Как мерить клещами ток
Перейти к содержимому

Как мерить клещами ток

  • автор:

Примеры применения токовых клещей на практике

Для диагностики неисправностей в электрооборудовании или электроустановок часто необходимо провести измерение токов. Есть два варианта: воспользоваться амперметром или с помощью токовых клещей. Первый вариант можно сделать с помощью обычного мультиметра, но он плох тем что нужно делать разрыв цепи, а это не всегда возможно и не всегда удобно для проведения корректных измерений. Второй способ, токоизмерительные клещи, позволяет узнать ток в цепи не разъединяя её.

image

Принцип работы токовых клещей основан на явлении электромагнитной индукции. Проводник, в котором измеряется ток, вводится в магнит провод, на котором намотана вторичная обмотка. Измеряемый ток в этом случае называется первичным, а ток в измерительной катушке (вторичной обмотке) — вторичным. При этом его величина пропорциональна первичному току и его можно рассчитать.

Ранее токоизмерительные клещи, в большинстве своем, могли измерять только переменный ток, поскольку ЭДС на обмотке может возникать только при условии переменного магнитного потока, создаваемого переменным электрическим током. Большинство же современных, даже самых дешевых моделей, способно измерять как постоянный, так и переменный токи. Измерение постоянного тока стало возможным благодаря использованию датчика Холла.

Технология измерений

Для определения тока в цепи нужно ввести в раствор магнитопровода ОДНУ жилу проводника или токопроводящую шину. Чтобы раскрыть магнитопровод выжмите рычаг на торце клещей.

image

После введения проводника отпустите рычаг и магнитопровод закроется. На измерительном приборе должен быть выбран соответствующий предел измерения и режим, для переменного тока он обозначается так «I~», а для постоянного «I=».

Вопрос: «Почему нельзя измерять клещами ток в нескольких проводах или на кабеле с фазой и нулем?»

При протекании тока через проводник вокруг него формируется магнитное поле, а это значит, что магнитные потоки несколько рядом расположенных проводников суммируются, образуя результирующий поток. Поэтому нельзя измерять несколько проводов в которых протекают разные токи или один и тот же ток в разных направлениях. Это наглядно проиллюстрировано на рисунке ниже.

image

То есть для измерения токов потребления прибора, который подключен к сети переменного тока с одной или несколькими фазами ток измеряется только в жиле конкретной фазы. Если сеть однофазная, то и измерения можно проводить по фазному или нулевому проводнику, но не вместе. То же самое касается измерения тока клещами в сети постоянного тока.

При измерении клещами захватывается тот проводник или группу проводников, которые относятся к одному полюсу (фазу) и питают один потребитель или одну измеряемую группу!

Такое требование вызывает некоторые неудобства при измерении токов большинства потребителей, как однофазных, так и трёхфазных. Например, чтобы измерить мощность утюга нужно вскрывать кабель, и разделять жилы. Поэтому электрики пользуются специальными переходниками. В сущности, такой переходник представляет собой маленький удлинитель из вилки и одной розетки соединённых либо отдельными жилами из провода, либо проводами типа ПВ3 или другими. Или специальное устройство, как на рисунке ниже – это адаптер «АС-16».

image

Примеры измерений

Давайте рассмотрим несколько типовых примеров, когда нужно измерить ток для диагностики электроцепей и рассмотрим небольшую хитрость.

Случай первый. Вы заметили, что стали больше платить за электроэнергию, при этом режим работы электрообрудования остался прежним. Возможно несанкционированного подключения к вашей сети. Если по счетчику вы не можете определить точно — воспользуйтесь клещами.

image

Для этого в электрощите квартиры или дома нужно найти удобное место для проведения измерений, нужно найти отдельно идущий фазный или нулевой проводник, если вам повезет — вы сможете влезть клещами в месте подключения автоматического выключателя. Отключите все потребители в вашем жилье и измерьте ток, если на его дисплее вы видите число отличное от нуля — стоит искать место несанкционированного подключения.

