Измерение тока токовыми клещами: Как измерять ток токовыми клещами?

Содержание

Как измерять ток токовыми клещами?

Смотрите также обзоры и статьи:

Токовые клещи для измерения напряжения. Как использовать?

Еще со школьного курса физики мы знаем, что ток большой силы чрезвычайно опасен для здоровья. Тем не менее, различными мультиметрами можно замерять постоянный и переменный ток до 5-20 ампер. А как измерить ток в 100, 200 или даже 1000 ампер? Специально для этого были придуманы токовые клещи.

Как устроены токовые клещи?

Различные токовые клещи имеют разное устройство. Простые токовые клещи, которые способны измерить только переменный ток имеют более простое устройство, нежели токовые клещи способные измерять как постоянный, так и переменный ток.

У простых токовых клещей, собственно сами клещи замыкаются, создавая с проводником, по которому течет переменный ток своеобразный трансформатор. Ведь по сути в клещах таких устройств находиться вторичная обмотка конденсатора. Токовые клещи измеряют ЭДС которая создается при взаимодействии клещей с проводником, интерпретируют результат и отображают значение переменного тока. Ведь ЭДС возникающая в проводнике получается пропорциональной току, протекающему через него.

Токовые клещи, которые могут измерять переменный и постоянный ток устроены иначе. У таких устройств клещи не замыкаются, а измерения тока производятся с помощью специального устройства — датчика Холла. Этот датчик способен регистрировать эффект Холла — изменение направление движения заряженных частиц в проводнике при прохождении через определенное магнитное поле. За подробностями обращайтесь к Википедии.

Из-за наличия датчика Холла, токовые клещи, которые способны измерять переменный и постоянный ток стоят гораздо дороже простых токовых клещей.

Измерение тока клещами

Но не важно, какие клещи у вас в наличии, принцип измерения остается одним и тем же:

  • Включите токовые клещи в режим измерения, ну, например, переменного тока, так как он чаще всего встречается в быту.
  • Выберите максимальный предел измерения, чтобы не ошибиться.
  • Замкните токовые клещи на проводе. Если провод закручен — полученное значение нужно будет поделить на количество витков провода.
  • Снимайте показания!

Как видим, измерять то с помощью токовых клещей совершенно не сложно. Самые простые токовые клещи измеряющие только переменный ток довольно дешевые. А вот токовые клещи, которыми можно измерить и постоянный ток будут стоить в несколько раз дороже из-за более сложной конструкции. Кстати, довольно часто токовые клещи можно использовать и в качестве мультиметров, так как они могут измерять постоянное и переменное напряжение, сопротивление и делать прозвон.

Поделиться в соцсетях

Электроизмерительные клещи - принцип работы. Как пользоваться токовыми клещами

Клещи токоизмерительные представляют собой прибор, основным назначением которого является измерение электрического ток без разрыва электрической цепи и нарушения ее функционирования.

Дополнительно этот прибор способен измерять также напряжение, частоту, температуру (в некоторых моделях).

В соответствии с измеряемыми величинами электроизмерительные клещи делятся на амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры, ампервольтметры.

К самым распространенным относятся клещевые амперметры для измерения переменного тока, получившие название токоизмерительных клещей. С их помощью можно быстро измерить ток в проводнике, не разрывая и не отключая электрическую цепь. Электроизмерительные клещи могут применяться в электроустановках до 10000В.

О назначении многих электрических приборов и инструментов известно любому обывателю – все знают, зачем нужен паяльник или электрическая дрель. Но далеко не у каждого, даже не на каждом предприятии найдутся токоизмерительные клещи.

Несмотря на это, токовые клещи предназначены для широкого использования, просто очень многие не знают о существовании такого прибора и не умеют ним пользоваться.

Где применяются электроизмерительные клещи?

