Меню

Клещи для измерения тока как работают

Измерительные клещи тока

30 октября 2019

Время на чтение:

При проведении измерений напряжения, вольтметр или мультиметр должен подключаться к определенному участку электрической цепи параллельным образом, а при измерении силы тока, амперметр располагают последовательно. Поэтому для замера силы тока производят искусственный разрыв цепи и подключают к нему устройство для измерений.

Чтобы упростить и ускорить процесс, используют токоизмерительные клещи, работающие по абсолютно другому методу. Они позволяют произвести замер интенсивности электромагнитного поля, которое всегда появляется вокруг любого проводника. В этом материале будут разобраны токовые клещи постоянного тока, каков принцип их работы и какие виды токовых клещей бывают.

Мультиметр с клещами Digital VC3266L

Что такое токовые клещи

Токоизмерительные клещи — это инструмент позволяющий замерять силу электротока не создавая разрывов цепи. К примеру, при использовании мультиметра при таком замере, придется всякий раз разрывать провод, что неудобно на практике.

Компактный и эргономичный прибор

Выглядят они как простой мультиметр с клещами типа «прищепка» сверху. Эту самую прищепку цепляют на провод, и прибор дает все показания на своем дисплее.

Принцип действия клещей

Первые токоизмерительные приборы подобного рода представляли собой своеобразные трансформаторы, к которым подключался обычный амперметр. Сами прищепки, являющиеся видимой частью прибора, одновременно представляют собой первичную обмотку трансформатора. При помещении в нее проводника, по которому течет ток, из-за своего электромагнитного поля он будет индуцироваться на эту обмотку. После этого электроток пойдет на вторичную обмотку. С нее и будут сниматься показатели.

Процесс измерения электротока в щитке с помощью многофункционального аппарата АКТАКОМ — АТК-4001

Важно! Первые виды этих приборов были простым дополнением к измерительным приборам и помогали удобнее фиксировать измеряемый провод.

Значения, которые показывал амперметр, приходилось рассчитывать дополнительно, поскольку требовалось учесть коэффициент трансформации. Еще один нюанс: работа только с переменным током, так как с постоянными значениями трансформаторы не работают.

Современные токовые клещи могут работать с любыми видами электротока, но для измерения постоянных значений вместо амперметра они используют датчик Холла, позволяющий фиксировать электромагнитное поле и его напряженность.

Устройство в комплекте с инструкцией по эксплуатации

Виды токовых клещей

Разновидности клещей зависят от внешнего вида, схемы исполнения и типа вывода результатов. Обычно их подразделяют на следующие категории:

  • Аналоговые или стрелочные. Они состоят из трансформатора с одним витком и измерительным аппаратом, подсоединенным к вторичной обмотке. Такие приборы более дешевые и наглядные, но обладают повышенной чувствительностью к механическим воздействиям и колебаниям. Аналоговые измерители, как правило, рассчитаны на определенную частоту;
  • Цифровые или электронные. В них показания выводятся на цифровой дисплей с помощью расчетов микропроцессора, и может быть настроен на показ различных величин;

Пример налогового (стрелочного) прибора

  • Мультиметр. Это универсальное средство для измерения всех параметров электричества. В нем клещи могут быть встроены прямо в корпус. Функции и характеристики мультиметра определяются его ценой и моделью. Часто в них имеется тот самый датчик Холла;
  • Клещи для высоковольтных сетей. Основное их предназначение — замер параметров силы тока в сетях, напряжение которых превышает 1 кВ. Этот вид имеет повышенную защиту и изоляцию и может крепиться к диэлектрическим штангам, чтобы электрик не приближался к сети слишком близко.

Схема подключения мультиметра для замера электротока

Для постоянного и переменного тока

Есть еще одна разновидность этого прибора, которую стоит вынести в отдельный раздел. В зависимости от специфики применения, токовые клещи бывают для постоянного и переменного тока. Действие первых основано на эффекте Холла. Из-за этого они сильно дороже, но качественней и надежней. Практически все модели для постоянного тока включают в себя измерители переменного напряжения.

MASTECH MS2138 для постоянного тока

Переменный электроток измеряется по принципу трансформатора, поэтому соответствующие модели дешевые. Также они не могут производить замер постоянного напряжения.

