Как пользоваться токоизмерительными клещами: конструкция, назначение виды

Ремонт или эксплуатация электрического оборудования приводит к необходимости определения силы электрического тока. Для измерения этой величины требуется специальным прибор, который называется амперметром. Чтобы провести соответствующие манипуляции, амперметр следует включить в электрическую цепь последовательно, после чего получить результат. Однако такие действия требуют необходимости разрыва цепи, но на это уходит время, и в большинстве случаев приводит в последующем к снижению качества соединения. Именно поэтому для упрощения этой задачи, были разработаны токоизмерительные клещи. По какому принципу они работают, и как правильно пользоваться, узнаете из материала.

Что называется токоизмерительными клещами

Одним из главных инструментов электрика являются токоизмерительные клещи (их также называют токовыми клещами или токоизмерителями). Это специальный прибор, предназначенный для бесконтактного измерения силы тока в цепи. Внешне такие устройства похожи на мультиметр, но имеется у них одно значительное отличие.

Токоизмерительные клещи менее популярны, чем мультиметры, однако их использование также очень важно. Знать силу тока также необходимо, как и напряжение при выходе из строя электрооборудования. Хотя в конструкции мультиметра также имеется опция измерения силы тока, но провести измерения при помощи токоизмерительных клещей не только проще, но еще и быстрее.

Конструктивные особенности инструмента

Из названия становится понятно о предназначении прибора. Благодаря специфической его конструкции, можно осуществлять измерения силы электрического тока без разрыва цепи. И это огромное преимущество, ведь в таком случае, не требуется останавливать работающее оборудование.

Составными элементами прибора — это такие устройства:

1. Трансформатор с размыкающимся магнитопроводом, посредством которого и осуществляется измерение силы тока без разрыва цепи.
2. Пульт управления в виде регулятора. С его помощью устанавливается диапазон измерений. Кроме того, в зависимости от модели токоизмерительных клещей, в них могут присутствовать функции мультиметра.
3. Дисплей — отображаются результаты измерений.
4. Гнезда для подключения щупов — присутствуют на многофункциональных моделях клещей. Подключаемые щупы позволяют проводить измерения напряжения, сопротивления и прочих физических величин.

Особое внимание в конструкции токоизмерительных клещей уделяется размыкающемуся трансформатору. Для этого предусмотрена специальная клавиша, которая отводит одну часть магнитопровода для расположения кабеля электрооборудования с целью определения величины силы тока. В обмотке трансформатора формируется ЭДС и ток, величина которого определяется прибором.

Зачем нужно измерять силу тока

Как уже говорилось выше, токоизмерительные клещи менее популярны, чем мультиметры. Связано это не только с их стоимость (стоят они дороже мультиметров), но еще и функционалом. Измерить величину электрического тока можно обычным тестером, но для этого понадобится разорвать цепь, и включить в нее последовательно прибор. Однако такая необходимость в быту возникает крайне редко, поэтому электрические токоизмерительные клещи менее популярны.

Когда же они могут быть полезны? Если вы домашний мастер, и умеете ставить розетки, но не занимаетесь ремонтом электроприборов, то в покупке токоизмерительных клещей нет никакой необходимости. Вам вполне будет достаточно иметь мультиметр.

Востребованными токоизмерительные клещи являются среди электриков. Однако если вы не электрик, то необходимость воспользоваться таким инструментом возникает в следующих случаях:

• при ремонте электрооборудования с целью выявления причины выхода из строя;
• для определения нагрузки в цепи;
• для уточнения мощности оборудования;
• контроль домашней сети на предмет подключения к ней стороннего электрооборудования;
• для определения утечки тока на корпус прибора, что позволит заблаговременно предотвратить серьезные последствия;
• при изготовлении приборов;
• для расчета потребления электроэнергии — узнать суммарную нагрузку по квартире или дому;

Если возникла необходимость измерить значение электрического тока, тогда вы всегда можете воспользоваться мультиметром. В приборе имеется соответствующая опция. Если же измерять силу тока приходится часто, регулярно или от случая к случаю, то рекомендуется приобрести токоизмерительные клещи. О том, как выбрать инструмент, а также научится им пользоваться, вы узнаете из этого материала.

