Клещи электроизмерительные: назначение, характеристики

Измерение различных параметров электрических цепей и их элементов выполняется специализированным прибором, из-за своей универсальности получившим название — мультиметр.

Устройство и основные функции токовых клещей

Клещи токоизмерительные — с их помощью проводятся необходимые измерения без разрыва или отключения электрической цепи. В некоторых моделях присутствуют дополнительные функции, позволяющие измерять напряжение, частоту и температуру.

Основным преимуществом этого инструмента является возможность проведения измерений в широком диапазоне мощности, с максимальным значением до 1 тыс. киловатт. В стандартной схеме имеются сами магнитопроводные клещи, переключатель диапазонов и функций, дисплей, кнопки, фиксирующие результаты измерений и разъемы. С помощью основных функций выполняются измерения тока и напряжения постоянного и переменного значения, сопротивления, проверка диодов и тестирование поврежденных участков. Инструмент оборудован специальной защитой, исключающей перегрузку.

Устройство и основные функции токовых клещей

Существует такое понятие как трансформаторное усиление сигнала. Данный эффект лежит в основе принципа работы трансформаторных клещей. В результате, все измерения проводятся довольно простым способом. Измеряемый проводник заводится в систему раздвижного магнитопровода. В этот момент он выступает в роли первичной трансформаторной обмотки для катушки магнитопровода. Электрический ток, протекающий через проводник, будет иметь различные характеристики, которые и буду отражаться в измерительной части.

Таким образом, с учетом принципа работы, все токовые клещи разделяются на приборы измерения постоянного или переменного тока. Некоторые виды моделей, выполненные в комбинированном варианте, позволяют измерять обе величины.

Токовые клещи широко используются в промышленности и в быту. Они являются многофункциональным устройством, позволяющим определять фактическую нагрузку электрической сети, мощность различных приборов и устройств. С помощью токовых клещей можно определить количество потребляемой электроэнергии, какими-либо приборами и устройствами.

Устройство и основные функции токовых клещей

При работе с данным инструментом следует учитывать возможные недостатки в его работе. Так, расположение прибора полностью влияет на полученные показания. Среди дешевых устройств нередко попадаются такие, у которых результаты измерений вызывают большие сомнения. И, наконец, правильные и точные показания во многом зависят от умения пользоваться этим прибором.

Зачем нужны токовые клещи ?

Почему профессионалу для работы бывает недостаточно хорошего мультиметра? На то есть две причины.

  • Нет возможности разорвать цепь, ток в которой необходимо измерить. К примеру, нельзя обесточивать потребителя или нарушать целостность кабеля.

  • Измеряемый ток слишком велик для мультиметра. Как правило, в мультиметрах установлен шунт, через который пропускают измеряемый ток, а величину его определяют по падению напряжения на шунте. При больших токах на шунте выделяется большая энергия. Измерять этим методом хлопотно и небезопасно. И принцип измерения может повлиять на измеряемую величину – ток в цепи падает из-за присутствия шунта, а при больших токах еще и характеристики шунта могут уплыть из-за нагрева.

В подобных таких случаях на помощь к нам приходят токоизмерительные клещи. Они имеют невысокую стоимость, безопасны в использовании и дают хорошую точность измерений.

Клещи начального уровня позволяют измерять только переменный ток. Их «челюсти» – это, некоторым образом, сердечник тороидального трансформатора. Роль первичной обмотки играет участок проводника с измеряемым током, а вторичная обмотка присутствует в приборе и с нее снимается сигнал. Его уровень пропорционален измеряемому току (хотя и зависит от многих прочих обстоятельств). Ну а измерять небольшие токи и напряжения – простое и приятное занятие для современной техники.

Такие клещи можно назвать клещами имени Фарадея – именно он обогатил нас законом электромагнитной индукции.

Более продвинутые модели клещей способны измерять и постоянный ток. Такой ток, протекая в проводнике, образует вокруг него постоянное магнитное поле. Его можно «поймать» магнитопроводом и донести до датчика Холла – полупроводникового прибора, реагирующего на магнитное поле. Дальше как обычно: снимаем сигнал с датчика, оцифровываем, обрабатываем и показываем пользователю в удобном и красивом виде.