Важно! Разновидности этой категории не отличаются внешне. Для практичности и надежности рекомендуется брать прибор, имеющий делать измерение для электротока постоянной и переменной величины

Токовые клещи Uni-T UT201 для переменного тока

Конструкция токовых клещей

Конструкция токовых клещей предполагает наличие:

  • Разъемного магнитного провода, который сделан из ферримагнитной электростали. На него одета катушка, и представляющая собой вторичную обмотку;
  • Устройство отсчета, которое может быть выполнено в аналоговом или цифровом стиле, зависимо от модели и типа;

Строение электронной модели

  • Переключатель диапазона электротока, замер которого производится;
  • Специальные ручки и изоляция, за которые человек держит клещи при проведении измерений. Она актуальна для работы с высоковольтными сетями. При низковольтных показателях диэлектрические свойства выполняет сам корпус.

Правильное и неправильное измерение

Как правильно измерять ток с помощью токовых клещей для переменного и постоянного тока

Для измерения параметров постоянного тока первым делом нужно выставить диапазон его работы. Дальнейшая пошаговая инструкция имеет следующий вид:

  • Изолировать аппарат от проводов и других устройств дабы избежать ложных наводок;

Включение и сброс значений

  • Нажать кнопку обнуления. Часто ее обозначают как «Sel»;

Проверка сброса

  • Начать замер с учетом того, что нужно захватывать только один провод;
  • Ухватить провод так, чтобы он оказался в полости прищепки, и расположить его так, чтобы он оказался по центру;

Замер электротока при постоянном напряжении

  • Зафиксировать показания.

Значение может получиться с отрицательным знаком. Это определяется направлением течения тока. На губках прибора могут быть стрелки, которые показывают направление движения электротока. Следовательно, если прибор перевернуть, то будет показано значение без минуса.

Стрелка на клещах показывает направление движения сил тока

Для замера переменного электротока можно взять простую лампочку и подключить ее к сети на 220 Вольт. Дальнейший порядок таков:

    Установить мультиметр в сектор измерения переменного тока

А и зафиксировать показания;

Проверка показаний мультиметром

  • Произвести эти же измерения с помощью щупов и получить аналогичные значения. Цепь не должна быть разорвана.

Проверка показаний токоизмерительными клещами

Меры безопасности

При работе с подобным оборудованием следует придерживаться общих правил безопасности по эксплуатации электроизмерительных приборов, несмотря на то, что использование токоизмерительных клещей — процедура безопасная. Запрещается превышать величину выбранного диапазона электротока и менять диапазон в процессе замера. Нельзя также держаться незащищенными руками за оголенные щупы, которые не защищены диэлектриком.

Лампа — пример устройства, работающего при переменном токе от 220 В

Перед началом пользоваться любым прибором следует тщательно изучить пособие по эксплуатации и все инструкции. Это помогает не только не подвергать себя опасности, но и продлить срок службы устройства. Это очень важно, поскольку в пособии описывается настройка прибора, режимы его работы, принципы его безопасного использования. Более того, в таких мануалах рассказывается, в течение какого срока и каким образом нужно делать калибровку устройства. Делается она в специализированных центрах, а нужна для повышения точности измеряемых параметров.

Читайте также:  Рама тележки электровоза переменного тока

Токоизмерительный прибор с защитными ручками для высоковольтных сетей

Таким образом, токоизмерительные клещи для постоянного тока — это удобный и практичный инструмент для определения силы электротока без размыкания проводов, как это делается в случае с амперметром или мультиметром. С его помощью можно в любой момент измерить электроток в автомобиле и его проводке, дома и на объектах прокладки, монтажа или обслуживания электрической сети.

Источник

Для чего предназначены токоизмерительные клещи?

Измерение количества электричества, прошедшего за единицу времени через сечение проводника (сила тока — I), традиционно осуществляется при разрыве цепи с подключением в этот момент к нему специального устройства, производящего измерение. Токоизмерительные клещи применяются для определения интенсивности электромагнитного поля, возникающего рядом с проводником. Их использование ускоряет и упрощает процесс измерений.

tokoizmeritelnie-kleschi-fluke

Что измеряют токоизмерительными клещами?

Перед приобретением этого прибора нужно определиться, для каких целей предназначены электроизмерительные клещи.

