Амперметр клещевой. Как пользоваться токоизмерительными клещами: видео с инструкцией

Назначение большинства электроприборов известно многим людям: практически все знают, что измеряют вольтметром, а что амперметром. Мало у кого возникнет вопрос: «Для чего нужен паяльник?» Однако, даже не у каждого электрика в инструментарии есть токовые клещи. Этот инструмент является очень полезным и способен сильно сократить время электротехнических работ. Дополнительно этот прибор можно использовать для измерения напряжения и частоты тока в цепи. С его помощью также можно измерить мощность в цепи, фактическую нагрузку в сети и даже осуществить проверку электросчетчиков, например, сверку показаний с фактическим потреблением. В этой статье описывается принцип работы инструмента и рассказывается как пользоваться токоизмерительными клещами (ТК) на примере моделей DT 266 FT и Fluke. Эта инструкция будет применима практически ко всем подобным устройствам.

Принцип работы

Как следует из названия ТК или клещи Дитце предназначены для измерения силы переменного тока в цепи без ее разрыва. В основе работы токоизмерительного инструмента лежит принцип простейшего трансформатора тока. В этом случае первичной обмоткой является шина или кабель с измеряемым током, а роль вторичной играет захват клещей, внутри которого расположена вторая многовитковая обмотка, намотанная на магнитопровод из ферромагнитного материала. Переменный ток в проводе (первичной катушке) создает переменное магнитное моле, силовые линии которого проходят через вторичную обмотку, возбуждая в ней ЭДС, пропорционально величине тока в первой катушке. Таким образом, измеряя возникающую ЭДС, можно найти силу тока в первой катушке (проводе).

Конструкция

Современные токоизмерительные клещи вне зависимости от производителя и модификации содержат следующие элементы: магнитопроводы с подвижной скобой-рычагом, переключатель диапазонов измерений, экран, выходные разъемы для щупов (в этом случае клещи могут быть использованы как обычный мультиметр) и кнопку фиксации токовых измерений (фото ниже).

Рисунок 1 – ТК S-line DT 266 FT

Большинство современных токовых измерителей также включают в себя внутренний трансформатор с диодным мостом. В этом случае выводы вторичной обмотки подключаются через шунт. В зависимости от диапазона измеряемых сил токов, токовые клещи могут быть одноручными (для напряжений до 1000 В) и двуручными с дополнительными изолированными ручками (для напряжений от 2 до 10 кВ включительно). Токоизмерительные устройства, предназначенные для измерений более 1 кВ, имеют длину изолятора на менее 38 см, а рукояток – не менее 13 см.

Как правило, на корпусе прибора указывается категория безопасности и максимальный измеряемый ток. Например:

• CAT III 600 V – это означает, что прибор защищен от кратковременных бросков напряжения внутри оборудования при эксплуатации в стационарных сетях с напряжением до 600 В.
• CATIV 300 V – это означает, что прибор защищен от бросков напряжения внутри оборудования первичного уровня электроснабжения напряжением до 300 В. Примером такого оборудования может служить обычный электрический счетчик.

Правила безопасности при работе

Токоизмерительные клещи разрешается использовать только в закрытых помещениях или на открытых пространствах в сухую погоду. Измерять силу тока можно как на кабелях, покрытых изоляцией, так и на оголенных. Перед использованием человеку необходимо надеть защитные перчатки, а под ноги подложить диэлектрическое основание и надеть специальные ботинки.

Порядок измерений

Как правило, использование токоизмерительных клещей не вызывает особых трудностей. Перед тем, как пользоваться инструментом, стоит уделить большое внимание технике безопасности, о чем было сказано ранее.

Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами:

1. Установить требуемый диапазон на переключателе.
2. Нажать на кнопку раскрытия магнитопровода.
3. Обхватить одиночный проводник в сети переменного или постоянного тока (если такая возможность поддерживается прибором).
4. Расположить токовые клещи перпендикулярно направлению провода.
5. Снять показания с дисплея.

Часто трудность использования токоизмерительных клещей заключается в выделении одиночного проводника: при попытке снять показания с обычного кабеля, идущего из розетки, на экране должен высветиться ноль. Это происходит потому, что токи фазного провода и нулевого проводника равны по величине и противоположны по направлению. Следовательно, магнитные потоки, создаваемые ими взаимно компенсируются. Если же токовые показания отличны от нуля, то это свидетельствует о наличии , величина которой равна полученному значению. Поэтому для измерений нужно найти место, где провода разделяются и выделить одиночную жилу. В качестве такого места можно использовать распределительный щит или место подключения фазового провода к автоматическому выключателю. Тем не менее это не всегда можно сделать, что ограничивает область применения токоизмерительных клещей.