Клещи токоизмерительные могут стать незаменимым помощником как для бытовых потребителей, так и на предприятиях различных масштабов. С их помощью возможно:

  • - определять фактическую нагрузку в сети. Чтобы определить нагрузку однофазной сети, осуществляется замер на вводном кабеле, полученное значение тока в амперах умножается на напряжение в сети и косинус угла между фазами (cos φ). Если отсутствует реактивная нагрузка (мощные индуктивные элементы, дроссели, двигатели), то последнее значение принимается равным единице (cos φ = 1).
  • - для измерения мощности различных приборов. В случае возникновения необходимости измеряется сила тока участка цепи с подключенным потребителем. Мощность определяется по вышеописанной формуле.
  • - для проверки функционирования приборов учета потребления электроэнергии, например, сверки показаний счетчиков с фактическим потреблением.

Конструкция и обозначения

В состав электроизмерительных клещей любой модификации входят следующие основные части: клещи-магнитопровод, переключатель диапазонов и функций, дисплей, выходные разъемы, кнопка фиксации измерений. В данной статье рассматриваются токовые клещи марки mastech M266.

Переключатель может быть установлен в одно из положений режимов измерений:

  1. - DCV – постоянное напряжение;
  2. - ACV – переменное напряжение;
  3. - DCA – постоянный ток;
  4. - ACA – переменный ток;
  5. - Ω - сопротивление;
  6. - значок диода – проверка диодов;
  7. - значок сигнала – прозвонка с зуммером.

Три входных разъема прибора имеют защиту от перегрузки. При подключении прибора черный провод щупов подсоединяется к разъему «COM», а красный – к разъему «VΩ». Третий разъем, обозначенный как «EXT», применяется для подключения измерителя изоляции.

Порядок измерения тока

Переключатель пределов устанавливается в положение, соответствующее необходимому диапазону измерения переменного тока. Токовые клещи подключаются к измеряемому проводнику.

Если на дисплее наблюдается только значение «1», то необходимо переключатель пределов установить на более высокое значение, так как возникла перегрузка.

Порядок измерения напряжения

Красный провод щупа подсоединить к разъему «VΩ», черный – к «COM». Переключатель пределов установить в положение, соответствующее измеряемому диапазону.

Щупы подсоединить к измеряемой нагрузке или источнику напряжения. На экране прибора будет наблюдаться измеряемое напряжение, а также его полярность. Если на экране наблюдается только значение «1», то переключатель пределов необходимо переключить на более высокое значение, так как возникла перегрузка.

Порядок измерения сопротивления

Щупы прибора так же, как и при измерении напряжения. Переключатель диапазонов установить на диапазон «Ω». Если прибор используется для прозвонки, то переключатель нужно установить в соответствующее положение. Если сопротивление измеряемого участка схемы меньше 50 Ом, то будет звучать сигнал зуммера.

Электроизмерительные клещи – принципы работы

В работу простейших токоизмерительных клещей переменного тока положен принцип одновиткового трансформатора тока.

Его первичная обмотка представляет не что иное, как провод или шину, в которой измеряется ток. Вторичная обмотка, имеющая больше количество витков, намотана на разъемный магнитопровод и находится в самих клещах. К вторичной обмотке подключен амперметр.

Измерив ток, который протекает во вторичной обмотке с учетом известного коэффициента трансформации измерительного трансформатора, можно получить величину тока, измеряемую в проводнике.

Заметим, что с помощью токоизмерительных клещей измерять ток (а по сути - нагрузку) в цепи совсем не сложно и очень удобно. Сам процесс измерения заключается в следующем.

С помощью рукоятки выставляется измеряемая величина. Клещи размыкаются, в них пропускается проводник, рукоятка отпускается и клещи замыкаются. Дальнейший порядок использования электроизмерительных клещей точно такой же, как и при обращении с обычным тестером.

Подсоединять клещи можно как к изолированному, так и неизолированному проводу. Самое главное – охватываться должна только одна шина. На индикаторе прибора отображается величина тока измеряемой цепи.

Чтобы обеспечить работу в труднодоступных местах, современные токовые клещи обычно оснащаются кнопкой, фиксирующей показания.