Они представляют собой трансформатор с подключенным амперметром. Непосредственно устройство — первичная обмотка трансформатора. Размещение внутри нее проводника способствует индуцированию электротока на обмотку из-за возникающего электромагнитного поля. Затем он попадает на вторичную обмотку катушки, показания с которой считываются амперметром. Показания этого прибора пересчитывают с поправкой на коэффициент трансформации, указываемый на нем. Трансформатор с постоянным током не работает, поэтому описанные токовые клещи — для переменного тока.

Электроизмерительные клещи, изготовляемые сегодня, используются для значений, измеряемых при постоянном токе. На место амперметра помещается датчик Холла, улавливающий наличие и напряжение электромагнитного поля.

Используя эти приборы, производят следующие замеры:

  • нагрузку сети, имеющуюся в наличии по факту;
  • точность показаний различного оборудования, предназначенного для учета электроэнергии, сравнивая показания на них с показаниями, полученными при измерении клещами;
  • мощности бытовых и использующихся в профессиональной деятельности электроприборов.

Токовые клещи для постоянного тока дороже своих аналогов для переменного вида, но более точные и имеют повышенные показатели качества.

Инструмент, использующийся совместно с цифровым мультиметром, позволяет избавить пользователя от вычислений искомой величины, поскольку прибор имеет встроенный калькулятор.

Принцип работы токоизмерительных клещей

При использовании любых способов основной принцип — измерение. Он аналогичен как при применении мультиметров для повседневного использования (до 1000 В), так и профессиональных (выше 1000 В). Бытовые измерительные клещи одноручные, а профессиональные — преимущественно двуручные. Приобретать профессиональные приборы имеет смысл при работе с высоковольтными сетями.

tokoizmeritelnie-kleschi-fluke1

Электроизмерительные клещи, соединенные с мультиметром, позволяют выполнять процесс измерения в такой последовательности:

  • обнаруживается провод для измерения электротока (обхват инструментом нескольких проводов при замере способствует получению неверного результата);
  • подбираются диапазон и режим тестера — при неизвестном значении I измерения начинают с наибольшей шкалы;
  • помещают в токовые клещи тот проводник, в котором необходимо измерить I (для достижения точного измерения провод размещают по центру перпендикулярно относительно корпуса прибора).

Режим измерения — автоматический, цифры отображаются на дисплее.

На простом примере можно продемонстрировать, как проверить нагрузку в сети 220 В. Положение переключателя клещей для того, чтобы померить ток — АС 200, клещи обхватывают проводник, после чего снимают показания. Находят произведение измеренного значения и напряжения. Рассчитанная величина может сопоставляться со значениями электросчетчиков.

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.

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.

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.

ampermetr

Достоинства этого метода:

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

  • 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.

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».

Читайте также:  Последовательное соединение rlc для переменного тока

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.

tokoizmeritelnie-kleschi-meri-bezopasnosti

Для чего предназначены токоизмерительные клещи?

Как пользоваться мультиметром – измерение напряжения, силы тока и сопротивления

Для чего предназначены токоизмерительные клещи?

Что такое амперметр и как им проводить измерения?

Для чего предназначены токоизмерительные клещи?

Пресс клещи для обжима наконечников проводов

Для чего предназначены токоизмерительные клещи?

Как пользоваться мегаомметром для измерения сопротивления изоляции кабеля?

Для чего предназначены токоизмерительные клещи?

Как выбрать мультиметр?

Для чего предназначены токоизмерительные клещи?

Что такое коэффициент трансформации трансформатора?

Источник



Токоизмерительные клещи постоянного и переменного тока, чем они отличаются и какие лучше всего выбрать

Назначение прибора и его преимущество

Токоизмерительные клещи или «Клещи Дитце»-это измерительный прибор, назначение которого измерять ток бесконтактным способом, без разрывы электрической цепи. Главным преимуществом перед остальными мультиметрами и амперметрами является простота измерения и безопасность использования, так как измерение возможно проводить на изолированном проводнике. С помощью данного устройство можно легко определить точные показатели электрического тока, а также рассчитать потребляемую мощность любого электрооборудования под нагрузкой.

Токовые клещи

Принцип действия и функциональность

Принцип работы прибора основан на законе электромагнитной индукции, по устройству в значительной степени схож с принципом действия обыкновенного трансформатора. Переменный ток измеряемого проводника внутри катушки трансформатора (Клещей) создает переменный магнитный поток, индуктирующий ЭДС во вторичной обмотке устройства, который замеряется амперметром или датчиком.

