампер и 608 ампер!

Crest Factor

В современном мире электронные источники питания используются повсеместно и вызывают значительные искажения токов из-за гармоник, которые они генерируют в линии, поэтому система распределения больше не является чистой синусоидой с частотой 50 или 60 Гц. Однако компоненты системы электроснабжения, такие как предохранители, проводники и термоэлементы автоматических выключателей, рассчитаны на среднеквадратичное значение тока, поскольку их основным ограничением является рассеивание тепла, поэтому для проведения измерений для проверки перегрузки вам необходимо иметь возможность точно измерить истинное значение тока. среднеквадратичное значение сигнала независимо от того, насколько искаженным может быть сигнал.

Коэффициент амплитуды представляет собой простое отношение пикового значения сигнала к его среднеквадратичному значению, а для волны с чистым знаком коэффициент амплитуды будет равен 1:1,414, однако, если сигнал имеет очень резкий импульс, это приведет к соотношению (гребень фактор) быть высоким.

Параметр пик-фактора можно найти только в измерителях, которые могут измерять измерения истинного среднеквадратичного значения, и он указывает, какое искажение может иметь сигнал, и при этом измеряемый в пределах спецификации точности измерителя. Коэффициент амплитуды 2:1 или 3:1 подходит для большинства электрических применений.

Измерение тока переменного/постоянного тока

Измерение тока переменного или постоянного тока является одним из самых основных измерений, которые электрик может выполнить с помощью токоизмерительных клещей. определить, какой ток протекает через каждую ответвленную цепь от распределительной системы.

Типичный поиск неисправности может быть связан с перегревом автоматических выключателей или трансформаторов, где измерение нагрузки может быть определено путем измерения тока на ответвлении, однако, как упоминалось ранее, убедитесь, что вы используете измерения истинного среднеквадратичного значения, в противном случае, если ток или напряжение синусоидальной, вы можете получить неточные показания.

Измерение напряжения

Измерение напряжения — еще одна распространенная функция токоизмерительных клещей, поскольку первая задача инженера при поиске и устранении неполадок в цепи — проверить наличие надлежащего напряжения питания, как будто оно отсутствует (или если оно слишком высокое или слишком низкое). ), то это приведет к выходу из строя оборудования, подключенного к цепи, поэтому проблему с напряжением следует устранить, прежде чем приступить к дальнейшим исследованиям.

Следует отметить, что при измерениях напряжения на них может влиять частота сигнала, типичные токоизмерительные клещи могут измерять переменное напряжение с частотой от 50 до 500 Гц, однако полоса пропускания цифрового мультиметра переменного тока может составлять 100 кГц или выше. , поэтому показания клещей и цифрового мультиметра могут отличаться. Это обычно очевидно при измерении приводов с регулируемой скоростью (VSD) из-за содержания гармоник в сигнале, выходящем из VSD. Двигатель, подключенный к преобразователю частоты, реагирует только на среднее значение сигнала, и для измерения этой мощности входная полоса пропускания измерителя должна быть уже, чем у цифрового мультиметра. Для тестирования и устранения неполадок преобразователей частоты Fluke специально разработала Fluke 375FC. (905-5917) или Fluke 376FC (914-5424) Зажимные метры.

Сопротивление

Измеритель сопротивления также может помочь в поиске и устранении неисправностей и может использоваться для проверки сопротивления катушки контактора. Измерения сопротивления могут составлять от нескольких миллиом, но до миллиардов ом (для изоляторов), однако измерения должны выполняться при отключенном питании цепи, в противном случае измеритель может быть поврежден (некоторые измерители обеспечивают защиту в случае случайного прикосновения). с напряжениями, но это надо уточнять в спецификациях).

Непрерывность

Это может обеспечить быструю проверку на наличие разомкнутых и замкнутых цепей и часто имеет зуммер для обнаружения замкнутых цепей, поэтому пользователю не нужно смотреть на дисплей.

Специальные функции

Другие распространенные функции измерения:

Измерение частоты – полезно для отслеживания гармоник в системах распределения электроэнергии
MIN / MAX Storage — измеритель может быть подключен к цепи и оставлен для контроля сигнала в течение определенного периода времени, затем измеритель будет хранить самые высокие и самые низкие измерения за этот период времени, чтобы вы могли видеть, есть ли какие-либо колебания. .
Пусковой ток — удобен для инженеров, работающих с двигателями, так как измеритель измеряет максимальный ток, потребляемый при запуске, что может дать хорошее представление о его состоянии и нагрузке.

Специальные функции

Функции, которые могут упростить использование токоизмерительных клещей, включают:

Индикаторы (значки на дисплее) – они сразу показывают, что измеряется (вольты, омы и т. д.)
Удержание данных — позволяет заморозить отображаемые показания
Управление одним переключателем — выбор функций измерения проще
Защита от перегрузки — предотвращает повреждение счетчика, цепи и защищает пользователя
Автоматический выбор диапазона — автоматически выбирает правильный диапазон, в то время как ручной выбор диапазона позволяет зафиксировать определенный диапазон для повторяющихся измерений.
Индикатор низкого заряда батареи.
Регистрация данных/Bluetooth — полезно, чтобы иметь возможность записывать показания в течение длительного времени и загружать их на ПК (часто через Bluetooth) для включения в отчеты или записи — например, с программным обеспечением Fluke Connect.

Гибкие токоизмерительные клещи (катушки Роговского)

Иногда бывает трудно расположить неподвижные клещи вокруг проводника (в том числе в труднодоступных местах), поэтому доступен другой тип токоизмерительных клещей, называемый гибкими токоизмерительными клещами или также известный как Катушки Роговского, а иногда и катушки с воздушным сердечником:

В отличие от токовых клещей и клещей на эффекте Холла, эти типы клещей не имеют железного сердечника, вместо этого они используют намотанную спиральную катушку, которая реагирует на скорость изменение (известное как первая производная) магнитного поля проводника, вокруг которого они расположены. Чем быстрее изменение амплитуды, тем больше напряжение, создаваемое катушкой. Схема интегратора в измерительном устройстве преобразует этот выходной сигнал в сигнал, пропорциональный сигналу в проводнике.

Пример использования этого типа зажима можно увидеть в видео ниже:

Безопасность

Безопасные измерения имеют решающее значение, поэтому вам необходимо выбрать измеритель, подходящий для среды, в которой он будет использоваться (измеритель, который соответствует категории IEC и номинальному напряжению, утвержденному для этой среды), например, если необходимо выполнить измерение напряжения на электрическом щите с напряжением 480 В, следует использовать счетчик категории III – 600 В (это означает, что входная цепь была разработан, чтобы выдерживать переходные процессы напряжения, обычно встречающиеся в этой среде).

Глядя на указанную безопасность, обратите внимание на «Разработано в соответствии со спецификацией…». Поскольку это не означает, что продукты прошли независимые испытания, поэтому всегда ищите также проверенный стандарт (IEC 1010), номер сертификата и одобренные независимыми испытательными лабораториями символы, такие как UL, CSA, VDE или TUV, чтобы гарантировать соответствие требованиям.