Токовые клещи (постоянного и переменного тока): что это такое, для чего нужны, основные отличия + как ими правильно пользоваться

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.

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».

Профессиональные токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока DT-3351

DT-3351 – предназначены для измерения постоянного и переменного тока. Клещи измеряют истинное среднеквадратичное значение (True RMS) переменного тока и напряжения. Клещи обладают различными дополнительными функциями, такими как измерение сопротивления, емкости, диодный тест и т.п. Также с помощью этих токовых клещей можно измерять пусковой ток двигателей, приборов освещения и т.д.

Характеристика:

• Защита от перегрузок EN 610101-1 CATIV 600V, CATIII 1000V
• Двойной пластиковый корпус
• Подсветка дисплея
• Измеряемый ток: переменный/постоянный
• Измерение среднеквадратичных значений True RMS
• Графическая шкала
• Диодный тест, прозвонка цепей
• Удержание показаний DATA HOLD
• Определение максимальных и минимальных значений MAX/MIN
• Захват пиковых значений PEAK
• Пусковой ток
• Установка нуля ZERO
• Автовыключение
• Индикация разряда батареи
• Раскрытие охвата 55 мм
• Бесконтактный детектор напряжения

Техническое описание:

• Разрядность шкалы: 40000 отсчетов
• Постоянный ток: 1500A: ±2.0%
• Переменный ток: 1500A: ±2.5%
• Постоянное напряжение: 750В: ±0.1%
• Переменное напряжение: 750В: ±0.8%
• Сопротивление: 40MΩ: ±0.5%
• Температура: 1000ºC: ±1.0%
• Емкость: 40мФ: ±3.5%
• Коэффициент заполнения: 10% – 95%: ±1.0%
• Частота: 40MГц: ±0.3%
• Пусковой ток: 1500A: ±2.5%
• Прозвонка цепей
• Диодный тест
• Размеры: 294 x 105 x 47 мм
• Вес: 536 г

Комплект поставки: прибор, щупы, руководство пользователя, кейс, термопара K-типа, элемент питания 9 В типа Крона.

Разновидности токовых клещей: определяемся что лучше

Токоизмерительные клещи выпускаются разных видов. Наиболее популярными являются цифровые модели, но встречаются также стрелочные устройства. Какие особенности имеют эти инструменты, выясним далее.

1. Стрелочные — их еще называют аналоговыми, так как в качестве отображающего дисплея используется стрелочный указатель. В конструкции стрелочных токоизмерителей применяется одновитковый трансформатор, к выводам которого подключен амперметр. Модели такого плана сейчас практически не встречаются в продаже, так как это устаревшие модификации. Достоинством таких устройств является возможность наглядного контроля измерительного процесса. Высокая чувствительность стрелочного указателя к механическим колебаниям приводит к искажению результатов, поэтому для предотвращения получения неверных значений, необходимо жестко зафиксировать прибор. Недостатком аналоговых приборов является необходимость пересчета получаемых результатов, умножив их на коэффициент преобразования.
2. Цифровые — они отличаются от стрелочных не только наличием ЖК-дисплея, но еще и отсутствием необходимости проведения перерасчетов. На дисплее отображаются уже готовые результаты. Большинство моделей имеют встроенную функцию отображения не только силы тока, но и мощности. В приборе заложен алгоритм закона Ома, по которому осуществляется автоматический расчет.
3. Высоковольтные — классические измерительные клещи предназначены для измерения силы тока в цепях с напряжением до 1000 Вольт. Однако специалисты используют также приборы для работы в сетях с напряжением выше 1000В. Такие клещи называются высоковольтными, и отличаются они от стандартных тем, что состоят из удлиненных рукояток с улучшенной изоляцией. Такая конструкция исключает необходимость приближения оператора к высоковольтным проводам. К тому же такие устройства предназначены для работы только в цепях с переменным напряжением.

Нужно отметить, что высоковольтные приборы классифицируют на виды по количеству рукояток. Они бывают:

• одноручные — имеют одну хорошо заизолированную рукоятку с рычагом для раскрытия магнитопровода (предназначены для работы с электроустановками напряжением до 1 кВ), а их основное преимущество — возможность пользоваться одной рукой;
• двуручные — обычно такие установки позволяют работать в сетях с напряжением от 2 до 10 кВ. Размер изолированной части составляет 38 см, а рукоятки — 13 см. Пользоваться ими необходимо двумя руками.

