Как измерить нагрузку клещами в трехфазной сети

Основные элементы конструкции токоизмерительных клещей

Производителей много и все модели клещей имеют некоторые отличия по размерам, количеству функций и пределов измерений. Но есть элементы, которые являются общими и обязательными для всех марок токоизмерительных клещей:

Раздвижной контур магнитопровода на пружине из шихтованного ферромагнита с намотанной на него многовитковой катушкой, которая является вторичной обмоткой измерительного трансформатора;
Амперметр в качестве которого может применятся, стрелочный или цифровой прибор подключенные к вторичной катушке через шунтирующие выпрямляющие элементы;
Корпус, в котором находятся элементы питания и электронная плата преобразования сигналов с переключателем выбора режима и пределов измерений;
Для клещей высокого напряжения длинные диэлектрические ручки.

Потребителями больше всего востребованы модели, где все перечисленные элементы интегрированы в одном корпусе мультиметра. Таким прибором можно производить измерения:

Переменного и постоянного токов бесконтактным способом;
Переменного и постоянного напряжения;
Сопротивления;
Некоторые модели имеют функции термометра;
Мощность измеряют не все приборы, на тех где эта опция есть, положение переключателя режимов ставится на значение «Р». Запрограммированный процессор прибора, учитывая значения тока, напряжения автоматически просчитывает величину мощности. Показания отображаются на дисплее или стрелочной шкале в Вт или кВт.

Приборы такого типа практически универсальны, позволяют измерять малые постоянные токи щупами при разрыве цепи, большой переменный ток бесконтактным методом и другие параметры цепи.

Устройство

Как уже упоминалось ранее, механизм функционирования клещей базируется на принципах тока трансформатора, который состоит из первичной (как правило, шины или провода) и вторичной обмоток. Измеритель подключается ко вторичной обмотке, которая должна находиться на разъемном магнитопроводе. Провод, около которого замкнуты клещи, создает вокруг переменное магнитное поле, невидимое человеческому глазу, которое измеряет прибор.

Исходя из конструкции, существует 2 вида тококлещей: простые (а) — их функционирование базируется на принципе работы одновиткового трансформатора; сложные (б) — они имеют в своем функционале выпрямитель, и их работа также основана на одновитковом трансформаторе.

Конструкция устройства

Стоит обратить особое внимание на картинку-схему: на ней изображены и отмечены составные части тококлещей. Так, под номером 1 на ней обозначен непосредственно провод, который измеряют; номер 2 — это разъемные сердечники (клещи); под номером 3 обозначена обмотка (вторичная); номер 4 — это встроенный выпрямитель; номер 5 — это изображение измерительной рамки; номер 6 — чертёж шнурирующего сопротивления; под номером 7 обозначает тумблер/переключатель режимов; номер 8 — это скоба (рычаг)

Эта схема представила очень детальное внутреннее строение электроизмерительных клещей. Однако, можно сказать, что тококлещи фактически состоят из трех частей:

Рабочей: непосредственно сами клещи и магнитопровод.
Изолирующей: пространство между рукояткой и рабочей части.
Корпуса-рукояти.

Вам это будет интересно Особенности компаратора напряжения

Диапазон

Диапазон измерителя очень важен. Он определяет, от каких и до каких значений тока мы можем применить устройство. Некоторые клещи способны измерять даже очень большие значения тока

Однако давайте определим, что важно больше — высокая точность или область применения. Часто оба эти параметра не идут рука об руку, и если вы даже найдёте инструмент с приемлемым диапазоном, его цена будет достаточно высокой

Точность

Точность клещей определяет, какую максимальную погрешность измерения может выдать прибор во время работы. Чем больше точность, тем результат будет ближе к реальному значению. Точность счетчиков указывается в процентах. Например, если измерять значение 100 А и иметь погрешность 5%, то фактическое значение тока может варьироваться от 95 до 105 А.

Измерение частоты тока

Клещи часто позволяют измерять частоту переменного тока. Это чрезвычайно полезно при поиске проблем с гармонической составляющей. Интересной и полезной функцией является также запоминание конкретных измерений или минимальных, максимальных и средних значений при серии измерений. Обновление максимальных и минимальных измерений происходит автоматически по мере их выполнения.

Измерение сопротивления

Измерение сопротивления также является важной функцией измерителя. Измерение непрерывности позволяет проверить, закрыта ли цепь или открыта

Таким образом, мы можем быстро узнать о повреждении цепи или ее необнаруженном закрытии/открытии. Некоторые счетчики также имеют звуковое оповещение.