Приборы, работающие по такому принципу, можно назвать клещами имени Андре Ампера и Эдвина Холла. Два этих джентльмена подарили нам возможность померить большой ток без искр и пламени.

Достоинства клещей имени Фарадея – простота, дешевизна и достаточно высокая точность на стандартных электрических цепях.

Недостатки – строго говоря, такие приборы измеряют не сам ток, а его производную, т.е. скорость его изменения. Так что с токами нестандартных частот и несинусоидальных форм могут возникнуть проблемы.

Читайте также:  Как сделать снегоуборочную лопату в домашних условиях

Достоинства метода Ампера-Холла в том, что на выходе мы получаем сигнал, пропорциональный току, вне зависимости от его формы. Это позволяет нам увереннее себя чувствовать с измерениями произвольных сигналов.

Недостатки метода – относительная дороговизна аппаратуры и подверженность помехам. Магнитные поля окружают нас повсюду, и для компенсации их влияния нужно «обнулять» прибор до начала измерений.

С теорией разобрались, переходим к практике.

Рассмотрим три прибора от марки ICartool.

  • ICartool IC-M200A – Базовая бюджетная модель.

  • ICartool IC-M206B – Сочетание возможности измерения переменного тока с функционалом мультиметра.

  • ICartool IC-M206D – Универсальный прибор: поможет и пионеру, и сварщику.

Способы измерения

В конструкции прибора есть два вида чувствительных элементов, которые изготавливают на базе специального трансформатора. По типу анализатора разделяют клещи, которые могут измерять одновременно и переменный, и постоянный ток, а также только второй показатель.

Более распространён инструмент, необходимый при работе с переменным током. Это обусловлено его конструкцией и низкой стоимостью. Прибор работает по принципу использования эффекта трансформаторного усиления. Само измерение проходит в несколько этапов:

  • проводник заводят в раздвижной магнитопровод;
  • элемент будет играть роль первичной обмотки трансформатора;
  • напряжение на выходе элемента будет измеряться в зависимости от величины переменного электричества, проходящего через проводник.

Ещё один тип инструмента — клещи для измерения постоянного тока — появился после обнаружения эффекта Холла. Напряжение магнитного поля внутри проводника изменяется, что способствует формированию потенциала в измеряемой точке. При этом показатель равен величине приложенного к полупроводнику потока. На основе эффекта разработали датчик, проявляющий чувствительность к постоянному и переменному магнитному полю. Такие приборы обладают быстрым действием, поэтому ими легко выявить короткие броски электричества.

Измерение клещами постоянного и переменного тока

Для измерения разных типов тока посредством клещей используется совершенно одинаковая методика. Главное – предварительно выбрать необходимый режим работы.

Перед тем, как пользоваться устройством, необходимо убедиться в том, что на прибор не влияют никакие посторонние источники напряжения.

К примеру, результаты устройства могут исказить некоторые асинхронные электрические двигатели, определенные виды трансформатора, аппараты для сварки, а также блоки питания (импульсные). Все они могут реализовать большие поля с электромагнитными волнами, что могут индуцировать наведенную ЭДС в магнитопроводе.

Для измерения тока при помощи клещей нужно:

Измерение клещами постоянного и переменного тока
  1. Постановка ручки переключателя в необходимое положение.
  2. Ввод проводника в пространство магнитопровода.
  3. Считывание результатов из дисплея прибора.

Таким образом, никаких особых навыков или же знаний для работы с клещами не нужно. На более новых моделях есть особый датчик IFLex, что применяется для замеров в весьма стесненных условиях.

Если начать анализировать два проводника вместе, их магнитные потоки должны сложиться вместе. На дисплее будет отображен общий результат. К примеру, токи в фазе и нуле без наличия утечек являются равными по величине и противоположными по значению.

В таких ситуациях прибор должен показать нулевой результат. Если он имеет какое-то значение, можно говорить о серьезных проблемах в сети электричества.

Какие клещи выбрать?

