Измерение мультиметром с токовыми клещами

Пример использования

Приведем пример того, как пользоваться токоизмерительными клещами при измерении нагрузки в сети 220 В, например в квартире. В этом случае переключатель необходимо установить в положение AC 200. Далее необходимо токовыми клещами обхватить изолированный проводник и снять показания. После этого полученную величину силы тока нужно умножить на напряжение в сети 220 В. Например, если прибор показывает 5 А, то потребляемая мощность в сети составит P = U * I = 5 * 220 = 1100 Вт или 1.1 кВт. Полученное значение можно использовать для проверки работы приборов учета электроэнергии.

Напоследок предлагаем просмотреть видео, на котором наглядно показывается, как пользоваться токовыми клещами DT-266 и Fluke 302+, достаточно популярными на сегодняшний день:

Вот и вся инструкция о том, как самому пользоваться токоизмерительными клещами. Как Вы видите, ничего сложного нет. Главное — соблюдать меры безопасности и внимательно подходить к измерениям. Надеемся, что наши советы и наглядная видео инструкция доступно объяснили Вам порядок действий!

Будет интересно прочитать:

• Как использовать мультиметр – инструкция для чайников
• Как проверить правильность работы счетчика электроэнергии
• Список инструментов электрика

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 A_AC. В сети постоянного тока на указатель A- или A_DC. 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:

Назначение и виды токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи — пожалуй, единственный инструмент, позволяющий измерять ток в цепи, не разрывая ее. Различаются они по устройству, функциональности, максимальному измеряемому напряжению и типу измеряемого тока (постоянный либо переменный). Так какими же могут быть наши клещи и как они работают?

Одноручные токовые клещи

Начнем, пожалуй, с известных многим одноручных клещей — по сути это мультиметр (чаще всего) с дополнительным токовым датчиком. Пользоваться такими клещами довольно просто — для этого достаточно перевести переключатель в режим амперметра, развести клещи и свести их, заключив проводник внутри кольца. Сила тока в этом проводнике высветится на цифровом индикаторе.

Для измерения силы тока в труднодоступных местах на некоторых моделях предусмотрена кнопка фиксации результата.

Такие одноручные клещи рассчитаны на сравнительно низкое (до 1000 В) напряжение и, в силу своей компактности и удобства в использовании, наиболее подходят для применения в бытовых условиях.

Помимо одноручных выпускаются также двуручные, предназначенные для работы с напряжением от 2000 до 10000 В.

Двуручные токовые клещи

Работать одной рукой с такими клещами уже не получится. Столь неудобная в применении конструкция придумана неспроста. Дело в том, что по технике безопасности токоизмеряющие устройства, предназначенные для измерений свыше 1 кВ, должны иметь длину изоляторов не менее 38 см, а рукояток — не менее 13 см. К счастью, в быту такие напряжения практически не встречаются, поэтому работать с двуручными клещами придется немногим.

Как уже было сказано, помимо максимального измеряемого напряжения, измерительные клещи различаются также по типу измеряемого тока. Каковы различия между ними и как узнать, для тока какого типа предназначен тот или иной прибор? Это на самом деле несложно — по маркировке на корпусе (сейчас имеются ввиду клещи высокого или хотя бы среднего качества, а не собранные в подвале на коленках). Так, на корпусе клещей, предназначенных для измерения переменного тока, будет проставлена маркировка AC, для постоянного же — DC (чаще — ACDC). Различия же в принципе работы. Токоизмерительные клещи для измерения переменного тока работают по принципу одновиткового трансформатора.

Токоизмерительные клещи для измерения переменного тока работают по принципу одновиткового трансформатора

В целом конструкция токовых клещей переменного тока проста. Они состоят из разводного магнитопровода с намотанной на него вторичной обмоткой, подключенной к амперметру. В роли первичной обмотки выступает измеряемый проводник, протекающий по которому ток создает переменное магнитное поле, передающееся через магнитопровод вторичной обмотки и возбуждающее в ней электромагнитную индукцию. Возникший в результате электрический ток как раз и измеряется амперметром. Данная схема объясняет принцип работы токовых клещей переменного тока, но как же работают клещи для измерения тока постоянного? Ведь, как известно, трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Сейчас мы получим ответ и на этот вопрос.

