В статье рассматривается устройство токовых клещей, их использование для измерения переменного и постоянного тока без разрыва электрической цепи, приводятся методики осуществления измерений, сравнение наиболее распространенных моделей, рекомендации по выбору.
Зачем нужны клещи токовые
Провести измерение протекающего по проводникам переменного или постоянного тока не разрывая электрическую цепь, можно только с помощью токовых клещей.
Это позволяет контролировать потребляемую различными установками и приборами силу электрического тока без остановки работы оборудования и выполнения дополнительных монтажных работ. Благодаря этой особенности токовые клещи являются вторым по востребованности после мультиметра прибором в арсенале профессионального электрика.Наиболее распространенная конструкция токовых клещей:
- Магнитопровод в форме клещей.
- Кнопка раскрытия магнитопровода.
- Переключатель методики измерения.
- Электронный дисплей.
- Гнезда для подключения щупов.
- Кнопка фиксации в памяти прибора результатов измерения.
VOLTCRAFT VC 605
Методы измерения
Для изготовления токочувствительной части данного прибора используется два типа чувствительных элементов, выполненных на базе датчика Холла или специального трансформатора. В зависимости от типа анализатора, токовые клещи могут измерять либо переменный и постоянный, либо только переменный ток. Рассмотрим принцип их работы боле подробно.
Токовые клещи переменного тока
Данные токовые клещи являются наиболее распространенными, что связано с простотой их конструкции и низкой стоимостью. Принцип их работы основан на использовании эффекта трансформаторного усиления сигнала.
1 — электрическая цепь; 2 — проводник; 3 — трансформатор; 4 — амперметр; 5 — магнитопровод
Измерение производится очень просто:
- В раздвижной магнитопровод заводится проводник, на котором необходимо измерять ток.
- Этот проводник для намотанной на магнитопровод катушки является первичной обмоткой трансформатора.
- В зависимости от величины переменного тока, протекающего через проводник, будет изменяться напряжение на выходе измерительного элемента.
Токовые клещи постоянного тока
Данные приборы появились после обнаружения так называемого эффекта Холла — изменение напряженности магнитного поля в проводнике, через который протекает электрический ток, способствующий формированию в точке измерения потенциала, соответствующего величине приложенного к полупроводнику магнитного потока. На базе этого эффекта разработан специальный датчик, чувствительный как к переменному, так и постоянному магнитному полю.
1 — магнитопровод; 2 — основной ток; 3 — проводник; 4 — датчик Холла; 5 — выходной ток; 6 — компенсационная катушка
Дополнительным преимуществом использования датчика Холла является его быстродействие, что позволяет использовать приборы, построенные на его базе, для выявления коротких бросков тока.
Измерение токовыми клещами
Существует несколько методов измерения протекающего через проводник тока.
Измерение тока, протекающего по одному проводнику
Это наиболее распространенный способ измерения. Проводник заводится в магнитопроводные клещи, которые располагаются под прямым углом к плоскости проводника. На приборе выставляется требуемый диапазон измерения. Величина измеренного тока будет выведена на экран прибора.
Одновременное измерение тока, протекающего по нескольким проводникам
Если в магнитопровод токовых клещей завести сразу несколько проводников, то прибор измеряет разностную величину протекающего по ним тока. Например, если для сети 220 В производить одновременное измерение тока на «фазе» и «нуле» одной цепи, то прибор покажет ток утечки в нагрузке.
Усиление слабых сигналов
Для измерения малых величин тока допускается усиливать подаваемый на датчик сигнал за счет намотки проводника на магнитопровод прибора. При этом реальное значение протекающего по нему тока определяется путем деления полученного на индикации прибора значения тока на количество сделанных проводом витков.
Разновидности токовых клещей, их достоинства и недостатки
Токовые клещи со стрелочной индикацией
KYORITSU KEW SNAP 2608A
Данный тип приборов один из первых, в котором стали использовать трансформаторные системы измерения переменного тока с изменяемым количеством витков на вторичной цепи.
Достоинства:
- прибор обладает минимальной стоимостью, в рабочем диапазоне частот с высокой точностью измеряет действующую величину тока.
Недостатки:
- может работать только в узком диапазоне частот.
Использование стрелочной индикации делает его чувствительным к ударам и снижает точность измерения.
Токовые клещи с цифровой индикацией
Fluke 376
Большинство современных приборов выпускаются с микроконтроллерной системой обработки сигналов, это позволяет упростить считывания показаний прибора, использовать автоматическую калибровку диапазона измерения, организовать запись измеренной величины тока в память прибора.
Достоинства:
- прост в обращении.
Недостатки:
- низкая точность измерения тока, отличающегося по форме от синусоиды.
Токовые клещи для подключения к мультиметрам и осциллографам
Fluke i410
Данная разновидность измерительных приборов используется для расширения возможностей уже имеющихся приборов (мультиметров, осциллографов и т. д.). Основной их особенностью является отсутствие на корпусе прибора индикации измеряемого сигнала.
Достоинства:
- высокоточное измерение параметров.
Недостатки:
- для работы необходим дополнительный прибор для индикации.
Высоковольтные токоизмерительные клещи
Ц4502
Для работы с высоковольтными цепями с напряжением свыше 1000 В используются специальные приборы с улучшенной электрической изоляцией, гарантирующей безопасность работника во время осуществления измерений. Такие приборы позволяют контролировать ток на различных трансформаторных подстанциях и распределительных узлах.
Достоинства:
- возможность работы с высоковольтным оборудованием.
Недостатки:
- возможность измерения только переменного тока в узком диапазоне частот.
Дополнительные возможности токовых клещей
Поскольку в составе цифровых токовых клещей уже есть АЦП, использующийся для обработки аналоговых сигналов, большинство производителей делают данный прибор универсальным, добавляя в него возможность измерения напряжения и сопротивления цепи, температуры и т. д.
Многие приборы сочетают в себе возможности полноценного мультиметра и токовых клещей, при этом их стоимость лишь незначительно выше аналогов, но на порядок дороже аналогичных по классу мультиметров.
| Тип прибора | Измерение переменного тока | Измерение постоянного тока | Доп. возможности | Стоимость, руб. |
| АТА-2500 Токовые клещи-адаптер | + | + | - | 6300 |
| Клещи электроизмерительные YATO YT-73091 | + | - | + | 2500 |
| Токовые клещи VA318 | + | + | + | 11000 |
| Клещи токоизмерительные Ц4502 до 750 А | + | - | - | 10000 |
Осуществляя выбор токовых клещей, необходимо определиться с их возможностями (измерение переменного или переменного и постоянного тока), формой (приставка или полноценный прибор, спецформа и т. д.), с необходимой точностью измерения, диапазоном рабочих частот, наличия у прибора нужных для работы дополнительных функций. Только сопоставив желаемый функционал и финансовые возможности, можно сделать приобретение наиболее практичного и удобного прибора.
Влад Тараненко, рмнт.ру