Это интересно! В конструкции многих измерительных клещей имеется такая клавиша, которая называется DATA HOLD. Многим интересно, для чего она нужна и какие задачи выполняет. Ее предназначение заключается в фиксации снятых показаний. К примеру, у вас получилось разместить внутри клещей провод, но при этом показания прибора не видны. Чтобы их зафиксировать, как раз и используется такая клавиша.

Рекомендации по выбору

Чтобы никто из работающих впоследствии не стал жертвой поражения током и виновником аварии на электроустановке, придерживайтесь следующих рекомендаций.

• За покупкой тококлещей обратитесь в специализированный магазин электротехники и электроники, где опытные консультанты вам подскажут, какие именно клещи подойдут для решения конкретных задач. Их опыт может предотвратить ошибки, последствия которых могут оказаться плачевными.
• В первую очередь определитесь, с каким именно током вы будете работать. Маркеры AC/DC указывают на то, что инструмент – универсальный, DC – только для постоянного тока на линии, AC – только для переменного.
• Определитесь, в каком диапазоне мощности вам предстоит работать. Возможно, ваш выбор – в цепях и на линиях с максимальной мощностью, скажем, до 25 кВт, тогда вам вряд ли понадобятся токовые клещи на мощность в 500 кВт, если в продаже есть изделие на 50-100 кВт.
• Определитесь, каков диаметр проводов, на которых замеряется мощность. Возможно, вы будете работать на проводах с сечением до 15 мм2, тогда вам ни к чему увеличенные клещи, где размер сечения достигает 50-100 мм2, если на имеющихся в продаже указан размер в 15-25 мм2.
• Если речь идёт о цифровых клещах или о модели устройства для постоянного тока, определитесь, как вам удобнее считать измеряемый ток: по показанию в миллиамперах, милливольтах или вольтах.
• Убедитесь, что материалы изолирующих ручек, покрытия клещей не проводят ток. Это должен быть высококачественный пластик, резина или композит.
• Проверьте гарантийный срок службы клещей, убедитесь, что в инструкции производитель указал параметры, диапазоны значений которых включают те, что вам нужны для безопасной и безаварийной работы.
• Воздержитесь от приобретения клещей по слишком высокой цене – не все их функции вам могут пригодиться.
• Если работа в основном производится в гаражно-бытовых условиях, а не на производстве, то отдайте предпочтение недорогим клещам, от которых требуется лишь успешное решение ваших конкретных задач. Клещи невысокого ценового диапазона оснащены функцией прозвонки линий и участков цепей.
• Избегайте дешёвых китайских подделок, в которых пластик сильно «запашит». В некоторых участках таких же клещей могут быть лишние щели и трещины в диэлектрическом покрытии.
• Если продавец имеет возможность протестировать прибор с токовыми клещами – убедитесь, что тот не превышает заявленную погрешность замеряемого тока, напряжения и сопротивления в тестовой линии.
• Если вам предстоит производить замеры и испытания в электроустановках, вокруг которых присутствует излишняя влажность, повышенная или излишне заниженная температура, выберите изделие, которое соответствует конкретным запросам.
• Ориентируйтесь на отзывы от реальных покупателей. Если вы подозреваете, что положительные отзывы могли быть написаны по заказу самого производителя с целью накрутить рейтинг изделия, ищите отзывы от других пользователей на похожих сайтах. Даже маркетплейс, на котором вы закажете такие клещи, не даст 100%-ю гарантию защиты от нереальных отзывов.
• Для тонких проводов применяются облегчённые клещи. Если ваша работа не предполагает контакт прибора с напряжением более чем 220 вольт, а потребляемые токи едва ли превышают 20 А, то воспользуйтесь облегчёнными клещами, по сечению провода припаянного к клешням, равным шунту амперметра в обычном мультиметре.
• Убедитесь, что в цифровом приборе батарейки (для питания мультитестера) заменяются легко и быстро.

Убедитесь, что прибор с клещами обеспечивает:

• замер бросков тока и напряжения при запуске мощных двигателей;
• автопереключение диапазонов измерений, что экономит время при замерах;
• если дисплей достаточно велик и подсвечен – это позволяет работать на линии даже ночью.