Принцип измерения силы тока токовыми клещами с трансформаторным датчиком

Схема измерения силы тока прибором с трансформаторным датчиком

В более современных устройствах применен полупроводниковый датчик Холла, основным отличием от устройства с трансформатором является то, что измеряемый проводник охватывается не замкнутой катушкой, а магнитопроводом, в разрыве которого размещен датчик Холла.

Принцип измерения силы тока токовыми клещами с датчиком Холла

Схема измерения силы тока прибором с датчиком Холла

Современные приборы в зависимости от типа способны измерять переменный или постоянный и переменный ток (благодаря использованию датчика Холла), большинство из них обладают расширенным функционалом мультиметров и способны выводить численную информацию на дисплей. В зависимости от марки и производителя в измерителях реализовано множество дополнительных функции и конструктивных решений.

Типы приборов

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

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

Размыкающийся магнитопровод

Токовые клещи с электромагнитным датчиком, замыкающийся магнитопровод

Разомкнутые токовые клещи с датчиком Холла

Токовые клещи с датчиком Холла, без замыкающегося магнитопровода

Виды исполнения

Измерители «дитца» подразделяются на аналоговые и цифровые:

  • Аналоговые измерители. Как правило способны измерять только переменный ток, показания в них снимаются со встроенного амперметра. Такие приборы были широко распространены до появления цифровых измерителей.

Аналоговый измеритель силы тока

  • Цифровые (самые популярные). Внутри таких приборов установлена интегральная схема, как правило они обладают расширенным функционалом или дополнительными функциями мультиметра (тестера).

Цифровые измерительные клещи

Специализированные высоковольтные электроизмерительные клещи

В отдельный вид следует выделить измерители специального назначения, измерительные клещи Ц 90 (более современный вариант Ц 4502), предназначенные для измерения силы тока в мощных электроустановках до 10 000 вольт. С помощью этого инструмента можно измерить только силу переменного тока от 15 до 600А. Принцип действия измерителя аналогичен с обычными измерителями трансформаторного типа, конструкция таких клещей немного видоизменена для безопасной работы оператора. В конструкции предусмотрены изолирующая часть с изолирующими рукоятками, а также разработаны правила безопасности при проведении измерений данным способом.

Клещи Ц 90

Порядок проведения измерения

Перед началом проведения измерений необходимо определить место измерения, подготовить прибор к работе, перевести поворотный переключатель в нужное положение. Если сила тока неизвестна, то необходимо установить максимальное значение диапазона, далее во время измерения поэтапно снижать показатель для более точного результата. Устройства с датчиком Холла, из-за его чувствительности к магнитным полям, перед измерением необходимо обнулить, нажав соответствующую кнопку «SEL» или аналогичную «REL».

Проведение измерения

Перед тем как начать пользоваться измерителем, изучите инструкцию пользователя:

  • Инструкция по эксплуатации токоизмерительных клещей Mastech m266. Скачать Pdf
  • Руководство по эксплуатации. Паспорт Mastech M266, M266C, M266F. Скачать Pdf

Порядок проведения измерения:

  1. Подготовьте прибор и выберите место измерения.
  2. Переведите поворотный переключатель в нужное положение, далее переместите измеряемый проводник в скобу устройства.

Центровочные метки на приборе

  1. Снимите показания с дисплея, при необходимости сохраните данные в памяти измерителя. Лучше всего силу тока мерить несколько раз для получения более точного результата.

Измерение на одном проводнике

  1. Для более точного результата или для измерения малой силы тока, если это позволяет измеряемый проводник, сделайте несколько витков вокруг клещей. Полученный результат измерения поделите на количество витков, в результате вы получите уточненное значение измерения.