Таким образом, если охватить проводник и нажать кнопку, то после размыкания магнитокопровода на экране прибора сохранится зафиксированное измеренное показание прибора.

По токоведущей части, которая охвачена магнитопроводом, проходит переменный ток. В магнитопроводе создается переменный магнитный поток, в результате которого во вторичной обмотке возникает электромагнитная индукция – по ней (вторичной обмотке) начинает протекать ток, который измеряется амперметром.

Современные токоизмерительные клещи выполняются по схеме, в которой сочетается трансформатор тока и выпрямительный прибор. Она позволяет выводы вторичной обмотки присоединять к измерительному прибору через набор шунтов, а не напрямую.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Как измерить нагрузку сети в квартире?

Переключатель диапазонов устанавливается в положение АСА 200. Раскрыв токовые клещи, на вводе в квартиру охватить ними изолированный провод, зафиксировать показания, которые появились на экране прибора.

Полученная величина умножается на напряжение сети 220 В, косинус берется равным единице.

Пример. Допустим, прибор показывает 6А. Это значит, что нагрузка сети квартиры составляет:

Р = 6 · 220= 1320 Вт = 1.32 кВт.

По этим данным можно проверить правильность работы счетчика потребляемой электроэнергии, соответствие фактической нагрузке вводного кабеля и др.

Маленькая хитрость при измерениях

Как можно измерить небольшой ток с помощью электроизмерительных клещей?

Для того, чтобы измерить токоизмерительными клещами небольшую силу тока, необходимо провод, на котором нужно узнать ток, намотать несколько раз на разомкнутый магнитопровод. Предел измерений установить на минимальное значение.

Для того, чтобы определить фактическое значение тока, необходимо показания прибора разделить на количество витков провода, намотанного на магнитопровод.

Необходимо понимать, что так можно делать, если провод изолирован. При этом наматывать нужно аккуратно не перегибая сам провод.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья - поделись с друзьями!

 

Как измерить силу тока при помощи клещей-приставки

  1. Определите вид измеряемого тока — переменный или постоянный.
  2. Выберите для мультиметра клещи-приставку, предназначенные для измерения данного вида тока, либо клещи, измеряющие как переменный, так и постоянный ток.

    Примечание. Просмотрите технические характеристики клещей-приставки и узнайте, что прибор выдает на выходе — уровень тока или напряжения.

  3. Определите ожидаемый максимальный ток в цепи, например, путем проверки заводской таблички компонента или номинальных параметров выключателя. Клещи-приставка, подключаемые к мультиметру, могут иметь самые разные предварительно заданные диапазоны измерений. Проверьте, достаточен ли диапазон измерений мультиметра и клещей-приставки для измерений в вашей цепи. Если недостаточен, выберите приборы с более высоким порогом измеряемых значений.

    Примечание. Если токовые входы мультиметра защищены предохранителями, проверьте исправность предохранителей.

  4. Настройка цифрового мультиметра выполняется следующим образом:
    • Чтобы измерить силу переменного тока клещами с токовым выходом, переведите регулятор мультиметра в положение «mÃ/û.
    • Вставьте черный измерительный провод в гнездо COM.
    • Если подключаемые клещи-приставка выдают сигнал переменного тока, вставьте красный измерительный провод в гнездо «mÃ/û. Эти токовые клещи предназначены для измерений только переменного тока и, в зависимости от коэффициента деления, подают на цифровой мультиметр ток с амплитудой 1 мА на каждый 1 А измеренного тока (1 мА/А).
    • Выполните шаги 6—8, указанные ниже.
    • Чтобы измерить силу переменного/постоянного тока клещами с выходом напряжения, переведите регулятор в положение «mVac» для измерений переменного тока или в положение «mVdc» для постоянного тока.
    • Вставьте черный измерительный провод в гнездо COM.
    • Если подключаемые клещи-приставка выдают сигнал напряжения, вставьте красный измерительный провод в гнездо «V». Эти токовые клещи могут подавать на цифровой мультиметр напряжение с амплитудой 1 мВ, 10 мВ или 100 мВ на каждый 1 А измеренного тока.
    • Выполните шаги 6—8, указанные ниже.
  5. Нажмите на рычаг прибора, чтобы раскрыть захват.
  6. Заведите в захват один проводник. Прежде чем считывать показания, проверьте, полностью ли закрыт захват.
  7. Считайте показания с экрана.