Принцип работы токоизмерительных клещей для постоянного тока

Как уже упоминалось, токовые клещи могут измерять не только переменный ток, но и постоянный

Такой способностью обладают далеко не все модели приборов, поэтому при их выборе важно обратить на это внимание. В токовых клещах для измерения постоянного тока принцип работы основан на эффекте Холла. Для этого в конструкции магнитопровода используется датчик Холла (или несколько датчиков)

Принцип работы в этом случае выглядит следующим образом:

Для этого в конструкции магнитопровода используется датчик Холла (или несколько датчиков). Принцип работы в этом случае выглядит следующим образом:

1. Датчик Холла представляет собой тонкую пластинку из полупроводникового материала, которая располагается перпендикулярно движению магнитного поля в проводнике.
2. На пластинку подается ток, что приводит к ее отклонению в поперечном направлении (за счет действия силы Лоренца).
3. При этом на концах пластины создается ЭДС, которая называется напряжением Холла.
4. Величина напряжения на пластинке соответствует значению тока в проводнике.

Схема работы токоизмерительных клещей с датчиком Холла представлена ниже.

Такая конструкция позволяет использовать инструмент не только для работы с постоянным током, но и переменным. К тому же, измеряемые значения получаются более точными, чем при работе с устройствами, не имеющие встроенного датчика Холла.

Это интересно! Токовые клещи подходят для измерения постоянного тока величиной до 1500А.

Как пользоваться токоизмерительными клещами

Если вы хотите измерить и узнать значение потребляемой электроэнергии в сетях 220 В (в квартире, доме), то можно расчитать по формуле:

P = A ⋅ V ⋅ cosφ

где, cosφ = 1

Пример: Вам нужно измерить нагрузку потребляемой электроэнергии вашей квартиры, дома или какого-нибудь электроприбора. Переключатель диапазонов ставим в положение АСА 200. Раскройте клещи и охватите один провод из дух (желательно фазу). Через мгновение прибор покажет какое то значение, например, 8 А.

По формуле вычисляем потребляемую мощность:

P = 8 ⋅ 220 ⋅ 1 = 1760 Вт = 1,76 кВт

Токоизмерительные клещи – это удобный специализированные устройства, которые позволяют быстро и легко осуществить замеры тока. На большинстве устройств имеется кнопка, которая отвечает за фиксацию полученного результата. Это упрощает работу в стесненных местах, где невозможно постоянно следить за дисплеем прибора.

Разновидности электроизмерительных клещей

Стоит понимать, что клещи можно использовать не только для снятия показаний силы тока. В зависимости от конструкции, они классифицируются на такие виды:

1. Фазометр — прибор, предназначенный для измерения угла сдвига фаз. Используется инструмент электриками, при помощи которого удается определить коэффициент мощности. Устройства бывают цифрового и электродинамического типа.
2. Ваттметры — предназначены для определения показаний мощности: активной и реактивной. Причем использовать их можно для работы не только в одно, но и в трехфазных цепях.
3. Амперметр-вольтметры — приборы, позволяющие измерять не только ток бесконтактным методом, но и напряжение.
4. Мегаомметры — служат для определения величины сопротивления провода на участке цепи или для проверки изоляции.

Использование тех или иных измерительных инструментов зависит от поставленных задач. Однако применение клещей позволяет произвести измерительные работы быстро, безопасно и с высокой точностью.

Полезные нюансы проведения измерений

Знание некоторых физических законов и особенностей строения прибора позволят расширить сферу его применения.

Если ток в проводнике очень маленький и тестер не может точно его определить, то можно «помочь» прибору, намотав проводник на одну из половинок клещей. В таком случае на дисплее отобразится сумма токов и чтобы узнать точное значение надо разделить полученный результат на количество витков.

Если ток больше того, что может показать тестер, то на дисплее отобразится единица. В таком случае надо выставить больший диапазон измерений и повторить замеры.

Обнаружить ток утечки получится и без поиска его наличия на заземляющем проводе (подсоединённому к корпусу прибора). Для этого можно воспользоваться способностью тестера показывать сумму токов нескольких помещенных в электроизмерительные клещи проводников. Если обхватить клещами сразу фазу и ноль, то на дисплее должен высветиться ноль, так как наведенные электромагнитные поля взаимно компенсируются (они должны быть одинаковыми по силе и различными по направлению). В случае наличия утечки, значения на дисплее будет отличным от ноля – если это так, то надо искать место пробоя изоляции на корпус.

