Токоизмерительные клещи — особенная разновидность мультиметров

Измерение клещами без разрыва цепи.

Среди всего разнообразия контрольно-измерительных приборов для измерения характеристик тока выделяются токоизмерительные клещи. По своему функционалу в большинстве они идентичные мультиметрам — универсальным измерителям, сочетающим в одном устройстве функции вольтметра, амперметра, омметра, частотометра, конденсаторметра. Такая комбинация позволяет обойтись одним прибором вместо покупки нескольких. Это экономит средства и место. Но чем тогда клещи отличаются от мультиметров?

Принципиальное отличие токоизмерительных клещей от мультиметров — наличие раздвижных «челюстей». Они служат для измерения силы тока, напряжения, сопротивления без разрыва электрической сети. Такой метод измерения безопасен для оператора и не требует повреждения кабеля для размыкания цепи и, соответственно, связанных с ним монтажных работ. Кроме того, для замеров не придётся отключать оборудование от сети.

Впрочем, несмотря на это, возможно осуществлять измерения с использованием измерительных шнуров. Более того, они идут в комплекте с прибором.

Первые токоизмерительные клещи были амперметрами. Это были клещи Дитце. Они могли измерять лишь переменный ток. При этом токовые клещи реагировали не на сам ток, а на скорость его изменения. Результаты измерений отображались на стрелочной шкале. Внешне такие приборы больше походили на огромные слесарные изолированные клещи, чем на измерительный прибор. Современные цифровые модели в сравнении с ними намного совершеннее. Это касается как формы прибора и размеров, так и большего перечня измеряемых характеристик. Правда, «классические» токовые клещи продолжают выпускать на постсоветском пространстве. Причём не только со стрелочной, но и цифровой индикацией. Однако такие приборы узкоспециализированы (используются для замеров переменного тока до 750-1000А под напряжением до 10кВ) и громоздки. Поэтому в быту от дают предпочтение компактным ручным токоизмерительным клещам с цифровой индикацией.

По своей сути, токоизмерительные клещи являются приборами для измерения тока с возможностью измерения напряжения. Мультиметры, наоборот, являются приборы для измерения напряжения с функциями измерения силы тока.

Особенности токоизмерительных клещей

• Возможность проведения измерений без разрыва электрической цепи. Мультиметры так не могут. Хотя при этом токоизмерительные клещи могут снимать замеры традиционным методом — при помощи измерительных шнуров со щупами.
• Измерение высоких значений переменного тока (от 60А до 1000А). Это намного больше, чем у ручных мультиметров (предел измерений 10-20А).
• При этом большинство моделей не измеряют силу постоянного тока.
• Функция бесконтактного обнаружения напряжения (NCV) присутствует у более трети моделей (согласно ассортименту нашего интернет-магазина), тогда как у мультиметров это приблизительно 1/5. Кроме того, в придачу к детектору напряжения может присутствовать функция определения фазного провода.
• Для удобства проведения замеров у многих моделей имеется подсветка зоны захвата клещей.

Необходимо отметить, что точность измерений зависит от положения клещей относительно измеряемого провода. Также на точность могут повлиять малые токи и блуждающие токи от соседних источников. Поэтому токоизмерительные клещи обеспечат меньшую погрешность при замерах больших токов.

Мультиметр или токовые клещи?

В каких случаях целесообразно купить токоизмерительные клещи, а не мультиметр? Их рационально приобрести, если понадобится измерить силу тока значением выше 15А. Как правило, верхний предел измерений постоянного и переменного тока у мультиметров составляет 10А и не превышает отметку в 20А. Но даже у моделей, рассчитанных на величину измеряемого тока до 20А, точность будет меньшей, чем у токоизмерительных клещей.

Если Вы предусматриваете измерения проводки или оборудования, но не хотите резать, а потом соединять провода, то клещи также будут лучшим выбором.

Строение и принцип работы токоизмерительных клещей

Токоизмерительные клещи состоят из клещей (трансформатора-магнитопровода), вторичной обмотки, выпрямителя, аналого-цифрового преобразователя, рычага размыкания клещей, корпуса. Это лишь основные компоненты — подробное строение этого прибора намного сложнее. Так, клещи, работающие по принципу Холла, состоят из ферромагнитного сердечника с обмоткой трансформатора. Именно магнитный середечник и трансформатор являются рабочей частью токоизмерительных клещей.

Основные части токоизмерительных клещей.

Принцип действия клещей зависит от конструкции. Она бывает двух типов: для измерения переменного тока и для постоянного и переменного тока.