    Совет. Токовые клещи измеряют силу тока в цепи путем измерения напряженности магнитного поля, которое создается вокруг проводника. По возможности отведите измеряемый проводник от находящихся рядом проводников на расстояние 5–10 см. Цель: предотвратить захват токовыми клещами паразитных магнитных полей. Если отвести проводник невозможно, снимите несколько показаний в разных точках вдоль измеряемого проводника. Не выполняйте измерения на экранированных проводах — в этом случае магнитные поля будут значительно ослаблены или даже отсутствовать.

Анализ измерений тока

При поиске и устранении неисправностей важно знать ток, потребляемый системой, компонентом или цепью.

На компонентах электрических схем, например двигателях, часто прикреплены заводские таблички с указанием номинальных параметров компонента. Результаты измерений тока можно сравнить с номинальными параметрами для определения рабочего состояния компонента.

Измерьте силу тока, чтобы узнать сколько тока потребляет нагрузка (компонент, такой как двигатель) относительно системы. Можно также измерить общую нагрузку на цепь.

Например, двигатель перегружен, если потребляемый ток больше номинального, и недогружен, если меньше номинального.

При поиске и устранении неисправностей технический специалист может выполнить базовые измерения и по их результатам искать перегрузки, превышения тока или дисбаланс тока между фазами.

Обычно токи, превышающие номинальные, свидетельствуют о наличии проблемы, которая может привести к появлению других проблем. Из-за повышенного тока возникает нагрев, а это может привести к повреждению изоляции и выходу компонента из строя.

Большинство цифровых мультиметров могут измерять только постоянный или переменный ток до 10 А. Более высокие токи нужно масштабировать (понижать) при помощи клещей-приставки, которые могут измерять силу тока в цепи в диапазоне от 0,01 А до 1000 А путем измерения напряженности электрического поля вокруг проводника.

Для достижения максимальной эффективности работы, измерения силы тока рекомендуется выполнять сразу после монтажа оборудования и во время его нормального режима работы. Результаты этих измерений можно использовать в дальнейшем в качестве базовых показателей для сравнения при поиске и устранении неисправностей.

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Подберите подходящий мультиметр

Как пользоваться токоизмерительными клещами?

Если вы не знаете как пользоваться токоизмерительными клещами, то смело читайте данную статью. Здесь вы найдете инструкцию по их эксплуатации, снабженную подробными фотографиями. Тут я использовал модель, которая на данный момент оказалась у меня под рукой. Это токовые клещи Fluke 302+. Данную инструкцию можно применить практически к любым подобным устройствам.

Как пользоваться токоизмерительными клещами?

Пользоваться данными устройствами очень легко. Конструкция токовых клещей позволяет проводить измерения на действующей электроустановке без каких-либо дополнительных монтажных работ и без разрыва цепи электропитания. Это является их огромным плюсом. Для измерения необходимо установить переключатель в нужное положение, обхватить клещами провод и зафиксировать показания тока.

Главная трудность в таких измерениях заключается в выделении отдельного одиночного проводника. Если клещами обхватить весь провод (фазный и нулевой проводники), то вы получите сумму токов, протекающих по обоим жилам. В идеале тут должен высветиться нуль, так как токи протекающие по фазному и нулевому проводникам равны по величине, но противоположны по направлению. Как показано на фотографии ниже вы ничего не узнаете и так измерять ток нельзя. Хотя если в таком положении клещи покажут какое-либо значение тока отличное о нуля, то это будет означать, что в данной цепи есть утечка, равная полученному значению.