Принцип функционирования устройства

Главная особенность токоизмерительных клещей в наличии специального зажима, который расположен в верхней части. Именно этот зажим и позволяет осуществлять измерения силы тока бесконтактным путем. Кстати такой способ является не только быстрым, но еще и безопасным, так как электрику не нужно прикасаться к проводам.

Чтобы понимать принцип работы электроизмерительных клещей, необходимы начальные познания электротехники. Если же таковые отсутствуют, тогда рассмотрим подробно, как происходит измерение силы тока, и насколько эффективен такой инструмент для реализации соответствующей задачи.

1. Когда в сеть включается любой бытовой прибор или электроинструмент, по проводнику протекает электрический ток. Об этом знают практически все из уроков физики в школе.
2. При прохождении тока, вокруг проводника создается электромагнитное поле. Это поле невидимое, а его сила напрямую зависит от величины тока.
3. На основании этих сведений был создан прибор — токоизмерительные клещи, которые фиксируют уровень магнитного поля, тем самым определяя величину силы тока.

Что же представляют собой токоизмерительные клещи внутри? Понять это можно с помощью следующего эскиза.

На фото изображен размыкаемый магнитный провод, состоящий из стальных пластин, которые в приборе закрыты пластиковой оболочкой. На магнитопроводе присутствует обмотка, концы которой соединены с модулем управления прибора. Если говорить проще, то к обмотке подключен амперметр, который фиксирует величину тока в проводнике. Теперь подробнее о принципе работы прибора:

1. При размещении проводника внутри магнитопровода, происходит создание электродвижущей силы.
2. От ЭДС на вторичной обмотке наводится ток, который фиксируется прибором.
3. Величина этого тока незначительная, поэтому показания пересчитываются микропроцессором прибора.
4. Для пересчета используется коэффициент трансформации, значение которого уже задано, и зависит от количества витков.

В итоге мы получаем величину силы тока, значение которой максимально близко к реальному значению. Величина погрешности зависит от модели токоизмерительных клещей, но стоит отметить, что все приборы подобного рода имеют отклонения.

Если на приборе отсутствует соответствующая надпись DCA, значит, он не  предназначен для работы с постоянным током. Этот момент следует обязательно учитывать, когда выбирается такой инструмент для работы.

Разновидности токовых клещей: определяемся что лучше

Токоизмерительные клещи выпускаются разных видов. Наиболее популярными являются цифровые модели, но встречаются также стрелочные устройства. Какие особенности имеют эти инструменты, выясним далее.

1. Стрелочные — их еще называют аналоговыми, так как в качестве отображающего дисплея используется стрелочный указатель. В конструкции стрелочных токоизмерителей применяется одновитковый трансформатор, к выводам которого подключен амперметр. Модели такого плана сейчас практически не встречаются в продаже, так как это устаревшие модификации. Достоинством таких устройств является возможность наглядного контроля измерительного процесса. Высокая чувствительность стрелочного указателя к механическим колебаниям приводит к искажению результатов, поэтому для предотвращения получения неверных значений, необходимо жестко зафиксировать прибор. Недостатком аналоговых приборов является необходимость пересчета получаемых результатов, умножив их на коэффициент преобразования.
2. Цифровые — они отличаются от стрелочных не только наличием ЖК-дисплея, но еще и отсутствием необходимости проведения перерасчетов. На дисплее отображаются уже готовые результаты. Большинство моделей имеют встроенную функцию отображения не только силы тока, но и мощности. В приборе заложен алгоритм закона Ома, по которому осуществляется автоматический расчет.
3. Высоковольтные — классические измерительные клещи предназначены для измерения силы тока в цепях с напряжением до 1000 Вольт. Однако специалисты используют также приборы для работы в сетях с напряжением выше 1000В. Такие клещи называются высоковольтными, и отличаются они от стандартных тем, что состоят из удлиненных рукояток с улучшенной изоляцией. Такая конструкция исключает необходимость приближения оператора к высоковольтным проводам. К тому же такие устройства предназначены для работы только в цепях с переменным напряжением.