Для измерения постоянного тока используются уже другие принципы. Общеизвестно, что проводник, по которому протекает электрический ток, создает вокруг себя магнитное поле, и чем выше сила тока, тем более мощным это поле получается. Так вот, измерив это поле, можно получить представление о силе и даже направлении тока. Наличие и интенсивность магнитного поля определяется специальным датчиком (датчиком Холла). Клещи, оснащенные датчиком Холла, в отличие от трансформаторных, способны измерять как постоянный ток, так и переменный, а стоят незначительно дороже. Так что если придется выбирать, какие лучше приобрести, то рекомендуются именно они. Помимо своих непосредственных функций (измерение силы тока без разрыва цепи), многие современные клещи представляют собой полноценный тестер (мультиметр), позволяющий измерить напряжение, сопротивление, а также прозвонить участки цепи и проверить работоспособность некоторых радиоэлементов.

Но не стоит забывать также об аналоговых (стрелочных) клещах, которые, несмотря на все достоинства и удобства своих цифровых собратьев, все еще продолжают использоваться наряду с ними. Происходит это ввиду их менее высокой стоимости и способности работать без источника питания.

Теперь, зная, какими могут быть токоизмерительные клещи, можно перейти непосредственно к обзору. В сегодняшнем рейтинге будут участвовать 10 клещей различных производителей, разных ценовых категорий, но непременно имеющие высокие оценки пользователей. Позиционироваться клещи будут в порядке возрастания их качества.

Меры безопасности при работе

Взаимодействие с любыми приборами, контактирующими с электричеством, требует соблюдения некоторых мер безопасности. Не являются исключением и рассматриваемые клещи. Во время активных действий, проводимых ими, запрещается:

• при их подключении к токоведущим элементам дотрагиваться до открытых разъемов;
• при работе под напряжением измерять сопротивление;
• переключать диапазоны при нахождении проводника в инструменте;
• превышать максимумы перегрузочной способности инструмента для некоторого диапазона.

С профессиональным инструментом в электроустановках с напряжением выше 1000 В работу проводят 2 работника: 1 с III группой и 1 — с IV.

Принцип действия

Для чего предназначены токоизмерительные клещи

Они  представляют собой разновидность электрического тестера с широкими губками, которые могут зажимать электрический проводник. Первоначально они разрабатывались как универсальный инструмент для измерения переменного тока. Однако по мере совершенствования своей конструкции в составе клещей появились входы для приёма измерительных проводов и другие датчики, которые поддерживают широкий диапазон измеряемых величин. Незаменимые в качестве контрольного инструмента, зажимы измерителя облегчают работу в ограниченных пространствах и позволяют работать с проводниками под напряжением без прерывания цепи. Являясь высокоточным измерителем, клещи не могут быть изготовлены в неспециализированных мастерских или своими руками.

В измерительных клещах реализуется принцип магнитной индукции, который позволяет  определить значение тока  бесконтактным способом.  Электрический ток, протекающий через проводник, наводит вокруг него магнитное поле. Поскольку полярность часто меняется, то при этом происходят динамические колебания магнитного поля, которые пропорциональны силе тока.

Все типоразмеры токоизмерительных клещей работают с использованием эффекта Холла — наличия поперечного напряжения, возникающего при помещении проводника в магнитное поле. Внутри корпуса находится трансформатор, который  определяет интенсивность магнитных колебаний, преобразуя их значение в показание силы переменного или постоянного тока. Поэтому, даже при небольшом значении возникшей разности потенциалов, датчик обнаружит магнитное поле.  Это напряжение, которое пропорционально току, затем усиливается и измеряется (смотреть рисунок 1). Таким образом измеряются очень мощные токи.

Рисунок 1. Схема измерения переменного тока

Как измерить ток, используя трансформатор

При пропускании проводника через зажимы прибора, ток проходит через эти зажимы, выполняя роль железного сердечника силового трансформатора. Далее ток поступает во вторичную обмотку, которая подключена через шунт входа измерителя. Из-за соотношения количества вторичных обмоток к числу первичных обмоток, намотанных вокруг сердечника, ток, поступающий на вход, намного меньше. Обычно первичную обмотку представляет один проводник, вокруг которого зажаты губки. Если вторичная обмотка будет, например, иметь 1000 витков, то ток вторичной обмотки будет в 1000 раз меньше того, что протекает по первичной обмотке. Таким образом, 1 ампер в измеряемом проводнике будет производить только 1 миллиампер на входе прибора.  Увеличив число витков во вторичной обмотке, можно  легко измерить мощные токи.

Как измерить постоянный ток, ведь он протекает через проводники с фиксированной полярностью? Здесь магнитное поле вокруг проводника не изменяется, и обычным способом зарегистрировать соответствующие показания невозможно.  Поэтому клещи вокруг такого проводника замыкают с некоторым зазором (смотреть рисунок 2).