Поэтому необходимо найти место, где данные проводники разделяются, и где есть возможность подлезть клещами. Например, в распределительном щитке в месте подключения фазы к автоматическому выключателю. К сожалению этого сделать можно не везде. Это является их небольшим минусом, но возможность измерения без разрыва цепи его полностью перекрывает, по крайней мере в моей деятельности.

Я работаю в связевых помещениях, где категорически запрещено обесточивать оборудование связи, поэтому токовые клещи являются единственным устройством, которым возможно померить ток и посчитать потребляемую нагрузку.

Как они устроены и какие бывают виды читайте в статье: Что такое токовые клещи и зачем они нужны?

Ниже инструкция описана на моделе Fluke 302+. Это качественные и хорошие токоизмерительные клещи, но они могут измерять только переменный ток. Постоянный ток другими моделями клещей измеряются аналогично как и переменный, только необходимо переключить их в режим измерения постоянного тока.

Перед любыми измерениями убедитесь, что ваша модель токоизмерительных клещей сможет для этого подойти. На них указано максимальное значение тока, которое можно ими измерить. В моем случае это переменный ток до 400А. Хотя такие большие токи вы у себя дома не встретите и поэтому дома подойдут любые модели.

Также на самих измерительных приборах указывается категория безопасности. В моем случае на моделе Fluke 302+ имеется маркировка:

  • CAT III 600 V - это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения внутри оборудования при эксплуатации в составе стационарных систем напряжением до 600В, например распределительных панелей, фидеров и ответвлений, а также систем освещения крупных зданий.
  • CAT IV 300 V - это означает, что устройство защищено от кратковременных скачков напряжения от оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300В, например электрического счетчика, установки воздушной или подземной системы общего пользования.

Инструкция как пользоваться токоизмерительными клещами

  1. Находим место, где можно свободно обхватить клещами одиночный проводник.
  2. Переводим ручку переключения режимов измерения в нужное положение. В сети переменного тока на указатель A~ или AAC. В сети постоянного тока на указатель A- или ADC. Данные обозначения дополнительно дублируются на дисплее. Напомню, что мои клещи функцию измерения постоянного тока не поддерживают и поэтому на них данного обозначения нет.
  3. Нажимаем на кнопку раскрытия клещей.

  4. Обхватываем нужный проводник и устанавливаем клещи перпендикулярно плоскости провода.

  5. Отпускаем кнопку раскрытия клещей. Так замыкается цепь магнитопровода и происходит измерение тока.
  6. Записываем полученное значение тока на дисплее. Если его плохо видно, то можно результаты измерения зафиксировать, нажав кнопку "Hold". Потом можно убрать клещи и увидеть измеренное значение тока. Оно будет показываться на экране пока вы не нажмете снова кнопку "Hold".

Выше я описал основные функции токоизмерительных клещей, т.е. измерение тока без разрыва цепи. Думаю, что все понятно.

Для универсальности данного прибора практически все производители добавляют в его конструкцию дополнительные функции. Это возможность измерения других параметров, таких как напряжение, сопротивление и т.д. Об этом я расскажу в следующей статье: "Дополнительные функции токоизмерительных клещей".

Сегодня нам так не хватает улыбок:

Сидят два электрика на столбе. Мимо них идет старушка.
Первый электрик:
- Бабуль, подай, пожалуйста, провод.
Старушка:
- Какой, милай, этот?
Электрик:
- Нет, бабуль, другой.
Старушка подает.
- На, сынок.
Первый электрик второму:
- Я же говорил, что "ноль" , а ты - "фаза", "фаза" !!!

Как пользоваться токовыми клещами »

Принцип работы токовых клещей

 

Основная задача электроизмерительных клещей измерение тока без разрыва проводника, современные приборы обладают функциями измерения напряжения, емкости, температуры, мощности и т.д. Принцип измерения основан на токовом трансформаторе или эффекте Холла. 