Работа клещей для измерения переменного тока основана на принципе одновиткового трансформатора тока. Нажатием на рычаг (кнопку) происходит разжатие губок клещей. После чего провод просовывается внутрь клещей и они смыкаются. Переменный ток в кабеле образует электромагнитное поле, а в клещах располагается ферромагнитная катушка, в которой появляется переменный магнитный поток, образующий электродвижущую силу. Далее во второй обмотке возникает ток, который измеряется амперметром. Затем результаты измерений обрабатываются аналого-цифровым преобразователем и отображаются на дисплее.

Приборы, измеряющие постоянный и переменный ток, оснащены датчиком Холла, который располагается на краях губок.Клещи могут снабжаться как одним, так и двумя датчиками.

Датчик Холла устанавливается перпендикулярно относительно измеряемому магнитному полю. Он является прямоугольной пластиной с полупроводниковыми свойствами, к которой подсоединены четыре вывода. При протекании тока вдоль этой пластины-полупроводника и наличия магнитного поля образуется электрическое поле Холла. На краях пластины можно измерить электродвижущую силу.

Этот датчик измеряет перпендикулярную величину вектора магнитного поля, но при этом не зависит от его направления. Поэтому он может измерить как переменный, так и постоянный ток.

Классификация токоизмерительных клещей

Как и мультиметры, токоизмерительные клещи классифицируются по способу обработки и отображения измерений. Кроме того, существует разделение в зависимости от типа измеряемого тока, интерфейса, количества измеряемых фаз. Также к критериям классификации можно отнести форму прибора, конструкцию и форму губок (клещей).

В зависимости от способа обработки замеров и отображения результатов измерений различают аналоговые и цифровые приборы. Внешне их можно отличить по типу индикации: у аналоговых это стрелочная шкала, а цифровых — LCD дисплей. Кроме того, у первых данные считываются с авометра, тогда как у вторых замеры проходят через аналого-цифровой преобразователь и показываются в виде числовых значений.

Из других отличий — отсутствие дополнительных настроек, кроме выбора измерений (напряжение или ток) и диапазона. У цифровых приборов также есть модели без дополнительных функций и расширенных измерений, однако существуют клещи с удержанием данных, отображением минимальных и максимальных показаний, калибровкой, выбором режимов.

Тип измеряемого тока влияет на конструкцию токоизмерительных клещей. По данному критерию различают модели для измерения только переменного тока и приборы для замеров переменного и постоянного тока.

Под термином «интерфейс» подразумевается реализация пользования — выбор измерений и диапазона измерений. Основными считаются два вида интерфесов: ручной и автоматический. Хотя можна насчитать три варианта — ручной (с круглым переключателем), автоматический (с кнопками) и smart (для автоматических измерений без выбора функций и диапазона — прибор определяет их сам). При этом умное управление (smart) может присутствовать на модели с возможностью выбора измерений и диапазона в виде отдельной функции.

Ответвлением от этого критерия служит разделение по способу выбора диапазона измерений. Он представлен ручным и автоматическим вариантом. У клещей с ручным выбором диапазонов пределы измерений, а соответственно, точность и единицы измерений (мили-, микро-, мега-), задаётся вручную — круглым переключателем. У автоматических прибор сам определяет предел измерений.

Как известно, ток бывает однофазным и трёхфазным. В первом случае он представлен одним фазным проводом и одним нулевым (нейтральным). Напряжение в однофазной сети составляет 110 или 220В. Во втором случае имеется три провода под напряжением с разными фазами и нулевым проводом. Поэтому существуют контрольно-измерительные приборы и под такие сети. В частности, и среди токоизмерительных клещей. Хотя ассортимент таких приборов и большинство моделей малочисленный рассчитаны на измерения в однофазных сетях.

Разнообразие токоизмерительных клещей.

Ещё можно выделить разделение по форме прибора. По данному критерию различают двуручные и одноручные. Двуручные клещи похожи на клещи конструкции Дитце. Они напоминают кузнечные клещи, поскольку имеют длинные ручки. У них разжатие, сжатие губок, а также проведение изменений требуют удержания клещей двумя руками. Одноручные являются привычными портативными моделями, у которых нет ручек. Вместо этого у них есть корпус прибора, как у мультиметров, и рабочая часть в виде губок. Такие модели в процессе измерения можно держать одной рукой. Размыкание губок также производятся одной рукой, а смыкание губок происходит автоматически.

Под определением токоизмерительных клещей имеются в виду, прежде всего, модели со встроенными губками-магнитопроводом. Однако существуют приборы со съёмными клещами. Более того, клещи выпускаются и в виде аксессуара для мультиметров.

Форма магнитопровода также может отличаться. Наиболее распространённые клещи снабжены каплевидными или вытянутыми магнитопроводами. Но бывают и экзотические версии — специальные клещи для замером тока утечки и клещи с гибким овальным магнитопроводом.

Экзотические разновидности, которые отличаются от привычных токоизмерительных клещей: токоизмеритель (клещи) с подключаемым гибким датчиком, токоизмеритель (клещи) с гибким датчиком, клещи тока утечки, клещи с разомкнутым магнитопроводом, прибор с выносными съёмными клещами, съёмные измерительные клещи для мультиметра.

Характеристики токоизмерительных клещей

Перечень характеристик токоизмерительных клещей во многом идентичен мультиметрам. Это — диапазоны измерений постоянного напряжения (или отсутствие таких измерений), диапазоны измерений переменного напряжения (или отсутствие таких измерений), диапазоны измерений постоянного тока (или отсутствие таких измерений), диапазоны измерений переменного тока, другие измерения (диодный тест, звуковая прозвонка цепи, сопротивление, частота, ёмкость, температура) или их отсутствие, дополнительные функции и режимы работы. Однако помимо них есть специфический параметр — диаметр захвата клещей.

Диапазон измерения постоянного напряжения у токовых клещей составляет 200мВ – 600В. Менее распространены модели, измеряющие до 1000В постоянного напряжения.

Переменное напряжение у токоизмерительных клещей, преимущественно, представлено диапазоном от 200мВ до 600-750В.

Измерение постоянного тока у большинства моделей токоизмерительных клещей отсутствует. Но у тех приборов, которые способны его измерить, нижний диапазон начинается от 2А (что меньше верхнего предела мультиметров, но намного больше, чем нижний диапазон мультиметров).

В противоположность измерениям постоянного тока, все токоизмерительные клещи могут измерять переменный ток. Нижний предел диапазона начинается от 2А, тогда как у мультиметров он начинается от десятков и сотен микроампер. Верхний предел бытовых клещей составляет 600-1000А.

Набор других измерений тоже может отличаться от мультиметров, поскольку некоторые модели не способны проводить тестирование диодов.

К дополнительным измерениям можно отнести измерение частоты, ёмкости, температуры.

Дополнительные функции могут быть представлены удержанием результатов измерений, отображением минимальных и максимальных измерений, подсветкой дисплея, подсветкой зоны захвата клещей, детектором скрытого напряжения (NCV), относительными измерениями (REL), автокалибровкой, аналоговой графической шкалой.

Производителями выпускаются клещи с различным набором функций. Некоторые выпускаются в виде семейств. Поэтому можно подобрать приборы с разным функционалом с одинаковым дизайном.

Унифицированные модели токоизмерительных клещей нового поколения UNI-T UT-201+, UNI-T UT-202+, UNI-T UT-204+.

Как измерять ток клещами?

Использование токоизмерительных клещей для замеров тока с помощью губок (без размыкания цепи) требует определённого порядка действий и соблюдения специфики данного прибора, иначе результаты измерений будет неточными или неправильными.

В качестве примера возьмём наиболее распространённое исполнение клещей — цифровые, с ручным выбором диапазона измерений и круглым переключателем.

Первым делом нужно повернуть переключатель в необходимый режим измерения и/или диапазон. Клещи включатся сами при выборе измерений. А поскольку приблизительная сила тока неизвестна, необходимо начинать с наибольшего диапазона, уменьшая по мере необходимости. Это нужно делать для того, чтоб не повредить прибор.

Следующее действие — раскрытие губок клещей. Для этого нажимаем на рычаг. Губки разжимаются.

Далее, удерживая клещи раскрытыми, подносим прибор к проводу, обхватывая провод так, чтоб он оказался внутри губок. После этого отпускаем рычаг. Губки замкнутся, а провод окажется внутри них. При этом важно, чтоб внутри магнитопровода был один провод. Если захватить два провода или двухжильный кабель, то измерения ничего не покажут — на дисплее будет «0». Это связано с тем, что магнитные поля обоих проводов будут пересекаться друг с другом и взаимно компенсироваться.

Ещё один нюанс — провод необходимо разместить максимально по центру магнитопровода, под промежутком между двумя половинками губок. Это позволит получить наиболее точный результат измерений.

После этого считываем замеры, которые отобразятся на дисплее.

Есть ещё важные требования. При работе нельзя прикасаться к магнитопроводу. Изменяя диапазон или режим измерений нужно извлечь провод из клещей.