Измерение емкости

Еще одна интересная особенность — измерение ёмкости. Эту функцию можно найти в более современных измерителях. Эта функция позволяет понять, потребляет ли двигатель достаточное количество тока при запуске от конденсатора

Стандарт IEC: При выборе измерителя необходимо руководствоваться мерами предосторожности по стандартам безопасности ISO/ESC, которые определяют категории напряжения, в котором допустимо проводить измерения

Что нужно учитывать при выборе

DT-266FT, 1000A AC, токоизмерительные клещи с функцией мультиметра Чтобы выбранное устройство могло выполнять все поставленные перед ним задачи, необходимо подобрать правильную модификацию с оптимальными техническими характеристиками. При совершении покупки следует придерживаться следующих правил:

Приобретать оборудование следует в специализированных магазинах или у официальных представителей производителей токоизмерительного оборудования
Если недостаточно опыта для самостоятельного выбора, можно получить консультацию от специалистов.
Перед покупкой важно провести тестовый запуск клещей и убедиться в максимально возможной точности измерений.
При выборе также следует обратить внимание на тип измеряемого тока. Оборудование, предназначенное для измерения переменного/постоянного тока, имеет маркировку АС/DС соответственно.
Для использования в быту рекомендуется отдавать предпочтение моделям, которые дополнительно вычисляют сопротивление цепи, напряжение и ее «прозвонку».
Перед приобретением нужно определиться, с какими величинами предстоит иметь дело при измерениях
Каждое устройство имеет, максимально и минимально допустимые значения.
Стоит воздержаться от покупки дорогостоящего прибора с большим количеством дополнительных функций, если необходим он будет исключительно для вычисления силы тока.
Следует анализировать диаметры шин и проводов, с которыми предстоит работать

На основании этих данных определяется размер клещей.
Тип датчика. Есть разные виды клещей, каждый из них может измерять силу тока в разных величинах, например, мА, А и АС. Это тоже следует учитывать при покупке.
Материал, из которого изготовлен корпус. Чтобы защитить человека от возможного поражения электрическим током, для изготовления должны использоваться только качественные материалы. Стоит воздержаться от приобретения моделей сомнительного качества, с неприятным запахом. Если в корпусе есть просветы, детали подвижны – сборка оставляет желать лучшего.

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.

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

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

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»

Устройство со съемными клещами

Лучшие токовые клещи, включенные в Госреестр

Представленные в категории модели соответствуют всем современным измерительным стандартам. Они отличаются точностью работы, широкими возможностями и рекомендованы для использования на ответственных объектах.

Testo 770-3

★★★★★

оценка редакции

100%

покупателей рекомендуют этот товар

Складывающаяся конструкция зубца этой модели позволяет полностью задвинуть его в корпус прибора, если нужно аккуратно захватить плотно уложенные кабели. Клещи автоматически распознают и определяют тип тока, сопротивление, целостность цепи, емкость и другие параметры.

Габариты прибора 243х96х43 миллиметров, вес — 370 граммов. Двухстрочный дисплей с яркой подсветкой облегчает считывание показаний в любое время суток. Для анализа полученных данных можно воспользоваться приложением Smart Probes для смартфона.

Достоинства:

максимальное удобство использования;
высокая точность показаний;
многофункциональность;
подсветка дисплея;
поддержка

Недостатки:

высокая цена.

Testo 770-3 рекомендованы для профессиональной эксплуатации, где требуется решение сложных измерительных задач.

Fluke 302+

4.9

★★★★★

оценка редакции

95%

покупателей рекомендуют этот товар

Модель оснащена экраном с подсветкой, который облегчает работу в темное время суток и плохо освещенных помещениях. В качестве источника питания здесь используются две батарейки типа AA.

Малые габариты и вес упрощают длительное удержание, хранение и транспортировку устройства. Корпус не боится ударов, надежно предохраняет внутренние элементы от воздействия пыли и влаги. Защита от кратковременных перепадов напряжения способствует стабильной эксплуатации прибора в сложных условиях

Раскрытие зажима достигает 30 миллиметров, максимальный переменный ток — 400 А. Круговой переключатель дает возможность быстро настроить режим работы.

Достоинства:

безопасность использования;
долгий срок службы;
небольшой вес;
подсветка дисплея;
удобное управление.

