какое назначение электроизмерительных клещей
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).
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.
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 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.
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.
Электроизмерительные клещи
В сегодняшней статье мы познакомимся с таким электроизмерительным прибором как клещи. Наверное, вы уже сталкивались с мультиметром или тестером. Измерительные клещи – это более простой, но эффективный инструмент в наборе электрика.
Основное назначение электроизмерительных клещей
Электроизмерительные клещи в основном используются для замера показателей силы тока в проводнике. Именно силы тока в проводнике, а не кабеле. Эта особенность обусловлена принципом функционирования этого прибора. На этом остановимся немного позже, а сейчас рассмотрим функционал измерительных клещей.
Функционал данного прибора в значительной мере похож на мультитестер, но здесь есть одно отличие, которое заключается в измерении именно показателей электрического тока:
1.Для измерения величины электротока используются клещи, а не щупы как в тестере. Благодаря такой особенности для замера не нужно разрывать электрическую цепь.
2.Пределы измерений – до 1000 Ампер.
В остальном использование электроизмерительных щипцы идентично применению тестера.
Основные элементы измерительных клещей:
Переключатель устройства имеет несколько режимов измерений:
Принцип подключения проводов к разъемам:
С этим вопросом вроде разобрались, можем переходить к следующему.
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.
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.
Видео работы и инструкция
Электроизмерительные клещи
Назначение прибора и его преимущество
Токоизмерительные клещи или «Клещи Дитце»-это измерительный прибор, назначение которого измерять ток бесконтактным способом, без разрывы электрической цепи. Главным преимуществом перед остальными мультиметрами и амперметрами является простота измерения и безопасность использования, так как измерение возможно проводить на изолированном проводнике. С помощью данного устройство можно легко определить точные показатели электрического тока, а также рассчитать потребляемую мощность любого электрооборудования под нагрузкой.
Принцип действия и функциональность
Принцип работы прибора основан на законе электромагнитной индукции, по устройству в значительной степени схож с принципом действия обыкновенного трансформатора. Переменный ток измеряемого проводника внутри катушки трансформатора (Клещей) создает переменный магнитный поток, индуктирующий ЭДС во вторичной обмотке устройства, который замеряется амперметром или датчиком.
Схема измерения силы тока прибором с трансформаторным датчиком
В более современных устройствах применен полупроводниковый датчик Холла, основным отличием от устройства с трансформатором является то, что измеряемый проводник охватывается не замкнутой катушкой, а магнитопроводом, в разрыве которого размещен датчик Холла.
Схема измерения силы тока прибором с датчиком Холла
Современные приборы в зависимости от типа способны измерять переменный или постоянный и переменный ток (благодаря использованию датчика Холла), большинство из них обладают расширенным функционалом мультиметров и способны выводить численную информацию на дисплей. В зависимости от марки и производителя в измерителях реализовано множество дополнительных функции и конструктивных решений.
Принцип работы
Даже самые простейшие представители устройств такого рода позволяют осуществлять безразрывное измерение тока в проводниках. Механизм их функционирования базируется на принципах тока одновиткового 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, вокруг которого замкнуты клещи, создает вокруг себя переменное магнитное поле, невидимое человеческому глазу, которое и замеряет прибор.
После того, как измерение тока во вторичной обмотке завершилось, возможно узнать величину тока, находящегося в проводнике, учитывая уже известные коэффициенты трансформации.
Принцип функционирования устройства
Алгоритм изменения тока в цепи следующий:
Вам это будет интересно Проверка предохранителей
Обратите внимание! Если работа будет проводиться в труднодоступных местах, то лучше отдавать предпочтения самым современным модификациям и моделям электроизмерительных клещей, ведь только они оснащены специальной кнопкой, которая фиксирует показания. Если захватить измеряемый проводник и зажать эту кнопку, то после раскрытия клещей показания останутся запечатлены на мониторе устройства.
Таким прибором можно измерять и переменный, и постоянный ток. Такое стало возможно благодаря имплементации в устройство датчика Холла. В своем роде это стало целым прорывом в сфере электрики и энергетики.
Самые современные девайсы такого рода позволяют проводить измерения косвенно и удаленно: к нему можно присоединить различные измерительные щупы с помощью набора проводов, вставленных в выводящие слоты (отверстия) на панели.