Конструктивные элементы токоизмерительных клещей

Электроизмерительные клещи в своем составе имеют следующие основные элементы:

• разъемы, в которые подключаются соответствующие щупы;
• дисплей, на котором отображается результат измерения;
• переключатель режимов;
• кнопку разжатия инструмента;
• магнитопровод (сами клещи).

При измерении постоянного тока схема прибора включает:

• трансформатор электротока;
• мост выпрямления.

Вторичная обмотка к ключам подключается комплектом шунтов.

Watch this video on YouTube

Токовые клещи подразделяются на одно- и двуручные. Одноручные в конструкции объединяют рукоятку и изолирующую часть. Раскрытие осуществляется нажимным рычагом. Работа производится одной рукой.

У двуручных приборов размер ручек превышает 13 см, а изолирующая часть — от 38 см и более. Конструктивной особенностью является их использование 2 руками.

При покупке определяются, выбирая, как выбрать необходимый инструмент. В торговых точках присутствует большой ассортимент этих устройств с различным функционалом, от чего на них и зависит цена. При покупке потребитель должен определиться с необходимым функционалом, часть из которого может быть излишней.

В основном инструмент предназначен для решения следующих задач:

• измерять напряжение в сети и выдавать амперы;
• определять частоту электротока;
• прозванивать провода.

Лучшие токовые клещи премиум-класса

Подобные модели имеют куда более широкую сферу применения, отличаются высокой стоимостью и многофункциональностью. Используются для выполнения наиболее сложных профессиональных задач.

Fluke 376

5

★★★★★
оценка редакции

100%
покупателей рекомендуют этот товар

У этой модели есть гибкий датчик iFlex, не только упрощающий работу в труднодоступных местах, но и расширяющий диапазон измерений переменного тока до 2500 А. Функция записи минимальных, средних и максимальных величин позволяет отслеживать колебания значений. Эргономичный корпус и крупный дисплей облегчают использование прибора.

Габариты клещей 248х85х45 миллиметров, размер зажима — 34 мм. Фильтр низких частот и быстрая обработка сигналов дают возможность применять устройство в условиях сильных электрических помех, а также гарантируют получение точных показаний.

Достоинства:

• удобство использования;
• высокий уровень безопасности;
• надежный захват;
• широкий рабочий диапазон;
• футляр для переноски.

Недостатки:

высокая цена.

Токовые клещи Fluke предназначены для высокоточных работ в промышленных условиях.

Laserliner MultiClampMeter XP 083.043A

5

★★★★★
оценка редакции

97%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель обладает функциями отображения пиков и перепадов напряжения, а также режимом Hold, фиксирующим значения кратковременных скачков тока. Это облегчает работу в нестабильных сетях и гарантирует получение точных показаний.

Вес устройства — почти полкилограмма, габариты 76х230х40 мм. Для удобства хранения и транспортировки клещей предусмотрен специальный кейс.

Дисплей отличается высоким разрешением и способен отображать гистограммы на графической шкале. К другим особенностям устройства следует отнести автоматическое отключение через 30 минут бездействия, что помогает экономнее расходовать заряд батареи.

Достоинства:

• встроенный светодиодный фонарь;
• высокая точность работы;
• поддержка Bluetooth-соединения;
• удобное управление;
• долгий срок службы.

Недостатки:

тяжеловаты.

Профессиональные клещи Laserliner MultiClampMeter подойдут для измерения силы тока, напряжения, сопротивления, емкости, температуры и прочих параметров в сети и проводниках, а также могут использоваться для первичного анализа полученных данных.

CEM DT-3351

4.9

★★★★★
оценка редакции

95%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель оснащена крупным дисплеем, облегчающим считывание показаний. При длительном бездействии прибор автоматически отключается, что гарантирует экономичное энергопотребление. Для удобного контроля специальный индикатор отображает текущий уровень заряда батареи.

При размерах 294х105х47 мм весит прибор 536 граммов. Усиленный пластиковый корпус не боится резких ударов и надежно лежит в руке благодаря обрезиненной поверхности. Функция Hold позволяет зафиксировать результат проведенного замера для последующего анализа.

Достоинства:

• прочный корпус;
• удобно держать в руках;
• подсветка дисплея;
• экономичное энергопотребление;
• фиксация показаний.

Недостатки:

сложное управление.

CEM DT-3351 не боятся эксплуатации в сложных условиях и подходят для профессионального использования.

Appa A15

4.8

★★★★★
оценка редакции

87%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель получила прочный корпус, устойчивый к резким ударам и появлению царапин. Небольшой вес упрощает переноску и позволяет долго работать с клещами из любого положения.