Недостатки:

высокий расход энергии.

Токовые клещи Fluke 302+ предназначены для решения широкого спектра профессиональных измерительных задач, так как позволяют дополнительно подключать измерительные провода и щупы к разъемам в корпусе.

Мегеон 70083

4.8

★★★★★

оценка редакции

88%

покупателей рекомендуют этот товар

Модель обладает функцией автоматического определения и индикации полярности, что облегчает ее использование. Возможность зафиксировать полученные данные на экране упрощает проведение измерений в труднодоступных местах и последующий анализ.

Рабочая температура находится в диапазоне 0-50°С. Вес прибора — 410 граммов. В комплекте вместе с клещами идут щупы, батарея типа «Крона», термопара K, что позволяет начать эксплуатацию сразу после покупки. Специальный чехол предохраняет устройство от внешнего воздействия во время хранения и транспортировки.

Достоинства:

простое управление;
фиксация показаний на дисплее;
богатая комплектация;
индикатор уровня заряда.

Недостатки:

тяжеловаты, хоть и не критично.

Мегеон 70083 используются для измерения напряжения, силы тока, температуры, частоты и пр. Универсальный выбор для частной эксплуатации.

Center 250

4.8

★★★★★

оценка редакции

87%

покупателей рекомендуют этот товар

Механизм работы этой модели основан на применении датчика Холла с последующим аналогово-цифровым преобразованием. Такое решение позволяет измерять постоянный и переменный ток бесконтактным способом.

Корпус выполнен из пластмассы, имеет эргономичную форму для удобного удержания. Диаметр раскрытия губок — 25 мм. Интуитивно понятная панель управления облегчает использование устройства без предварительной подготовки. А переключатель роторного типа дает возможность быстро сменить режим прибора.

Достоинства:

простое управление;
малый вес (255 г) и компактность;
безопасность использования;
дисплей с подсветкой;
долгий срок службы.

Недостатки:

хлипкий корпус.

Прибор Center 250 будет полезен для проведения широкого спектра измерений даже в темных помещениях и закутках. Отличный выбор для получения точных данных с возможностью фиксации их на экране.

Разновидности токовых клещей

В зависимости от используемой схемы и даже внешнего вида самого устройства, электроизмерительные клещи подразделяются на несколько типов:

Стрелочные. Прибор аналогового типа, активной частью которого является одновитковый трансформатор переменного тока, а измерительный прибор подсоединен к его вторичной обмотке. Это одни из первых моделей токоизмерительных клещей – они отличаются невысокой стоимостью и наглядностью вывода результатов измерений в случае с переменной силой тока. Общий недостаток таких устройств – высокая чувствительность к механическим колебаниям – если прибор не находится на жесткой поверхности то результат измерения может быть показан неправильно. Также для использования таких приборов нужен определенный навык – зачастую приходится вручную переводить показания амперметра в реальные значения в соответствии с коэффициентом трансформации. Ещё такой прибор рассчитан на определённую частоту электрического тока.
Цифровые. Вывод показаний на дисплей такого прибора определяется микроконтроллером, который автоматически производит все необходимые вычисления и (в зависимости от модели) может быть настроен на отображение непосредственно силы тока или мощности.

Мультиметр. Универсальное устройство класса все-в-одном – измерительные клещи встроены прямо в корпус прибора, что определяет удобство его использования. Количество функций и способов измерения определяется моделью мультиметра, поэтому правильным названием устройства будет не электрические клещи с мультиметром а наоборот. Зачастую такие приборы работают с датчиком Холла, поэтому их можно использовать как токовые клещи постоянного тока.
Высоковольтные. Основное применение – электрические цепи, с током стандартной частоты и напряжением, превышающим 1 кВ. Такие устройства обладают повышенной устойчивостью изоляции и дополнительно могут крепиться на диэлектрической штанге, чтобы оператор не приближался вплотную к проводнику, с которого берутся замеры. Это специализированное профессиональное устройство, которое предназначено только для одной единственной функции – измерение переменного тока. При необходимости замерить силу постоянного тока используются другие устройства и методы.

Как пользоваться токовыми клещами

Принцип работы токовых клещей

Основная задача электроизмерительных клещей измерение тока без разрыва проводника, современные приборы обладают функциями измерения напряжения, емкости, температуры, мощности и т.д. Принцип измерения основан на токовом трансформаторе или эффекте Холла.