Случай второй. У вас есть трёхфазный электродвигатель, который начал греться сильнее прежнего. Есть две основных причины повышенного нагрева. Первая не относится к электричеству, когда подшипники изношены — они будут сильнее нагреваться и отдавать тепло металлическому корпусу. Вторая причина — межвитковое замыкание или утечка на корпус. В этом случае можно опередить неисправность сравнив токи в фазах.

image

В нормальном случае токи во всех трёх фазах будут равны, а в нулевом проводе (если он есть) ток будет отсутствовать. Если делать это амперметром — придется при каждом отсоединении отсоединять жилу от электродвигателя, для чего его придется каждый раз останавливать и запускать. Это конечно не даст достоверных результатов измерений.

В некоторых электроустановках предусмотрена возможность измерения токов и создания разрывов цепи после шунтирования разъединителя амперметром, но это встречается редко.

Измерить фазные токи клещами в этом случае удобнее всего, буквально за три движения руки вы достаточно точно определите исправность электродвигателя.

Случай третий. Вы заметили, что аккумулятор вашего автомобиля стал быстрее разряжаться. Если вы не устанавливали дополнительных устройств, которые подключены напрямую к аккумулятору, типа автомагнитол (хотя это неверное подключение, такие устройства подключаются в цепи активные после включения зажигания) — значит где-то есть утечка.

Для этого амперметр устанавливают в разрыв плюсового провода аккумулятора. Но такое измерение не всегда удобно, и, если нужно измерить токи до включения двигателя и после, — невозможно, поскольку от токов стартера ваш амперметр, скорее всего, выйдет из строя. Удобно использовать измерительные клещи для поиска утечки. После установки клещей на плюсовой провод аккумулятора поочередно извлекают предохранители из блока предохранителей, отключая возможные потребители, до тех пор, пока не найдут цепь с утечкой тока.

image

Вопрос: «Если ток утечки или другой измеряемый ток низкий и клещи его не определяют, то как провести измерения с их помощью?»

Чтобы измерить токовыми клещами малые токи нужно обернуть провод несколько раз вокруг магнитопровода. Величину, которая высветится на дисплее измерительного прибора делят на количество витков провода. Как было сказано магнитные потоки сложатся, и результирующий поток будет равен сумме каждого из них. Поэтому показания клещей будут превышать реальный ток в количество кратное количеству витков провода.

image

Важно: Будьте внимательны, ведь не каждые измерительные клещи поддерживают измерение постоянного тока.

Техника безопасности

Важно, чтобы измерения с помощью клещей не вызвали в цепях короткие замыкание и поражение электрическим током. Для этого магнитопровод клещей покрыт диэлектрической оболочкой. Таким образом при случайном касании клещами двух рядом расположенных токопроводящих частей замыкания не произойдет. Но учтите, что измерительный прибор должен быть сухим.

image

Измерения в цепях до 1000В, например, 380/220В следует проводить в диэлектрических перчатках, а под ногами должен быть постелен диэлектрический коврик или на ногах должны быть надеты диэлектрические боты. Это нужно чтобы избежать последствий случайного прикосновения к токоведущим частям.

Как пользоваться токовыми клещами

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 мультиметром с клещами

Практически у каждого мужчины в доме имеется небольшой набор инструментов, и среди них обязательно будет присутствовать мультиметр. Это привычный прибор, и как пользоваться им, знает почти каждый. А вот мультиметр с токовыми клещами уже диковинка.

Что это такое

В повседневной практике токовые клещи используют энергетики, когда нужно измерить силу тока в высоковольтных проводах без их разрыва и последующего подключения амперметра. Внешне они похожи на клещи, прикрепленные к мультиметру, отсюда и название.

На самом деле это токовый трансформатор с раздвижным магнитопроводом, во вторичную обмотку которого включен стрелочный или цифровой амперметр.

Длинные диэлектрические ручки нужны для безопасности. Принцип действия заключается в измерении тока проходящего через токовый трансформатор.