Два витка вокруг клещей Дитца

Функции и конструктивные особенности

Электроизмерительные клещи отличаются электротехническими характеристиками, диапазоном измерений, точностью измерений и дополнительным функционалом. К основным функциям приборов относятся:

  • Амперметр
  • Вольтметр
  • Ваттметр
  • Фазометр
  • Ампервольтметр

Функции измерения

В большинстве устройств реализованы дополнительные функции тестера – мультиметра, на которые следует обращать внимание при выборе устройства:

Измерение пускового тока на аккумуляторе

  • измерение сопротивления, частоты, изоляции
  • проверка диодов
  • звуковая прозвонка
  • определение температуры
  • функция измерения нагрузочных бросков пускового тока

Проведение измерения пускового тока на автомобильном аккумуляторе

Более продвинутые версии приборов оснащены дополнительными вспомогательными элементами, помогающими проводить более точные измерения или измерять в труднодоступных местах, к таким относятся:

  • двойной датчик Холла (более точные измерители)
  • измерители с выносными клещами
  • Токовые клещи со съемным дисплеем
  • Гибкий токоизмерительный датчик
  • Увеличенный зажим клещей
  • Провода-щупы, «Крокодильчики»

Дополнительные элементы

со съемными клещами

Устройство со съемными клещами

Стоимость цифровых измерительных клещей в зависимости от характеристик

В зависимости от цены все приборы можно разделить на эконом-сегмент в ценовом диапазоне от 4 000 до 15 000 рублей и профессиональные стоимостью от 15 000 до 60 000 рублей. Так как большинство приборов имеет расширенный функционал независимо от цены, сравнение проводилось исходя из основных характеристик приборов и их прямого назначения.

Основные характеристики устройств в зависимости от ценового сегмента

Эконом-сегмент Профессиональные
Диапазон измерений
Постоянное напряжение от 0,1 до 750В от 0,01 до 1000В
Переменное напряжение от 0,1 до 750В от 0,01 до 1100В
Постоянный ток от 0,1 до 1000А от 0,001 до 2000А
Переменный ток от 0,1 до 1000А от 0,001 до 2000А
Погрешность
Базовая погрешность 1,5 – 4,0% 0,5 – 1,5%
Читайте также:  Светодиоды со встроенным стабилизатором тока

Как выбрать токовые клещи

При выборе устройства в первую очередь необходимо руководствоваться задачами, которые вы перед ним ставите. Если вам нужно проводить замеры только переменного тока, то присмотритесь к моделям с электромагнитным датчиком, они менее дорогие и отлично выполняют свою функцию с высокой точностью.

Для домашнего использования лучше подойдут недорогие универсальные токоизмерители – тестеры с датчиком Холла, такие устройства способны полноценно заменить обычный мультиметр «цешку» в быту и обязательно должны быть у каждого электрика.

Для профессионального использования необходимо рассматривать приборы в более дорогом ценовом сегменте, поверенные и зарегистрированные в Госреестре СИ. Такие приборы способны выдавать максимально точный результат, как правило они оснащены вспомогательными элементами, такими как выносные клещи или двойной датчик Холла.

Приборы профессионального назначения измеряют в более широком диапазоне, способны мерить с наименьшей погрешностью. Зачастую такие устройства способны проводить расчеты без подключения к компьютеру, имеют множество других полезных функций, а также у таких устройств в комплекте предусмотрен чехол либо сумка. Из известных производителей можно выделить: Mastech, MULTI, Uni Trend, Fluke, APPA, АКИП, МЕГЕОН.

Источник

Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока

Для расширения функционала мультиметров, осциллографов и других электроизмерительных инструментов, применяются токовые датчики в форме клещей — токовые клещи. Для проведения измерений клещами, их смыкают в обхват проводника с током, и таким образом, без разрыва цепи и без необходимости врезания в проводник какого бы то ни было шунта, осуществляют замер.

Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока

Это просто и удобно. Результат измерения прибор отображает на своей шкале в виде напряжения или тока пропорциональной измеренному току величины. Достоинство метода заключается еще и в том, что прибор может и не иметь достаточно широкого входного диапазона, тогда как датчик — клещи вполне в состоянии свободно принять проводник даже с очень большим током.

Проводник с измеряемым током не только остается целым, но и всегда гальванически изолирован от цепей измерительного прибора. Сам же прибор может иметь входную цепь с очень высоким импедансом и даже быть заземлен. Здесь нет необходимости как-то регулировать или включать и выключать питание цепи, параметры которой измеряются клещами, а значит в работе питаемого оборудования не будет простоев.

Среднеквадратичное значение тока в диапазоне частотных характеристик датчика можно измерить при совместном использовании токового датчика с мультиметром, способным измерять среднеквадратичные значения. В данном случае диапазон будет ограничен возможностями (шкалой) мультиметра. Лучшие результаты достигаются с датчиками обладающими широкой частотной характеристикой, минимальным фазовым сдвигом и высокой точностью.