Лучше всего остановить выбор на модели совмещённой с мультиметром – очень удобно и нет необходимости в покупки двух цифровых приборов. Но только не стоит обращать внимание на дешёвые китайские модели, которые при частом использовании не прослужат и пары месяцев. Хорошие, качественные токоизмерительные клещи не могут стоить менее 40-60 долларов, в принципе, как и весь остальной инструмент электрика.

Рисунок 3: Токоизмерительные клещи с функцией мультиметра, в удобном чехле

Если в вашем распоряжении оказались многофункциональные клещи и в комплекте идут специальные измерительные щупы, то с таким прибором измерять можно практически все электротехнические величины: постоянное и переменное напряжение, сопротивление, температуру (с помощью термопары) и даже «прозванивать» провода на целостность.

Совет! Чтобы всегда использовать клещи, лучше держать под рукой пару «пальчиковых» батареек или одну «Крону» в зависимости от модели прибора.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Если вы хотите измерить и узнать значение потребляемой электроэнергии в сетях 220 В (в квартире, доме), то можно расчитать по формуле:

P = A ⋅ V ⋅ cosφ

где, cosφ = 1

Пример:

Вам нужно измерить нагрузку потребляемой электроэнергии вашей квартиры, дома или какого-нибудь электроприбора. Переключатель диапазонов ставим в положение АСА 200. Раскройте клещи и охватите один провод из дух (желательно фазу). Через мгновение прибор покажет какое то значение, например, 8 А.

По формуле вычисляем потребляемую мощность:

P = 8 ⋅ 220 ⋅ 1 = 1760 Вт = 1,76 кВт

Видео о том, как пользаваться токовыми клещами:

Токоизмерительные клещи – это удобный специализированные устройства, которые позволяют быстро и легко осуществить замеры тока. На большинстве устройств имеется кнопка, которая отвечает за фиксацию полученного результата. Это упрощает работу в стесненных местах, где невозможно постоянно следить за дисплеем прибора.

Читайте также:  Варианты интересных самоделок из мотоблока

Какой мультиметр выбрать?

Выбирая мультиметр для дома, нет необходимости обращать внимание на модели, внесенные в Госреестр, так как это сказывается на их стоимости.

С бытовыми нуждами справится простой прибор с функциями авометра стоимостью 300 – 500 рублей.

Главное, чтобы его корпус был защищен от попадания пыли и влаги (IP67), а точность не была ниже 1%.

Некоторые модели не оснащаются звуковой прозвонкой, а именно эта функция используется домашними мастерами чаще всего, что следует учитывать.

Какой мультиметр выбрать?

Такой мультиметр подойдет и для ремонта автомобиля, а специалистам, занимающимся профессионально электросетями транспортных средств, лучше приобрести именно специальный автомобильный вариант.

Для профессиональной деятельности необходимо выбирать мультиметр с минимальными погрешностями измерений.

Обратить внимание важно на наличие именно требуемых функций и не переплачивать, например, за встроенный осцилограф.

Каждая дополнительная функция – значительное удорожание аппарата.

Как выбрать токоизмерительные клещи

Измерительные клещи – это устройство для замера показателей переменного тока без разрыва цепи.

При покупке данного измерительного прибора следует обратить внимание на следующие параметры:

  1. Токоизмерительные клещи должны обеспечивать воспроизводимые и точные результаты.
  2. Инструмент должен соответствовать условиям эксплуатации.
  3. Клещи должны полностью обеспечить пользователя безопасность.
  4. Элемент питания должен легко меняться.
  5. Инструмент должен иметь минимально необходимый набор функций

Остановимся на каждом пункте более подробно.

Точность и воспроизводимость результатов

Токоизмерительные клещи должны упрощать рабочий процесс, а не затруднять его. Представьте, вы целый день ищете причину неисправности электрического двигателя, а причина кроется не в устройстве, а в используемом измерительном инструменте. Если вы дорожите своей репутацией, убедитесь, что клещи не затрудняют вашу работу.

Для начала нужно установить, что они показывают истинные среднеквадратические значения. В ином случае, все показания будут искажаться помехами от других источников, к примеру, от флуоресцентных ламп или частотно-регулируемых проводов.