Если на корпусе измерительного прибора есть кнопка «Hold», это поможет измерять ток в труднодоступных местах, к примеру, если тестером туда можно дотянуться, а дисплей при этом видно не будет. В таком случае надо обхватить токовыми клещами провод, нажать на эту кнопку и полученный результат зафиксируется на дисплее – теперь его можно посмотреть в удобном месте.

Популярные модели

Разница в цене может быть обусловлена как использованием раскрученного бренда, так и материалами, применяемыми для изготовления прибора. Рассмотрим самые востребованные токоизмерительные клещи из представленных на рынке РФ.

Mastech 266

Mastech модель M266

Существует три модификации этих токовых клещей M266, M266C и M266F. Дополнительные буквы С и F в названии моделей говорят о возможности измерения температуры и частоты. По форме, цвету и иным параметрам модели не отличаются.

Страна – производитель – Гонконг. Все токоизмерительные клещи серии М266 измеряют:

1. Переменный ток – до 1000 Ампер;
2. Переменное и постоянное напряжение – до 1000 Вольт;
3. Сопротивление – до 2 Мом;
4. Проверка диодов

Ко всем моделям поставляются качественные электрощупы с хорошим контактом в приборе. Удобная кнопка «Hold» для фиксирования показаний на экране под большим пальцем. Стоимость моделей:

M266 – 30$;

М266С (с термометром) – 31,50$;

М266F (с измерением частоты) – 31,50$.

Ресанта DT 266

Клещи Ресанта DT 266

Китайские токоизмерительные клещи низкого качества, имещие  ряд функциональных недостатков:

• Щупы быстро ломаются в местах соединения кабеля и штекера.
• Слабая пылезащита прибора приводит к загрязнению изнутри экрана. Если прибор используется в условиях повышенной запыленности – экран со временем становится нечитаемым.
• Люфт при раскрытии клещей со временем приводит к неточному соединению губок, а это приводит к неточностям в измерениях.
• Отсутствует подсветка экрана. Невозможно работать в помещении со слабым освещением.
• Погрешность прибора не соответствует заявленной и составляет около 5%, что недопустимо для такого мультиметра.
• Скорость реагирования очень низкая по сравнению с аналогами. Замер напряжения длится 2-5 секунд, замер силы тока – 6-8 секунд.
• Мелкие обозначения на передней панели прибора. Сложно разобрать что именно написано. Краска, с помощью которой нанесены обозначения легко стирается и через полгода работы переключать можно только по памяти или глядя на инструкцию

В целом, прибор предназначен для использования только в условиях высоких напряжений, где нет необходимости в высокой точности измерений:

1. Напряжение постоянное/переменное – 1000/750 вольт;
2. Прозвонка соединений;
3. Сопротивление – до 2Мом

Неоспоримым плюсом этой модели является цена 10,50$, но учитывая, что срок службы такого прибора не превысит одного года активной эксплуатации, а за это время вам придется пару раз покупать к нему дополнительные щупы – удовольствия от его использования вы не получите.

Fluke 376

Клещи Fluke 376 с датчиком iFlex

Один из лучших приборов в данном сегменте. Американское качество разительно отличается от всего остального, представленного на рынке. Высокая точность измерений (от 0,1%), защищенность от пыли и приспособленность к работе в экстремальных условиях делают эти клещи самыми популярными среди профессиональных электромонтажников.

Особенностью прибора является специальный датчик iFlex – который поставляется в стандартной комплектации. С его помощью можно проверить ток в тех кабелях, из за сечения или расположения которых их нельзя схватить клещами. Датчик подключается в разъем снизу.

Использование iFlex для измерений

Прибор снабжается качественными электрощупами, которые подключаются к тому же разъему. Дисплей белый, показания считываются легко, присутствует подсветка и кнопка Hold, «замораживающая» показания в нужный для вас момент. Измерения:

1. Переменный/постоянный ток – 1000 ампер;
2. Ток с помощью датчика iFlex – 2500 ампер;
3. Напряжение (переменное/постоянное) – 1000 вольт;
4. Частота 5 – 500 герц;

Работают клещи от двух пальчиковых батареек АА. Единственным их недостатком является высокая стоимость 244,30$, что конечно же, несравнимо с китайскими поделками, однако профессинальное качество прибора стоит таких денег.