Нужно отметить, что высоковольтные приборы классифицируют на виды по количеству рукояток. Они бывают:

• одноручные — имеют одну хорошо заизолированную рукоятку с рычагом для раскрытия магнитопровода (предназначены для работы с электроустановками напряжением до 1 кВ), а их основное преимущество — возможность пользоваться одной рукой;
• двуручные — обычно такие установки позволяют работать в сетях с напряжением от 2 до 10 кВ. Размер изолированной части составляет 38 см, а рукоятки — 13 см. Пользоваться ими необходимо двумя руками.

Разновидности электроизмерительных клещей

Стоит понимать, что клещи можно использовать не только для снятия показаний силы тока. В зависимости от конструкции, они классифицируются на такие виды:

1. Фазометр — прибор, предназначенный для измерения угла сдвига фаз. Используется инструмент электриками, при помощи которого удается определить коэффициент мощности. Устройства бывают цифрового и электродинамического типа.
2. Ваттметры — предназначены для определения показаний мощности: активной и реактивной. Причем использовать их можно для работы не только в одно, но и в трехфазных цепях.
3. Амперметр-вольтметры — приборы, позволяющие измерять не только ток бесконтактным методом, но и напряжение.
4. Мегаомметры — служат для определения величины сопротивления провода на участке цепи или для проверки изоляции.

Использование тех или иных измерительных инструментов зависит от поставленных задач. Однако применение клещей позволяет произвести измерительные работы быстро, безопасно и с высокой точностью.

Принцип работы токоизмерительных клещей для постоянного тока

Как уже упоминалось, токовые клещи могут измерять не только переменный ток, но и постоянный. Такой способностью обладают далеко не все модели приборов, поэтому при их выборе важно обратить на это внимание. В токовых клещах для измерения постоянного тока принцип работы основан на эффекте Холла. Для этого в конструкции магнитопровода используется датчик Холла (или несколько датчиков). Принцип работы в этом случае выглядит следующим образом:

1. Датчик Холла представляет собой тонкую пластинку из полупроводникового материала, которая располагается перпендикулярно движению магнитного поля в проводнике.
2. На пластинку подается ток, что приводит к ее отклонению в поперечном направлении (за счет действия силы Лоренца).
3. При этом на концах пластины создается ЭДС, которая называется напряжением Холла.
4. Величина напряжения на пластинке соответствует значению тока в проводнике.

Схема работы токоизмерительных клещей с датчиком Холла представлена ниже.

Такая конструкция позволяет использовать инструмент не только для работы с постоянным током, но и переменным. К тому же, измеряемые значения получаются более точными, чем при работе с устройствами, не имеющие встроенного датчика Холла.

О недостатках и преимуществах: что нужно знать каждому мастеру

Как и любой вид инструмента, токоизмерительные клещи имеют определенные преимущества и недостатки. К достоинствам измерительных электроприборов принадлежат:

1. Сила тока измеряется без необходимости разрыва цепи. Это одно из главных преимуществ, за счет которого приборы получили широкую популярность. Отсутствие необходимости разрыва цепи не только положительно влияет на скорость проведения работ, но и на безопасность.
2. Измерения проводятся не только быстро, о чем уже упоминалось выше, но еще и точно, что связано с автоматическим перерасчетом.
3. Компактность — устройства имеют легкий вес и малые габариты, поэтому не возникает трудностей с их хранением, транспортировкой и использованием.
4. Простота эксплуатации. Приборы просты в применении, но для этого необходимо знать некоторые особенности, о которых можете узнать, прочитав материал до конца.
5. Наличие дополнительного функционала, что расширяет не только возможности инструмента, но и область использования.
6. Возможность зафиксировать результат, если измерения проводятся в труднодоступных местах.

Некоторые модели имеют также подсветку дисплея, что исключает вероятность получения неправильных значений. Работают цифровые токоизмерительные клещи от батарейки, и это является первым и основным недостатком. При ее разряде, прибор является бесполезным. К дополнительным недостаткам измерительного инструмента относятся:

• показания прибора напрямую зависят от его положения;
• получение неточных значений, что опять-таки зависит от модели приборов;
• прямая зависимость получения результатов зависит от правильности эксплуатации инструмента.