По промышленным стандартам точность токоизмерительных элементов должна составлять 2 процента плюс/минус 5 единиц. Не применяйте клещи с точностью плюс/минус 10 единиц – погрешность их измерений при работе со слабыми токами может удваиваться.

Условия эксплуатации

Убедитесь, что измерительные клещи подходят для работы в условиях, где выполняются замеры. Воспроизводимость и точность результатов показаний прибора в лабораторных условиях – это, конечно, хорошо, но измерения зачастую проводятся в неконтролируемых условиях. Перед покупкой установите, подходит ли токоизмерительный инструмент к вашим условиям работы.

Одной из важнейших функций является фильтр низких частот, который устраняет помехи от других устройств, влияющих на точность замеров.

Не рекомендуется приобретать клещи, которые предназначены для эксплуатации только в закрытых помещениях или при минимально температуре среды не ниже 15 Фарадей, если вы планируете их использовать и вне помещения.

Если инструмент не предназначен для работы вне помещения, то его показания вероятней всего будут неточными.

Проверьте клещи на прочность. Они должны показывать точные значения даже после многократного отгибания проводов, тряски при транспортировке или падения на пол.

Как выбрать токоизмерительные клещи

Безопасность

Токоизмерительный прибор – это критически важно звено между источником опасным для жизни и здоровья и вами. Фактически инструмент является продолжением тела при работе с электрическим током.

Выбирая клещи, в первую очередь установите, что категория их безопасности должна соответствовать типу выполняемой работы.

Предпочтение лучше отдавать марке приборов, имеющей репутацию надежного и безопасного оборудования.

В мире существует только несколько производителей, которые выпускают и испытывают электроизмерительные инструменты, надежность которых превосходит требования международных стандартов.

Ваши токоизмерительные приборы должны быть частью системы безопасности в комплекте со средствами индивидуально защиты (ИСЗ). Убедитесь, что вы сможете свободно работать с клещами в ИСЗ. Нет смысла использовать средства индивидуальной защиты, если для того, чтобы воспользоваться измерительным инструментом, нужно снять какую-то его часть.

Замена элементов питания

Токоизмерительные клещи применяются для диагностики важного электрооборудования и отключение питания инструмента, в момент измерения, может подвергнуть риску вас и ваших коллег. В лучшем случае вы потеряете драгоценное рабочее время.

Большинство моделей клещей работают на двух батарейках типа АА. Их запаса хватает на 150 часов. Предпочтение нужно отдавать стандартным щелочным батарейкам. В таком случае вам не придется ожидать, когда элементы питания перезарядятся, просто вставьте новые батарейки и работайте дальше.

Функции прибора

Сейчас на рынке можно приобрети клещи практически с любой функцией, но чем больше приборов строено в инструмент, тем сложнее им пользоваться. Не ищите измерительное устройство с максимальным набором функций – определитесь с нужными для вашей работы, без всякой дополнительной ерунды. Кроме того, стоят многофункциональные клещи значительно дороже.

Набор функций зависит от типа работ. Однако нужно помнить о таких пунктах:

  1. Пусковой бросок. Эта функция является обязательной при работе с приводами и электрическими двигателями. Она позволяет замерить точность высоких бросков тока при запуске двигателя. Функция будет очень полезна при диагностике ложного срабатывания защиты от избыточного электротока. Она позволяет отследить броски тока на всех промежутках включения оборудования.
  2. Дисплей с автовыбором диапазона. Отображение показателей в нужном диапазоне позволит значительно сэкономить время.
  3. Большой дисплей с функцией подсветки. Подсветка экрана и широкий угол обзора – это незаменимые функции в арсенале.
Читайте также:  Измерительные приборы и инструменты в строительстве

Популярные модели

Разница в цене может быть обусловлена как использованием раскрученного бренда, так и материалами, применяемыми для изготовления прибора. Рассмотрим самые востребованные токоизмерительные клещи из представленных на рынке РФ.

Mastech 266

Mastech модель M266

Существует три модификации этих токовых клещей M266, M266C и M266F. Дополнительные буквы С и F в названии моделей говорят о возможности измерения температуры и частоты. По форме, цвету и иным параметрам модели не отличаются.