Токовые клещи, работающие на принципе трансформатора тока, измеряют только переменный ток, т.к. трансформатор не пропускает через себя постоянный ток. Первичная обмотка это провод, обхватываемый токовыми клещами, а вторичная внутри токовых клещей с токовым датчиком. Обхватить несколько витков одного проводника, то на вторичной обмотке ток во столько же раз увеличится. Это удобно для измерения небольших переменных токов, при этом нужно разделить полученное значение тока на количество витков. Внешне токовые клещи, работающие на трансформаторе тока, отличаются отсутствием насечек на губках и диапазона постоянного тока.

Токовые клещи, работающие на эффекте Холла, измеряют и постоянный и переменный ток. Принцип работы на эффекте Холла основан на измерении напряжения на гранях полупроводниковой пластины, через которую протекает постоянный ток, помещенной в магнитное поле перпендикулярно к ней. Магнитное поле образуется вокруг проводника, который обхватили токовыми клещами. Изменение тока в проводнике, вызывает изменение магнитного поля вокруг проводника, что вызывает изменение напряжения на чувствительном элементе Холла. Напряжение чувствительном элементе преобразуется и выводится на экран в виде значения тока

Для токовых клещей, работающих на эффекте холла, важно располагать проводник перпендикулярно к губкам токовых клещей

Измерение тока

Для работы на нашем приборе APPA 133 выберем режим переменного тока А

обхватим один провод. Выбор диапазона измерения в APPA 133 автоматический, в других приборах возможно необходимо выбрать диапазон. Если размещать проводник не перпендикулярно или не по рискам, то погрешность показаний увеличивается до 3 %.

Для измерения броскового переменного тока необходимо выбирать режим «inrush current», например в случае измерения пускового тока электродвигателя. Для измерения макс мин тока выбираем соответствующий режим. При включенной печке максимальный ток 8,47 А.

Если обхватить сразу два провода, то токовые клещи покажут ноль, т.к. сумма токов двух проводников с разной полярностью равна нулю. Если показания прибора не ноль, то имеется ток утечки или значение находится в пределах погрешности прибора. При измерении нескольких проводов одновременно значение тока будет суммой токов всех проводов. Утечка тока может проявиться например, если вода из крана бьет током, нужно проверить ток утечки электрического бойлера.

Измерение напряжения

Для измерения постоянного и переменного напряжения выставим переключатель на V. Наш прибор имеет автоматический выбор диапазона, а так же позволяет измерять частоту. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах. У APPA 133 имеется защита от высокого напряжения более 1000 В.

Видим напряжение 221,1 В, частота 49,97 Гц.

При включенной печке видим что напряжение упало до 211,1 В, частота не изменилась. Произошло это из-за того что сечения проводов не хватает на мощность печки, что вызывает перегрузку и нагрев проводов. Необходимо поменять провода на более толстого сечения.

Измерение потребляемой мощности

Полная мощность (В*А) равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей. Реактивная мощность (Вар) равна произведению напряжения и тока, умноженному на синус угла сдвига фаз между ними. Если нет потребителей с реактивной мощностью (двигатели, трансформаторы), то полная мощность нагрузки будет равна активной. Активная мощность вычисляется в приборе по формуле произведение напряжения на ток. Если прибор не позволяет измерять мощность, то полученный ток умножим на 220 В и получим мощность нагрузки. Для измерение активной мощности с помощью APPA 133 переводим переключатель W

. Переключать между режимами необходимо при отсоединенных проводах. Вставляем щупы в розетку и обхватываем проводник.

Активная мощность потребления компьютера 28 Вт, а при включенной печке потребляемая мощность повысилась до 1728 Вт (

=211,1 В * 8,47 А). В APPA 133 так же можно измерить коэффициент мощности, отрицательное значение говорит о емкостном характере нагрузки (ток опережает напряжение), положительное значение говорит о индуктивном характере нагрузки (ток отстает от напряжения).

Выбрать токовые клещи можете в каталоге.