Устройство мультиметра с клещами следующее:

  • усики клещей выполняют из трансформаторной или заменяющей ее стали и покрывают изоляцией;
  • роль первичной обмотки трансформатора играет электрический провод, которые охватывают усики клещей. То есть, на первичной обмотке всего один виток;
  • вторичная обмотка наматывается на эти же клещи, количество витков зависит от того, какие токи предполагается измерять. Обмотка спрятана под изоляцией.

На клещах указывается коэффициент трансформации. Выглядит примерно так: 100/5А. Это отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.

Амперметр, включенный во вторичную обмотку трансформатора, производит измерение тока, наведенного проводом, который охватывают клещи.

Виды

Электроизмерительные клещи бывают двух видов – до 1000 В и высоковольтные. В быту применяются клещи до 1000 В. В современных токовых клещах, для удобства пользователей, совместили функции амперметра для измерения переменного тока с другими приборами типа вольтметра, омметра и получился мультиметр с токоизмерительными клещами.

Кроме этого бывают измерительные клещи для постоянного и переменного тока, основанные на эффекте Холла. Если на тонкую полупроводниковую пластину подать электрический ток и при этом она располагается под прямым углом к какому-нибудь магнитному полю, то на концах пластины появляется напряжение. Оно пропорционально напряженности магнитного поля, действующей на пластину.

Использование эффекта Холла позволяет измерять как переменный, так и постоянный ток, так как датчик реагирует только на амплитуду напряженности, а направление поля для него значения не имеет.

Кроме этого, датчик реагирует мгновенно на изменение напряженности. Поэтому он может фиксировать и форму сигнала.

Конструктивно, измерительные клещи, основанные на эффекте Холла, ничем не отличаются от обычных, измеряющих при помощи трансформаторов тока. Для обычного пользователя это все тот же мультиметр.

Как измерять

Пользоваться мультиметром с клещами несложно. Вначале нужно выставить режим измерения переменного или постоянного тока. С помощью переключателя на мультиметре выбираются необходимый сектор с обозначениями режимов и останавливаются на шкале с предполагаемыми значениями.

После этого нажатием рычага клещи размыкаются. Исследуемый проводник вводится в область захвата, и клещи смыкаются. На дисплее высветятся показания прибора.

На некоторых тестерах с клещами есть специальная кнопка фиксирующая показание. Тогда достаточно нажать на нее для сохранения результата измерения. Это удобно при измерениях в труднодоступных местах.

Если прибор показывает 1, значит, величина тока превышает предел измерения, и нужно поставить переключатель на большее значение. Если показания 0 или близкие к нему, надо перейти на нижнюю шкалу.

Шкалу измерения надо выбирать так, чтобы показания прибора находились в области максимальных значений. В таком случае погрешность измерений будет минимальной.

Иногда, показания мультиметра с токоизмерительными клещами лежат близко к 0, но провести измерения необходимо. В этом случае используют простой способ. Проводник скручивают в несколько витков и клещами захватывают все провода. На приборе зафиксируется какое-то значение.

Его нужно разделить на количество проводов проходящих через клещи и получить искомое значение тока, проходящего через проводник.

Сделать самому

Если человек немного разбирается в электронике, имеет цифровой мультиметр, то можно довольно быстро сделать к нему дополнение. Для этого понадобится любой датчик Холла, в продаже они имеются, и ферритовое кольцо.

Кольцо раскалывают на две части, к одному концу крепится датчик, и к его контактам припаивают провода. Полукольца крепят к прищепке или чему-нибудь подобному. Концы проводов вставляют в гнезда мультиметра. Прибор переводится в режим милливольтметра.

Если в ферритовое кольцо поместить проводник, по которому протекает ток, то на милливольтметре можно будет наблюдать какие-то значения. В зависимости от используемого датчика, коэффициент преобразования напряженности магнитного поля в электрическое напряжение будет разным, но постоянным для конкретного датчика.