Недостатки на фоне большого количества преимуществ, практически незаметны. Чтобы показания были точными, необходимо научиться пользоваться токоизмерительными клещами. Как это сделать, рассмотрим в следующем разделе.

Токоизмерительные клещи: как пользоваться

Если умеете пользоваться мультиметром, то, казалось бы, что может быть трудного при работе с токовыми клещами. Однако некоторые сложности все-таки есть, как оказывается. И если вы один из тех, кто только что купил клещи, и при попытке воспользоваться ими, получаете нулевое значение на экране, тогда присоединяйтесь к инструкции, которая поможет вам правильно научиться пользоваться инструментом. Для начала рассмотрим некоторые особенности, от которых зависит правильность эксплуатации:

1. Если внутри магнитопровода расположить несколько проводников трехфазной цепи, то прибор выдаст суммарное значение силы тока.
2. Измерять силу тока в однофазной цепи необходимо для одного провода. Если разместить внутри сразу несколько проводов (фазный и нулевой), то значение на дисплее будет нулевым. Наверняка вы с этим уже сталкивались, когда пытались проверить силу тока в проводе от электрочайника или других бытовых устройств.
3. Если разместить внутри магнитопровода сразу три провода трехфазной цепи, то результат также будет нулевым.

Выяснив особенности применения токоизмерительных клещей, можно прибегнуть к их эксплуатации. Делается это следующим способом:

1. Внутри кольца магнитопровода располагается один из проводов, запитывающий электрооборудование. Очень важно, чтобы внутри был расположен именно один провод однофазной цепи, так как в противном случае измерения провести не получится.
2. Замкнуть кольцо магнитопровода.
3. Установить поворотный указатель на приборе в положение ACA или DCA, что зависит от типа цепи. На какое значение нужно устанавливать указатель? В этом вопросе начинающие мастера часто путаются. Итак, на приборе обычно имеется несколько значений тока для измерений. Это может быть величина до 20А, 200А или 1000А. Чтобы узнать, на какое значение нужно установить указатель, оцениваем мощность оборудования, ток которого необходимо узнать. Если это чайник на 2 кВт, тогда следует 2000 Вт/ 220В, и получим значение 9А. Это означает, что на приборе можно установить значение измерений в диапазоне до 20А, и получить тем самым максимально-правильный результат. Чтобы не проводить расчетов, устанавливаем указатель на максимальное значение, и измеряем. На основании получаемых результатов переводим регулятор на меньший диапазон.

Чтобы не возникало никаких трудностей, научимся пользоваться токоизмерительными клещами на примере.

1. В качестве электрооборудования используем водонагреватель/бойлер на 50 л.
2. Бойлер имеет параметр мощности в 1,5 кВт. Это значение нам необходимо для проверки правильности измерений и погрешности прибора.
3. Чтобы узнать силу тока, которую потребляет водонагреватель, нужно расположить провода питания в токоизмерительных клещах. Для этого снимаем защитную крышку с автоматического выключателя, и получаем доступ к необходимому проводу.
4. Синий провод проходит через автоматический выключатель, а черный используем для проверки величины силы тока. Выставляем на приборе соответствующий диапазон измерений (в конкретном случае используем клещи модели Clamp Meter 266) до 200А.
5. Далее помещаем проводник внутри магнитопровода прибора.
6. И включаем водонагреватель в сеть. Снимаем полученные значения.
7. Это значение силы тока, который потребляет однофазный бойлер мощностью 1,5 кВт. Запоминаем его при помощи клавиши Data Hold.
8. Теперь, чтобы не забыть это значение, его можно записать на бумагу.

Вот такими простыми действиями получилось вычислить величину силы тока, которую потребляет бойлер. Убеждаемся в том, что эти значения правильные. Для этого мощность бойлера 1500 Ватт нужно разделить на напряжение сети 220 Вольт. Получаем значение 6,8 Ампер. Незначительная погрешность в десятых долях Ампер — это перепады напряжения. Чтобы получить более точные результаты, следует еще измерить напряжение в цепи при включенном бойлере.