Токоизмерительные клещи в разобранном виде

Для измерения параметров переменного тока используются датчики, работающие по принципу обычного измерительного токового трансформатора. Любой трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, установленные на общем магнитопроводе. Первичное напряжение подается на первичную обмотку, в сердечнике создается переменный магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке соответствующую коэффициенту трансформации ЭДС. Токи первичной и вторичной обмоток соотносятся как количества витков во вторичной и первичной обмотках.

Так и работает токовый датчик для измерения переменного тока. Магнитопровод в форме клещей замыкается вокруг проводника. Проводник — это первичная обмотка, состоящая из одного единственного витка, значение тока в котором необходимо узнать.

Ток во вторичной обмотке будет пропорционален току в проводнике и отличаться от него в число раз, равное коэффициенту трансформации, то есть во столько раз, сколько витков во вторичной обмотке. Количество витков во вторичной обмотке датчика обычно 1000, 500 или 100.

Если датчик имеет 1000 витков, то клещи имеют обозначение 1000:1 или 1мА/А — это значит что 1 мА в показаниях прибора тождественен 1А в исследуемом проводнике. Или 1А на приборе — 1000 А в проводнике.

Соотношение может быть в принципе и другим: 3000:5 или 2000:2, в зависимости от назначения прибора. Однако в большинстве случаев клещи работают в паре с обычным мультиметром и соотношение, как правило, 1000:1.

При соотношении 1000:1 или 1мА/А показания прибора будут такими. При входном токе в 700А выходные показания окажутся 700мА, при 300А — 300мА и т. д. Так происходит потому, что выход датчика присоединяется к цифровому мультиметру в режиме измерения переменного тока с выбранным диапазоном значений.

Для определения действующей величины тока в проводнике, показания мультиметра умножаются на коэффициент датчика. Главное — чтобы измерительный прибор имел требуемое входное сопротивление.

Если измерительный прибор имеет вход только по напряжению (вольтметр или осциллограф), то он также может использоваться с токовым датчиком — клещами. Для этого токовый выход датчика необходимо согласовать с входом прибора, применив принцип измерительного трансформатора тока. Тогда показания переменного напряжения будут пропорциональны измеряемому переменному току.

Клещи для измерения постоянного и переменного тока

Существуют токовые клещи, способные измерять не только переменный, но и постоянный ток. В таких клещах принцип их работы основан на эффекте Холла, когда параметры тока выводятся из параметров порождаемого им магнитного поля, воздействующего на полупроводник и инициирующего в нем эффект Холла.

Тонкая пластинка полупроводника устанавливается перпендикулярно магнитному полю тока, который требуется измерить. На пластинку в определенном направлении (допустим вдоль нее) подается ток возбуждения, который отклоняется во внешнем магнитном поле под действием силы Лоренца в поперечном направлении, и тогда в этом направлении на краях пластинки можно измерить ЭДС (напряжение Холла).

При постоянном токе возбуждения через пластинку, ЭДС Холла, как и индукция магнитного поля измеряемого тока, будут пропорциональны измеряемому току. То есть напряжение Холла соответствует току в проводнике, который проходит внутри магнитопровода датчика. Такая схема имеет большие преимущества перед устройствами на базе трансформатора тока.

Принцип работы датчика Холла

Поскольку генерация ЭДС Холла не зависит от направления вектора магнитной индукции, а зависит только от его величины, датчик на основе эффекта Холла измеряет как переменный, так и постоянный ток. К тому же датчик абсолютно точно фиксирует фазу изменения (направления) магнитного поля, а значит пригоден для наблюдения формы тока.

Клещи с датчиком Холла бывают с одним либо с двумя встроенными датчиками. Различные модели клещей обладают широким динамическим диапазоном и частотной характеристикой, линейностью сигнала и высокой точностью.

Область применения таких клещей охватывает всё оборудование с постоянным током до 1500 А без необходимости встраивания дорогих шунтов. Переменный ток частотой в десятки килогерц также измерим при помощи клещей на базе эффекта Холла, причем форма тока может быть самой разной, среднеквадратичное значение будет найдено.

Выходной сигнал в милливольтах, пропорциональный измеренному току, может быть легко воспринят большинством мультиметров, осциллографов и самописцев.

Источник