Токовые клещи, работающие на принципе трансформатора тока, измеряют только переменный ток, т.к. трансформатор не пропускает через себя постоянный ток. Первичная обмотка это провод, обхватываемый токовыми клещами, а вторичная внутри токовых клещей с токовым датчиком. Обхватить несколько витков одного проводника, то на вторичной обмотке ток во столько же раз увеличится. Это удобно для измерения небольших переменных токов, при этом нужно разделить полученное значение тока на количество витков. Внешне токовые клещи, работающие на трансформаторе тока, отличаются отсутствием насечек на губках и  диапазона постоянного тока.

Токовые клещи, работающие на эффекте Холла, измеряют и постоянный и переменный ток. Принцип работы на эффекте Холла основан на измерении напряжения на гранях полупроводниковой пластины, через которую протекает постоянный ток, помещенной в магнитное поле перпендикулярно к ней. Магнитное поле образуется вокруг проводника, который обхватили токовыми клещами. Изменение тока в проводнике, вызывает изменение магнитного поля вокруг проводника, что вызывает изменение напряжения на чувствительном элементе Холла. Напряжение чувствительном элементе преобразуется и выводится на экран в виде значения тока. Для токовых клещей, работающих на эффекте холла, важно располагать проводник перпендикулярно к губкам токовых клещей.

 

Измерение тока

Для работы на нашем приборе APPA 133 выберем режим переменного тока А~ обхватим один провод. Выбор диапазона измерения в APPA 133 автоматический, в других приборах возможно необходимо выбрать диапазон. Если размещать проводник не перпендикулярно или не по рискам, то погрешность показаний увеличивается до 3 %.

 

               

 

Для измерения броскового переменного тока необходимо выбирать режим "inrush current", например в случае измерения пускового тока электродвигателя. Для измерения макс мин тока выбираем соответствующий режим.При включенной печке максимальный ток 8,47 А.

 

 

Если обхватить сразу два провода, то токовые клещи покажут ноль, т.к. сумма токов двух проводников с разной полярностью равна нулю. Если показания прибора не ноль, то имеется ток утечки или значение находится в пределах погрешности прибора. При измерении нескольких проводов одновременно значение тока будет суммой токов всех проводов. Утечка тока может проявиться например, если вода из крана бьет током, нужно проверить ток утечки электрического бойлера.

 

Измерение напряжения

Для измерения постоянного и переменного напряжения выставим переключатель на V. Наш прибор имеет автоматический выбор диапазона, а так же позволяет измерять частоту. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах. У APPA 133 имеется защита от высокого напряжения более 1000 В.

 

                          

 

Видим напряжение 221,1 В, частота 49,97 Гц.

 

          

 

При включенной печке видим что напряжение упало до 211,1 В, частота не изменилась. Произошло это из-за того что сечения проводов не хватает на мощность печки, что вызывает перегрузку и нагрев проводов. Необходимо поменять провода на более толстого сечения.

 

Измерение потребляемой мощности

Полная мощность (В*А) равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. Реактивная мощность (Вар) равна произведению напряжения и тока, умноженному на синус угла сдвига фаз  между ними. Если нет потребителей с реактивной мощностью (двигатели, трансформаторы), то полная мощность нагрузки будет равна активной. Активная мощность вычисляется в приборе по формуле произведение напряжения на ток. Если прибор не позволяет измерять мощность, то полученный ток умножим на 220 В и получим мощность нагрузки. Для измерение активной мощности с помощью APPA 133 переводим переключатель W~. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах. Вставляем щупы в розетку и обхватываем проводник.

 

                          

 

Активная мощность потребления компьютера 28 Вт, а при включенной печке потребляемая мощность повысилась до 1728 Вт (~=211,1 В * 8,47 А). В APPA 133 так же можно измерить коэффициент мощности, отрицательное значение говорит о емкостном характере нагрузки (ток опережает напряжение), положительное значение говорит о индуктивном характере нагрузки (ток отстает от напряжения).

 

 


Выбрать токовые клещи можете в каталоге.

 

Как пользоваться токовыми клещами. Как пользоваться токоизмерительными клещами