С помощью эталонных токов можно отградуировать шкалу. В результате получится простая и удобная приставка к мультиметру.

Как выбрать

На сегодняшний день, на рынке имеется множество тестеров с клещами и без них. Разброс цен не так уж и велик. Возникает проблема выбора. В первую очередь необходимо определиться, для чего он нужен, какие задачи он должен решать.

Если есть потребность в неразрушающем контроле, необходимо оперативно измерить токи на входящих проводах на даче или на счетчике, то приобретение мультиметра с токоизмерительными клещами будет правильным решением.

Если нужно замерить токи в электропроводке автомобиля, то придется приобрести прибор с датчиками Холла, хотя они немного дороже.

Кроме этого, мультиметры, в зависимости от производителя, могут измерять переменные и постоянные токи и напряжения, сопротивления, емкость, частоту, мощность.

Набор функций зависит от разработчиков аппаратуры. Но за универсальностью гнаться не нужно, это сказывается на цене и характеристиках тестера. Хорошо, если в комплекте с прибором идет подробная инструкция по эксплуатации. После учета всех факторов можно делать покупку.

Токовые клещи

Токовые клещи — это прибор, который замеряет силу тока без разрыва цепи.

токовые клещи для переменного тока

Для того, чтобы замерять ток мультиметром, надо каждый раз разрывать провод, что не очень удобно на практике.

измерение силы тока

12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки

Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит

С помощью токовых клещей вопрос решается на раз и два.

Виды токовых клещей

Существуют два вида токовых клещей:

  1. Токовые клещи постоянного тока.
  2. Токовые клещи переменного тока.

Клещи, которые могут замерять силу тока постоянного напряжения сделаны на эффекте Холла — они в разы дороже. Но они также сочетают в себе и токовые клещи переменного напряжения.

Клещи, которые замеряют силу тока переменного напряжения сделаны на принципе трансфор матора, поэтому они дешевые. Они не могут измерять силу тока постоянного напряжения.

Внешне они друг от друга ничем не отличаются. Я рекомендую брать те, которые умеют измерять силу тока как постоянного, так и переменного напряжения.

Измерения токовыми клещами

Не так давно я себе заказал токовые клещи Mastech. До чего понравился прибор! В руке лежит как литой, да и переключать крутилку очень удобно большим пальчиком. Эти клещи умеют измерять силу тока как постоянного, так и переменного напряжения.

токовые клещи

Нажимаем на курок, и губки раздвигаются)

токовые клещи мастек

Но на этом ништяки не заканчиваются. В комплекте идет полнофункциональный мультиметр с автоматическим подбором диапазонов.

Давайте проверим на работоспособность данный прибор и глянем на сколько он врет. Настало время опытов. Погнали!

Собираем схемку из лампочки на 12 В и и блока питания. На блоке питания тоже выставляем 12 Вольт.

Токовые клещи

Замеряем силу тока постоянного напряжения с помощью блока питания, потом замеряем силу тока с помощью китайского мультиметра, ну а потом замеряем силу тока токовыми клещами и сравним показания всех эти трех амперметров, встроенных в наши приборчики.

Итак, сначала у нас силу тока будет замерять сам лабораторный блок питания:

Токовые клещи

Лампочка потребляет 1,7 Ампер

Теперь меряем силу тока вот по такой схеме китайским мультиметром DT9202

Токовые клещи

Результат такой же, как и на блоке питания. 1,7 Ампер.

Токовые клещи

Замеряем силу тока постоянного напряжения

Ну а теперь в дело идут токовые клещи. Для начала выбираем диапазон измерения постоянного тока:

токовые клещи диапазон измерения

Потом убираем прибор подальше от разных проводов и других приборчиков, чтобы не было наводок. Далее нажимаем желтую кнопочку «SEL», обнулив наши клещи

токовые клещи обнуление

Вот теперь полный порядок, можно и замерять 😉

токовые клещи измерение постоянного тока

При замере силы тока клещами есть золотое правило: всегда захватываем только один провод!