Вот таким вот способом можно определить величину силы тока для любого бытового электроприбора или строительного инструмента. При эксплуатации токоизмерительных клещей важно учитывать следующие особенности:

1. Чтобы получить максимально-точные показания, необходимо размещать провод внутри клещей так, чтобы он касался к магнитопроводу.
2. Если мощность оборудования, которого измеряется ток, очень низкая, тогда следует сделать несколько витков провода вокруг магнитопровода прибора. Полученный результат следует разделить на количество витков, чтобы в итоге узнать правильную величину тока.

Ниже на видео представлена простейшая видеоинструкция, как научиться пользоваться токовыми клещами.

Стоит также отметить, что чем меньше величина силы тока в проводнике, тем выше степень погрешности. Если при измерении на дисплее прибора отображается значение «1», то это говорит о том, что сила тока в проводнике выше, чем установленный на инструменте диапазон. Для этого необходимо перевести переключатель на следующую границу измерения.

Как правильно выбрать токоизмерительные клещи и что для этого необходимо знать

Современный рынок электроинструментов предлагает большое количество разнообразных моделей. Нужно отметить один очень важный фактор — большинство моделей токоизмерительных клещей выпускается в Китае. Многие не приемлют такую продукцию, но по качеству она не уступает аналогам из Европы, поэтому можете смело покупать измерительный инструмент китайского производства, который в дополнение ко всему имеет доступную цену.

Чтобы выбрать подходящий инструмент, нужно обратить внимание на следующие моменты:

1. Покупать дорогой прибор не следует, если в этом отсутствует такая необходимость. Дорогие модели далеко не всегда используют электрики, а для бытового применения такие инструменты не нужны и подавно.
2. Понимать, что токоизмерительные клещи позволяют измерять силу тока. В материале описано, в каких случаях нужно знать этот параметр. Если нет особой необходимости измерять силу тока, тогда следует рассмотреть мультиметры.
3. Наличие полезных опций в приборе. К таковым функциям относится возможность фиксации значений, измерение других физических величин, подсветка и т.п.
4. Качество материала, из которого сделан прибор. Пластик не должен быть дешевым, и если это так, тогда лучше отказаться от покупки такого инструмента.

Производители мало что говорят для покупателя, поэтому если затрудняетесь самостоятельно выбрать токоизмерительные клещи, тогда обратитесь за помощью к опытному электрику. В этом случае вероятность приобрести некачественный инструмент сводится к нулю.

Ремонт и настройка токоизмерительных клещей

Прежде всего, нужно отметить, что возможность починить токоизмерительные клещи имеется в случае не только наличия необходимых навыков работы с паяльником, но и познаний в электронике. Выйти из строя измерительный инструмент может по различным причинам:

• падение с высоты и прочие механические повреждения;
• неправильное включение прибора в цепь при измерении соответствующих величин, например, переключатель выставляется в режим измерения тока, а щупы подводятся к розетке для измерения разности потенциалов (напряжения);
• окисление батарейки, которая заливает плату, выводя из строя детали.

Ремонт токоизмерительных клещей зависит от характера неисправности. Если из строя вышел конденсатор или резистор, то их можно заменить, используя паяльник или фен. Определить неисправный элемент можно визуально или путем проверки мультиметром. Если же из строя выходит микроконтроллер, то ремонтировать прибор не имеет смысла. В этом случае будет проще купить новые токоизмерительные клещи.

Относительно токоизмерительных клещей нужно отметить, что к каждой модели прилагается инструкция и соответствующее техническое описание. Между строк должны указываться значения погрешности. Их необходимо учитывать, чтобы получить точные показания. Иногда величина погрешности может быть больше, что также допустимо. В таком случае необходимо самостоятельно отрегулировать прибор, для этого на плате имеются соответствующие регуляторы. Ниже на фото показано, как они выглядят.

Ниже на видео подробный рассказ о том, нужно ли покупать токоизмерительные клещи, или можно обойтись мультиметром.

Подводя итог, нужно отметить, что научиться пользоваться токоизмерительными клещами не трудно, но при работе с инструментом обязательно соблюдайте технику безопасности. Хотя прибор исключает необходимость его включения в цепь, но в ходе измерений не исключена вероятность обрыва проводника, к которому можно коснуться рукой. Если работаете в сетях с высоким напряжением более 220В, то обязательно рекомендуется пользоваться диэлектрическими перчатками.