Типы приборов
Существует два типа устройств, основным различием которых являются измерительные датчики:
Как легко определить тип датчика клещей «Дитца»? Для этого необходимо раскрыть клещеобразное кольцо и посмотреть на его торцы, если с двух сторон имеются металлические площадки — значит прибор с электромагнитным датчиком и имеет размыкающийся магнитопровод, им можно измерить только переменный ток. Если на торцах нет металлических пластин или пластина только на одном торце, то это измеритель с датчиком Холла, такой измеритель не имеет замкнутого магнитопровода, им можно измерить постоянный или переменный ток, как правило такие устройства по стоимости немного дороже.
Токовые клещи с электромагнитным датчиком, замыкающийся магнитопровод
Токовые клещи с датчиком Холла, без замыкающегося магнитопровода
Принципиальная схема
Теперь от электронной части. Принципиальная схема приставки к мультиметру показана на рисунке 2. При прохождении тока по проводу вокруг него возникает магнитное поле, силовые линии которого пронизывают датчик Холла, и на его выходе появляется некоторое постоянное напряжение.
Это напряжение усиливается по мощности операционным усилителем А1 и поступает на вход мультиметра. Зависимость выходного напряжения от тока: 1А = 1 mV. Подстроечные резисторы R3 и R6 должны быть многооборотными.
Рис. 2. Принципиальная схема самодельных токоизмерительных (токовых) клещей.
Виды исполнения
Измерители «дитца» подразделяются на аналоговые и цифровые:
Специализированные высоковольтные электроизмерительные клещи
В отдельный вид следует выделить измерители специального назначения, измерительные клещи Ц 90 (более современный вариант Ц 4502), предназначенные для измерения силы тока в мощных электроустановках до 10 000 вольт. С помощью этого инструмента можно измерить только силу переменного тока от 15 до 600А. Принцип действия измерителя аналогичен с обычными измерителями трансформаторного типа, конструкция таких клещей немного видоизменена для безопасной работы оператора. В конструкции предусмотрены изолирующая часть с изолирующими рукоятками, а также разработаны правила безопасности при проведении измерений данным способом.
«В настоящее время с развитием технологий такой способ измерения практически не применяется из-за высокого риска поражения электрическим током.»
Сегодня на рынках электрооборудования можно найти великое множество вариаций и модификаций тококлещей. Однако, здесь не стоит руководствоваться принципом «лучше то, что дороже», ведь с самые дорогие модели вдоль и поперек напичканы великим множеством функций, о назначении которых не знают даже профессиональные электрики, не то, что простые обыватели. Для использования в быту, дома достаточно приобрести устройство, способное измерить ток, напряжение и сопротивление. Однако слишком экономить на таком девайсе не стоит, ведь можно напороться на низкокачественный китайский экземпляр, который может иметь высокую погрешность измерений, плохой корпус с неприятным запахом и торчащим клеем. Давайте разберемся, какие виды устройств можно найти в магазинах и для чего они могут быть пригодны.
Различные модели электроклещей
Высоковольтные токовые клещи
Конечно, в быту наиболее распространены модели тококлещей, которые способны измерять ток до 1 тысячи вольт. Однако, в промышленных условиях нередко появляется необходимость изучать параметры тока величиной выше 1000 В. Именно для таких ситуаций были сделаны высоковольтные тококлещи. По сути, их конструкция ничем не отличается от других моделей этих устройств, однако они имеют очень высокую и надежную изоляцию, чтобы защитить измеряющего человека от травм.
Токовые клещи с мультиметром
Этот девайс, пожалуй, самый современный из всех имеющихся на рынке электроприборов на данный момент. Этот как кофе 3в1, только из мира электричества! Этот небольшой прибор содержит в себе великое множество функций: он способен, помимо базового измерения тока, получать данные о напряжении, емкости, частоте, сопротивлении. В таких девайсах, как правило, минимальная погрешность измерения. Они могут измерять ток в очень широких диапазонах. Если существует необходимость наблюдения за формой сигнала, в этом устройстве предусмотрен аналоговый выход для подключения осциллографов.
Вам это будет интересно Особенности набора электрика
Клещи-мультиметры
Цифровые токовые клещи
Данное устройство отличается высокой степенью автоматизации. Имеется в виду, что оно способно само определять необходимые режимы в зависимости от внешних условий, а также устанавливать точные пределы измерения. Как правило, они имеют бесконтактный тестер напряжения и цифровой удобный дисплей с функцией подсветки, изготавливаются в надежном прорезиненном корпусе.
Некоторые из таких девайсов способны также, как и предыдущий тип, получать данные о напряжении, емкости, частоте, сопротивлении, температуре, скважности, проверять диоды, производить «прозвонку» цепей. Имеют функцию «Data hold»: можно сохранять полученные измерения после открытия клещей, вести журнал данных. Работают от обычных батареек, имеют очень небольшой размер и вес (порядка 200-300 грамм). Прекрасно подходят для электромонтажных работ.
Тококлещи со стрелочным индикатором
Такие электроклещи можно по праву называть праотцами всех вышеописанных подвидов. В этом устройстве впервые был использован принцип трансформатора для измерения постоянного и переменного тока. В них место удобного цифрового дисплея данные отображаются на стрелочной механический панели, из-за чего они значительно проигрывают в удобстве и простоте использования. Однако, они имеют маленькую погрешность измерений, из-за чего не потеряли свою популярность и конкурентоспособность на рынке в наш век цифровых устройств.
Стрелочные тококлещи
Порядок проведения измерения
Перед началом проведения измерений необходимо определить место измерения, подготовить прибор к работе, перевести поворотный переключатель в нужное положение. Если сила тока неизвестна, то необходимо установить максимальное значение диапазона, далее во время измерения поэтапно снижать показатель для более точного результата. Устройства с датчиком Холла, из-за его чувствительности к магнитным полям, перед измерением необходимо обнулить, нажав соответствующую кнопку «SEL» или аналогичную «REL».
Перед тем как начать пользоваться измерителем, изучите инструкцию пользователя:
«Обязательно соблюдайте технику безопасности при работе с электрическим током и электрооборудованием. Внимательно изучите правила использования прибора, описанные в инструкции.»
Порядок проведения измерения:
Важно расположить провод в точке пересечения специальных центровочных указателей, если их нет, то разместить, по возможности, ближе к центру, только в этом случае возможно получить высокую точность измерения. Если во время измерения постоянного тока результат измерения отображается на дисплее с минусом, обратите внимание на направление тока на боковой поверхности клещей, как правило в этой части нанесен индикатор направления тока в виде стрелки.
Главное правило при измерении – ток необходимо измерять в одном из проводников. Если изолированные проводники дополнительно объединены в один провод, например, провод телевизора или провод чайника, то в таком случае результат измерения может быть неверным или нулевым.
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:
Вам это будет интересно Проверка тиристора ку202н
Функции и конструктивные особенности
Электроизмерительные клещи отличаются электротехническими характеристиками, диапазоном измерений, точностью измерений и дополнительным функционалом. К основным функциям приборов относятся:
В большинстве устройств реализованы дополнительные функции тестера – мультиметра, на которые следует обращать внимание при выборе устройства:
Проведение измерения пускового тока на автомобильном аккумуляторе
Более продвинутые версии приборов оснащены дополнительными вспомогательными элементами, помогающими проводить более точные измерения или измерять в труднодоступных местах, к таким относятся:
Устройство со съемными клещами
Стоимость цифровых измерительных клещей в зависимости от характеристик
В зависимости от цены все приборы можно разделить на эконом-сегмент в ценовом диапазоне от 4 000 до 15 000 рублей и профессиональные стоимостью от 15 000 до 60 000 рублей. Так как большинство приборов имеет расширенный функционал независимо от цены, сравнение проводилось исходя из основных характеристик приборов и их прямого назначения.
Основные характеристики устройств в зависимости от ценового сегмента
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:
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:
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:
При измерении постоянного тока схема прибора включает:
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:
Режимы измерений
Применяют 2 метода определения силы тока:
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:
Если электроизмерительные клещи выступают как трансформатор тока в роли вторичной катушки, то используется индуктивный способ.
Но и он не лишен недостатков:
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:
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