Слева — правильный замер, справа — неправильный.

токовые клещи как правильно измерять

Хватаем проводок, чтобы он у нас был в полости губок. Расположите проводок по центру полости — так измерение будет чуточку точнее.

Получили 1,71 Ампер, что и требовалось доказать ;-).

токовые клещи как измерять силу тока

Но почему значение с минусом, то есть «-1,71 Ампер». В чем дело?

Если присмотреться, то можно увидеть стрелочку на одной из губок, которая показывает направление движения электрического тока.

токовые клещи направление силы тока

Значит, в нашем опыте электрический ток течет в направлении, противоположном стрелочке, так как на дисплее высвечивается значение с минусом.

А давайте перевернем клещи:

токовые клещи сила тока

Прибор показывает 1,73 Ампера. Ну вот, сейчас значок «минус» исчез. Значит ток течет по направлению стрелки. Погрешность измерения токовых клещей составила 30 миллиампер. Думаю, это вполне нормальная погрешность для такого прибора.

Замеряем силу тока переменного напряжения

Давайте теперь замеряем силу тока переменного напряжения. Для этого возьмем лампу накаливания на 220 Вольт

Токовые клещи

и подключим ее к сети 220 Вольт вот по такой схеме, чтобы замерить силу тока переменного напряжения

Токовые клещи

Ставим на мультиметре крутилку на значок ~A, что означает измерение силы тока переменного напряжения и смотрим на показания

Токовые клещи

Мультиметр показывает 70 миллиампер.

Ну а теперь замеряем все это дело с помощью клещей, поставив крутилку на значок ~A, не разрывая цепь:

токовые клещи измерение переменного тока

Тоже 70 миллиампер 😉

Ну вроде бы все сходится). Одно нажатие на курок, и замер сделан! Не прибор, а чудо)

Маленькие хитрости при замерах

Есть также еще одна фишка для замера малой силы тока. Но для наглядности я покажу на большой силе тока. Используем всю ту же самую лампу накаливания на 12 вольт и лабораторный блок питания с выставленным напряжением в 12 Вольт.

Делаем первый замер:

Токовые клещи

Токовые клещи показали 1,75 Ампер. Видать лампа еще на нагрелась, поэтому выдало чуть больше, чем в прошлом опыте.

А теперь знаете что? Давайте сложим замеряемый проводок бубликом в два витка и снова сделаем замеры:

Токовые клещи

На дисплее высветилось значение 3,54 Ампера.

Добавим еще один виток. Итого стало 3 витка:

токовые клещи несколько проводов

Прибор нам показал 5,31 Ампера.

Ну и напоследок добавим еще один виток. Итого стало 4 витка:

Токовые клещи

Прибор нам показал 7,12 Ампер.

Не заметили никакую закономерность? А она до боли простая:

Общий ампераж = количество витков помноженный на ампераж одного витка.

То есть если у нас 4 витка показывает 7,12 Ампер, то 7,12/4=1,78 Ампер

Если 3 витка показывает 5,31 Ампер, то 5,31/3=1,77 Ампер

И для двух витков, получаем 3,54/2=1,77 Ампер.

То есть по сути, чтобы точнее измерить малые токи, мы наматываем как можно больше витков, замеряем, а потом делим значение на токовых клещах на количество витков.

Где купить токовые клещи

Как я уже сказал, их можно без труда найти на Алиэкспрессе.

токовые клещи где купить

Заключение

В заключении хотелось бы сказать, что токовые клещи мне очень понравились, не только потому что они могут замерять силу тока, но и содержат в себе полноценный мультиметр с автоматическим определением диапазона. Вот на них документация на русском языке. Ну что могу еще сказать? Микроамперы и миллиамперы особо не замеряешь. Так что данный класс прибора можно отнести к промышленной электронике, где «гуляют» большие токи. Но в моей домашней лаборатории этот прибор все равно найдет достойное место.

Рекомендую к прочтению интересную статью про автомобиль тесла.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *