Такой прибор, как токоизмерительные клещи, редко можно встретить среди инструментов домашнего электрика. Да и у профессионалов они встречаются не часто. Вместе с тем, их функциональность может быть гораздо больше, чем у профессионального мультиметра. Они помогут и при ремонте проводки, и для наладки профессионального оборудования, и при инспекции электросети.
Токоизмерительные клещи: что это?
Такой прибор, как токоизмерительные клещи, представляет собой устройство для определения тока в цепи без её разрыва, бесконтактным способом. Название произошло от формы старых, самых распространённых клещей для измерения тока в высоковольтных линиях. Они имели сходящиеся губки на одном конце и две длинные диэлектрические рукоятки. Рукоятки смыкались, губки соединялись, и на амперметре, который находился у основания губок, можно было видеть величину переменного тока в высоковольтной линии.
Это может быть полезно в том случае, когда нужно проводить измерения на работающем электроприборе, а также в случае, когда произвести разрыв цепи для замеров невозможно или трудоёмко. Форма в большинстве случаев предполагает наличие токоизмерительных губок, которые должны смыкаться вокруг проводника с проходящим током в виде кольца.
Где применяется
Изначально этот прибор использовался для определения тока в электросетях при поиске неисправностей. Например, в домовой электросети легко можно определить с их помощью, что электросчётчик работает неправильно. Просто измеряется фактический ток по фазной линии, входящей в квартиру, затем примерно смотрят, как работает счётчик.
Если существуют серьёзные расхождения по показаниям, это повод выполнить экспертизу счётчика на предмет его неисправностей или искусственного торможения. Если счётчик искусственно тормозился, это будет видно при экспертизе и на владельцев его наложат крупный денежный штраф.
Вторая сфера применения — это настройка и наладка электронных устройств. Например, при ремонте сварочного инвертора часто требуется проводить регулировку по току короткого замыкания системы умного розжига, чтобы электрод не прилипал, при помощи подстроечного конденсатора. Для этого нужны клещи, которые позволяют измерять постоянный ток.
Чаще всего для таких работ используют мультиметр с токоизмерительными клещами. При помощи этого простого прибора можно производить измерения параллельно с другими. Например, проверять частоту фазоинвертора-преобразователя с помощью мультиметра и одновременно — величину проходящего через цепь тока при помощи клещей. Такая процедура позволяет быстро и безопасно настроить электродвигатель троллейбуса, электроприставку на велосипед, привод стоматологической бормашинки и т. д.
Преимущества и недостатки
Главное преимущество было описано ранее — возможность измерять ток без разрыва электрической цепи, чтобы подключить туда амперметр. Однако это требуется не всегда. Чаще всего в быту используют спаренные и строенные проводники электричества. В таких условиях измерение будет некорректным, поскольку ток по жилам будет идти во взаимно обратных направлениях, даже при переменном токе. Придётся выделять одну какую-то жилу, чтобы замеры были проведены правильно.
В итоге провод будет приведён в негодность, так как это является повреждением его изоляции, и эксплуатировать его больше будет нельзя. Всевозможные искусственные устройства, которые предназначены для измерения тока клещами, типа вставок с клеммами, сжимами, крокодильчиками, позволяют точно также встраивать для измерения обычный амперметр в цепь.
Однако измерения, проводимые при помощи обычного амперметра, будут намного точнее. Здесь измеряется конкретно ток, проходящий через прибор, в то время как клещи измеряют ток, ориентируясь на электромагнитное поле, им создаваемое. При этом не учитывается влияние посторонних помех, которое может быть достаточно велико. Например, если проводник является частью трёхфазной воздушной линии, на качество измерения будут влиять два других проводника, расположенных рядом от него.
Но есть ситуации, когда измерить ток как-то иначе просто невозможно. Например, с клещами обычно работают на высоковольтных линиях. Сконструировать амперметр для проводника, где напряжение между ним и землёй больше 1000В, составляет примерно 10000 вольт и выше, часто просто невозможно.
Он по стоимости будет примерно как мощный магистральный трансформатор, при этом ни о каких мобильных измерениях речи быть не может. Не говоря уже о том, что временно разорвать цепь, прекратив подачу ЭДС, означает создать большие проблемы и для потребителя, и на электростанции. Клещи в данном случае показывают удовлетворительные результаты по точности, достаточно недорогие и компактные.
В итоге получается, что измеряют слабое магнитное поле на большом расстоянии от проводника, и влияние посторонних помех усиливается. При работе с большими ЭДС погрешность будет существенно меньше.
Принцип действия
Существуют два основных вида токоизмерительных клещей, работающих по принципу трансформатора и по принципу эффекта Холла.
Трансформаторные клещи
Они работают только для переменного тока. Принцип их действия такой же, как и у обычного трансформатора. Дело в том, что если в электромагнитное поле проводника поместить катушку из провода, и поле это будет иметь переменное направление, то в катушке будет возникать движение электронов тем сильнее, чем сильнее меняется магнитное поле.
Клещи трансформаторного типа в губках имеют обмотку, которая при замыкании губок также может замыкаться, или же используются две отдельных обмотки с двумя разными выводами. В итоге получается замкнутый контур, в котором при нахождении в переменном магнитном поле проводника возникает ток и ЭДС.
К концам обмотки клещей присоединяется амперметр. Он измеряет ток, идущий через трансформатор клещей. Обычно клещи рассчитаны для работы с определённым напряжением переменного тока частотой 50 Гц.
Клещи с датчиком Холла
Могут использоваться для измерения тока в проводниках постоянного тока. Эффект Холла основан на появлении напряжения по краям плоской пластины, перпендикулярно которым проходит ток, если она помещается в магнитное поле. Происходит это из-за того, что электроны начинают проходить не по прямой линии, а по кривой, в результате образуется большая их концентрация возле одного края и возникает разность потенциалов.
С клещами такого типа можно работать не только на постоянном токе, но и на импульсном, и даже переменном. Дело в том, что они имеют сравнительно немного индукционных элементов, и это позволяет определять не только ток, но и пиковые его значения достаточно точно. Электрическая же схема таких клещей выводит среднее значение на экран.
По работе их можно сказать то, что они дают более точные показания с малыми значениями напряжения, до тысячи вольт. С ними приходится работать большинству электриков, так как свыше нужен уже специальный допуск, да и работы эти делаются не очень часто.
Виды токоизмерительных клещей
Предназначены они для работы с оборудованием от 1 до 10 киловольт. Одноручные могут работать только до одного киловольта.
Вторая характеристика клещей — это величина, которую они могут измерить. Клещи делятся на:
- амперметрические;
- ваттметрические;
- вольтметрические;
- мегомметрические;
- фазометрические.
Последние измеряют сдвиг фаз между двумя проводниками, что бывает важно для работы крупных электроснабжающих сетей. Все остальные измеряют ту характеристику электрической цепи, которая является для них номинальной: амперметрические измеряют ток, ваттметрические — мощность, проходящую в секунду между проводником и землёй, вольтметрические — напряжение между проводником и землёй, мегомметрические — сопротивление изоляции.
Клещи могут быть как универсальными, так и специализированными, для измерения какой-то одной величины. Обычно для сложных измерений пользуются парами клещей. Ток же можно измерить одними.
Есть клещи, в которых индикация прибора выполнена в виде стрелки и шкалы. Они называются аналоговыми. Существует ещё и цифровая индикация, где производится вывод на экран параметра. Цифровые клещи могут иметь различные виды обработки сигнала, позволяющие измерять ток в разные моменты: пусковой, пиковый, средний и т. д.
Кроме того, есть приборы, которые совмещают в себе функциональность клещей и мультиметра. Как правило, это одноручные клещи с датчиком Холла, имеющие цифровую индикацию и предназначенные для работы в диапазоне до 400 вольт. На них имеется шкала от стандартного мультиметра, позволяющая кроме измерений при помощи клещей производить замеры, пользуясь обычным измерительным щупом. Для домашнего электрика такой прибор будет наилучшим выбором.
Выбор
Выбирать самостоятельно стоит только такие клещи, которые позволяют работать в достаточно безопасном диапазоне напряжений до 400 вольт. Это включает в себя и домовую проводку, и какие-то вводные трёхфазные линии. Для более сложных работ нужно обращаться в фирму, которая имеет к ним допуск и ими занимается.
Строго говоря, самостоятельно производить какие-то работы по электрике дома не рекомендуется вообще никогда и никому. Необходимо обратиться в специализированную организацию, где есть штат работников, имеющих образование и опыт, которая после выполнения работ даст вам документированную гарантию на всю проводку, которую они ремонтировали или делали. Покупка клещей может всерьёз рассматриваться лишь для ознакомления с данным прибором или в каких-то особо тяжёлых случаях, где специальных подрядных организаций не существует.
Точность измерения также имеет большое значение. Она обычно определяется как %d плюс погрешность цифровой индикации, где d – измеряемая величина. Цифровая индикация имеет точность в одну сотую или тысячную, соответственно, погрешность её будет также зависеть от величины.
Остальные параметры рекомендуется подбирать по тому, как будут использовать клещи. Например, если нужно их будет использовать в качестве мультиметра, то следует брать клещи-мультиметр. Однако при этом надо помнить, что узкоспециализированный инструмент будет всегда надёжнее, долговечнее, безопаснее, чем универсальный. Следует обратить внимание на производителя, гарантийный срок работы, класс электробезопасности. Обычно более дорогие инструменты лучше, чем более дешёвые.
Измерения
Измерение одноручными клещами проводится после того, как прибор включён и на нём выставлены необходимые параметры для измерений: предел измерений, измеряемая величина. Для этого надо перед работой ознакомиться с инструкцией по работе с прибором. После этого открывают губки клещей при помощи рычажка, охватывают одиночный проводник и производят измерения.
Они будут верными только в том случае, когда только один провод находится внутри кольца из губок. Если невозможно выделить одну проводниковую жилу из провода, то следует производить измерения обычным амперметром или иным подходящим по типу прибором. Можно производить измерения вокруг целикового проводника, если остальные его жилы полностью отключены от всех источников ЭДС, даже нулевой и заземляющий кабель не соединены, а их функции выполняет временная проводка.
Измерения проводятся как с уже включенным током проводника, так и при его включении. В последнем случае некоторые клещи позволяют выделить максимальный пусковой ток. Это может быть важно, так как его значения могут в несколько раз превосходить номинальный рабочий. Оптимально, чтобы проводник по сечению подбирался с запасом именно с учётом пускового тока. Если же измеряют номинальный рабочий ток, то необходимо проводить его через некоторое время после включения.
Для установок с большой индуктивностью и инерционностью, типа электродвигателей, станков, номинальный ток может устанавливаться 2-3 секунды. Также он может сильно меняться в зависимости от нагрузки, которую испытывает электроустановка. Рекомендуется при работе провести измерения с разной загрузкой и разными режимами работы.
Техника безопасности
Правила работы с клещами должны быть подробно описаны в инструкции к прибору, она обязательно должна быть на русском языке. Этого нельзя сказать о приборах с Алиэкспресс, поэтому покупать их там не рекомендуется. Лучше обратиться в специальный магазин, который выдаст и чек, и гарантию, и обеспечит необходимый ремонт.
Существуют три обязательных правила безопасности работы с любыми видами клещей:
- Измерения проводят только для изолированных проводников с абсолютно целой изоляцией;
- При работе используют диэлектрические перчатки и обувь, стоят на прорезиненном коврике;
- Клещи необходимо проверять не менее раза в год в специальной лаборатории.