Минимальная погрешность гарантирует получение точных данных. При необходимости расширения функциональности владелец может использовать прибор в качестве дополнения к мультиметру Appa 17/17A. Оптимальная рабочая температура для этих клещей — от 0 до 50°С.

Достоинства:

• крепкий, но легкий корпус;
• долгий срок службы;
• минимальная погрешность;
• экономный расход энергии;
• возможность расширения функционала.

Недостатки:

невысокая скорость результатов.

Appa A15 могут использоваться для проведения замеров как в помещении, так и на улице. Вот только быстродействия модели немного недостает.

Типы приборов

Существует два типа устройств, основным различием которых являются измерительные датчики:

1. C электромагнитным датчиком. Способны измерить только переменный ток. Клещи-трансформатор такого инструмента представляют из себя размыкающийся магнитопровод со вторичной катушкой, замыкающейся на измерительном датчике.
2. C полупроводниковым датчиком Холла. Данный тип устройства способен измерять постоянный или переменный ток.

Как легко определить тип датчика клещей «Дитца»? Для этого необходимо раскрыть клещеобразное кольцо и посмотреть на его торцы, если с двух сторон имеются металлические площадки — значит прибор с электромагнитным датчиком и имеет размыкающийся магнитопровод, им можно измерить только переменный ток. Если на торцах нет металлических пластин или пластина только на одном торце, то это измеритель с датчиком Холла, такой измеритель не имеет замкнутого магнитопровода, им можно измерить постоянный или переменный ток, как правило такие устройства по стоимости немного дороже.
Токовые клещи с электромагнитным датчиком, замыкающийся магнитопроводТоковые клещи с датчиком Холла, без замыкающегося магнитопровода

Режимы измерений

Применяют 2 метода определения силы тока:

• прямое;
• непрямое (индуктивное) измерение.

Первый способ производится при подсоединении амперметра к разрыву электрической цепи. Электроток проходит через прибор, на дисплее появляется информация о значении величины I.

Достоинства этого метода:

• точность измерения, зависящая от класса оборудования;
• легкость и доступность выполнения замеров.

Недостатки:

• невозможно измерять из-за особенностей конструкции большие величины электротоков;
• без разрыва нельзя замерить параметры цепи;
• замеры выполняются только в той цепи, которая подключена к прибору.

Если электроизмерительные клещи выступают как трансформатор тока в роли вторичной катушки, то используется индуктивный способ.

Его достоинства:

• безопасность;
• осуществляются замеры больших значений электричества;
• нет необходимости в разрыве цепи для осуществления измерений;
• мобильность выполняемых замеров.

Но и он не лишен недостатков:

• измерения нельзя выполнить в труднодоступных местах;
• при небольших значениях определяемых параметров — большая погрешность.

При применении этого инструмента для электрика полезно знать некоторые нюансы, улучшающие качество проводимых операций.

При рассмотрении, как пользоваться токоизмерительными клещами при слишком маленьком значении I в проводнике, не определяемом тестером в точности, нужно воспользоваться наматыванием проводника на одну из рабочих частей прибора. На дисплей выводятся сведения о суммарном показателе, точное значение определяют отношением полученной величины к числу витков.

Если значение электротока больше максимально возможного для тестера, на экране появляется «1». Диапазон выполняемых замеров увеличивается, они повторяются.

Ток утечки обнаруживают при его поиске на заземляющем проводе, а также при обхвате клещами для измерения тока нуля и фазы. Если на экране появится число, отличное от «0», то утечка присутствует, пробой изоляции нужно искать на корпусе.

Watch this video on YouTube

При наличии кнопки «Hold» моделью токоизмерительных клещей можно измерять электроток в труднодоступных местах. При производстве подобного действия токовые клещи охватывают провод, после чего нажимается эта кнопка, что приводит к фиксации значения на экране, после чего ее просматривают в любом доступном месте.

Переключатель режимов измерений может находиться в различных положениях в зависимости от того, замеры какого показателя осуществляются. Так, при определении постоянного тока его помещают в положение «DCA», а напряжения — «DCV», для переменных видов — «ACA» и «ACV» соответственно. Также переключатель позволяет осуществлять прозвонку, проверку диодов и сопротивления.

Подключение щупов осуществляется через разноцветные разъемы, имеющие различное буквенно-символьное обозначение. Провод красного цвета подключается к такому же разъему, имеющему надпись «VΩ». Разъем такого же цвета «EXT» предназначен для подключения измерителя изоляции. Провод нейтрального подключается к одноцветному разъему с символьным обозначением «СОМ».