Страна – производитель – Гонконг. Все токоизмерительные клещи серии М266 измеряют:

  1. Переменный ток – до 1000 Ампер;
  2. Переменное и постоянное напряжение – до 1000 Вольт;
  3. Сопротивление – до 2 Мом;
  4. Проверка диодов

Ко всем моделям поставляются качественные электрощупы с хорошим контактом в приборе. Удобная кнопка «Hold» для фиксирования показаний на экране под большим пальцем. Стоимость моделей:

M266 – 30$;

М266С (с термометром) – 31,50$;

М266F (с измерением частоты) – 31,50$.

Ресанта DT 266

Клещи Ресанта DT 266

Китайские токоизмерительные клещи низкого качества, имещие  ряд функциональных недостатков:

  • Щупы быстро ломаются в местах соединения кабеля и штекера.
  • Слабая пылезащита прибора приводит к загрязнению изнутри экрана. Если прибор используется в условиях повышенной запыленности – экран со временем становится нечитаемым.
  • Люфт при раскрытии клещей со временем приводит к неточному соединению губок, а это приводит к неточностям в измерениях.
  • Отсутствует подсветка экрана. Невозможно работать в помещении со слабым освещением.
  • Погрешность прибора не соответствует заявленной и составляет около 5%, что недопустимо для такого мультиметра.
  • Скорость реагирования очень низкая по сравнению с аналогами. Замер напряжения длится 2-5 секунд, замер силы тока – 6-8 секунд.
  • Мелкие обозначения на передней панели прибора. Сложно разобрать что именно написано. Краска, с помощью которой нанесены обозначения легко стирается и через полгода работы переключать можно только по памяти или глядя на инструкцию

В целом, прибор предназначен для использования только в условиях высоких напряжений, где нет необходимости в высокой точности измерений:

  1. Напряжение постоянное/переменное – 1000/750 вольт;
  2. Прозвонка соединений;
  3. Сопротивление – до 2Мом

Неоспоримым плюсом этой модели является цена 10,50$, но учитывая, что срок службы такого прибора не превысит одного года активной эксплуатации, а за это время вам придется пару раз покупать к нему дополнительные щупы – удовольствия от его использования вы не получите.

Fluke 376

Клещи Fluke 376 с датчиком iFlex

Один из лучших приборов в данном сегменте. Американское качество разительно отличается от всего остального, представленного на рынке. Высокая точность измерений (от 0,1%), защищенность от пыли и приспособленность к работе в экстремальных условиях делают эти клещи самыми популярными среди профессиональных электромонтажников.

Особенностью прибора является специальный датчик iFlex – который поставляется в стандартной комплектации. С его помощью можно проверить ток в тех кабелях, из за сечения или расположения которых их нельзя схватить клещами. Датчик подключается в разъем снизу.

Использование iFlex для измерений

Прибор снабжается качественными электрощупами, которые подключаются к тому же разъему. Дисплей белый, показания считываются легко, присутствует подсветка и кнопка Hold, «замораживающая» показания в нужный для вас момент. Измерения:

  1. Переменный/постоянный ток – 1000 ампер;
  2. Ток с помощью датчика iFlex – 2500 ампер;
  3. Напряжение (переменное/постоянное) – 1000 вольт;
  4. Частота 5 – 500 герц;

Работают клещи от двух пальчиковых батареек АА. Единственным их недостатком является высокая стоимость 244,30$, что конечно же, несравнимо с китайскими поделками, однако профессинальное качество прибора стоит таких денег.

Подготовка к использованию

Работы могут производиться в токоведущих элементах как с изоляцией, так и без нее. Клещи электроизмерительные перед использованием должны быть тщательно осмотрены на наличие неисправностей, после чего рукоять и изолирующий элемент необходимо протереть чистой сухой тканью. Также во время осмотра нужно обратить внимание на стыки деталей магнитопровода: на них не должно быть следов коррозии и загрязнений, а изолирующая часть должна иметь равномерное покрытие без видимых повреждений. Стоит отметить, что частицы ржавчины на магнитопроводе снизят плотность прилегания его элементов, в итоге результаты измерений окажутся неверными. Как было указано ранее, неотъемлемым дополнением к инструменту являются диэлектрические перчатки.