Токовые клещи постоянного тока — приставка к мультиметру своими руками. Описание

Для замера больших токов, как правило, применяют бесконтактный метод, — особыми токовыми клещам. Токовые клещи – измерительное устройство, имеющее раздвижное кольцо, которым охватывают электропровод и на индикаторе прибора отображается величина протекающего тока

Превосходство подобного метода бесспорно, — чтобы замерить силу тока нет нужды разрывать провод, что в особенности немаловажно при измерении больших токов. В данной статье приводится описание токовые клещи постоянного тока, которые вполне возможно сделать своими руками

Описание конструкции самодельных токовых клещей

Для сборки устройства понадобится чувствительный датчик Холла, к примеру, UGN3503. На рисунке 1 изображено устройство самодельной клещи. Необходим, как уже сказано, датчик Холла, а так же, кольцо ферритовое диаметром от 20 до 25 мм и крупный «крокодил», к примеру, подобный как на проводах для запуска (прикуривания) автомобиля.

Ферритовое кольцо необходимо точно и аккуратно распилить либо разломить на 2-е половинки. Для этого ферритовое кольцо необходимо сначала подпилить алмазным надфилем или пилкой для ампул. Далее, поверхности разлома ошкурить мелкой шкуркой.

Цена: 1520.00 руб.

Цена: 5180.00 руб.

Цена: 170.00 руб.

Цена: 2550.00 руб.

Обратите внимание

С одной стороны на первую половинку ферритового кольца приклеить прокладку из чертежного ватман. С другой стороны на другую половинку кольца наклеить датчик Холла. Приклеивать лучше всего эпоксидным клеем, только нужно проследить, чтобы датчик Холла хорошо прилегал к зоне разлома кольца.

Следующий шаг – соединяем обе половинки кольца и обхватываем его «крокодилом» и приклеиваем. Теперь при нажатии на ручки «крокодила» ферритовое кольцо будет расходиться.

Электронная схема токовых клещей

Принципиальная электрическая схема приставки к мультиметру изображена на рисунке 2. При протекании тока по электропроводу, вокруг него появляется магнитное поле, и датчик Холла фиксирует силовые линии, проходящие через него, и формирует некоторое постоянное напряжение на выходе.

Данное напряжение усиливается (по мощности) ОУ А1 и идет на выводы мультиметра. Соотношение напряжения на выходе от протекающего тока: 1 Ампер = 1 мВольт. Подстроечные сопротивления R3 и R6 — многооборотные. Для настройки необходим лабораторный блок питания с минимальным током на выходе около 3А, и встроенным амперметром.

Сперва подсоедините данную приставку к мультиметру и выставьте её на нуль путем изменения сопротивления R3 и среднем положении R2. Далее, перед любым измерением необходимо будет выставлять ноль потенциометром R2.

Затем на один из проводов, подсоединенный к данной лампе, зацепите «клещи» (рисунок 1).

Повышайте напряжение, до тех пор, пока амперметр блока питания не покажет 2 ампера. Подкрутите сопротивление R6 так, чтобы величина напряжения мультиметра (в милливольтах) соответствовала данным амперметра блока питания в амперах. Еще несколько раз проконтролируйте показания, меняя силу тока. Посредством этой приставки возможно мерить ток до 500А.

Преимущества и недостатки

Токоизмерительные клещи получили широкое распространение благодаря ряду преимуществ, что определяют выбор в их пользу, при необходимости иметь «на подхвате» соответствующее устройство:

Максимально возможная простота, размеры устройства и точность измерений.
Возможность использование для замеров в высоковольтных цепях и микротоков.
Принцип работы клещей позволяет создавать устройства различного дизайна и функционала.

Простота интеграции с другими электроизмерительными устройствами. К примеру, очень эффективными показали себя токовые клещи, совмещенные с мультиметром – границы возможностей для бытового применения у таких устройств очень сложно себе представить, так как они могут быть укомплектованы датчиком температуры и прочими «плюшками», расширяющими функционал.

Устройство максимальное простое в использовании его освоение даже на интуитивном уровне доступно любому человеку мало-мальски знакомому с основами электротехники.

Используя электроизмерительные клещи надо учитывать некоторые присущие таким устройствам недостатки:

Так как прибор реагирует на электромагнитное поле, то есть некоторая зависимость от положения провода внутри первичной обмотки (кольца) и его положения – желательно располагать клещи перпендикулярно измеряемому проводнику.
Чувствительное устройство может быть очень восприимчиво к токам наводки, которые могут возникать при наличии большого количества проводников рядом с измеряемым.
Простота схемы устройства открывает широкие возможности для изготовления некачественных клонов устройств зарекомендовавших себя производителей. Такие копии не комплектуются должными схемами защиты и точность их показаний оставляет желать лучшего.

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).