Если в процессе измерений на экране высвечивается единица, то это говорит о том, что значение силы тока в проводе находится за пределами диапазона измерений. В этом случае необходимо увеличить диапазон токовых измерений с помощью переключателя. При проведении измерений в труднодоступных местах можно использовать кнопку Hold. С ее помощью можно зафиксировать результат последнего измерения и посмотреть его, убрав клещи. Нажав на Hold второй раз, можно сбросить значение.

Наглядно увидеть, как работать токоизмерительными клещами, Вы можете на видео инструкции ниже:

Правильное использование инструмента

Полезная «хитрость»

Если требуется измерить малое значение силы тока, то необходимо сделать несколько витков провода на разомкнутом магнитопроводе, а переключатель диапазонов установить на минимум. После этого необходимо снять показания, а для определения фактического значения разделить полученное число на количество намотанных витков.

Пример использования

Приведем пример того, как пользоваться токоизмерительными клещами при измерении нагрузки в сети 220 В, например в квартире. В этом случае переключатель необходимо установить в положение AC 200. Далее необходимо токовыми клещами обхватить изолированный проводник и снять показания. После этого полученную величину силы тока нужно умножить на напряжение в сети 220 В. Например, если прибор показывает 5 А, то потребляемая мощность в сети составит P = U * I = 5 * 220 = 1100 Вт или 1.1 кВт. Полученное значение можно использовать для проверки работы приборов учета электроэнергии.

Напоследок предлагаем просмотреть видео, на котором наглядно показывается, как пользоваться токовыми клещами DT-266 и Fluke 302+, достаточно популярными на сегодняшний день:

Нравится(0 ) Не нравится(0 )

В статье рассматривается устройство токовых клещей, их использование для измерения переменного и постоянного тока без разрыва электрической цепи, приводятся методики осуществления измерений, сравнение наиболее распространенных моделей, рекомендации по выбору.

Зачем нужны клещи токовые

Провести измерение протекающего по проводникам переменного или постоянного тока не разрывая электрическую цепь, можно только с помощью токовых клещей. Это позволяет контролировать потребляемую различными установками и приборами силу электрического тока без остановки работы оборудования и выполнения дополнительных монтажных работ. Благодаря этой особенности токовые клещи являются вторым по востребованности после мультиметра прибором в арсенале профессионального электрика.

Наиболее распространенная конструкция токовых клещей:

1. Магнитопровод в форме клещей.
2. Кнопка раскрытия магнитопровода.
3. Переключатель методики измерения.
4. Электронный дисплей.
5. Гнезда для подключения щупов.
6. Кнопка фиксации в памяти прибора результатов измерения.

Методы измерения

Для изготовления токочувствительной части данного прибора используется два типа чувствительных элементов, выполненных на базе датчика Холла или специального трансформатора. В зависимости от типа анализатора, токовые клещи могут измерять либо переменный и постоянный, либо только переменный ток. Рассмотрим принцип их работы боле подробно.

Токовые клещи переменного тока

Данные токовые клещи являются наиболее распространенными, что связано с простотой их конструкции и низкой стоимостью. Принцип их работы основан на использовании эффекта трансформаторного усиления сигнала.

1 — электрическая цепь; 2 — проводник; 3 — трансформатор; 4 — амперметр ; 5 — магнитопровод

Измерение производится очень просто:

1. В раздвижной магнитопровод заводится проводник, на котором необходимо измерять ток.
2. Этот проводник для намотанной на магнитопровод катушки является первичной обмоткой трансформатора.
3. В зависимости от величины переменного тока, протекающего через проводник, будет изменяться напряжение на выходе измерительного элемента.

Токовые клещи постоянного тока

Данные приборы появились после обнаружения так называемого эффекта Холла — изменение напряженности магнитного поля в проводнике, через который протекает электрический ток, способствующий формированию в точке измерения потенциала, соответствующего величине приложенного к полупроводнику магнитного потока. На базе этого эффекта разработан специальный датчик, чувствительный как к переменному, так и постоянному магнитному полю.

1 — магнитопровод; 2 — основной ток; 3 — проводник; 4 — датчик Холла; 5 — выходной ток; 6 — компенсационная катушка

Дополнительным преимуществом использования датчика Холла является его быстродействие, что позволяет использовать приборы, построенные на его базе, для выявления коротких бросков тока.

Измерение токовыми клещами

Существует несколько методов измерения протекающего через проводник тока.

Измерение тока, протекающего по одному проводнику

Это наиболее распространенный способ измерения. Проводник заводится в магнитопроводные клещи, которые располагаются под прямым углом к плоскости проводника. На приборе выставляется требуемый диапазон измерения. Величина измеренного тока будет выведена на экран прибора.

Одновременное измерение тока, протекающего по нескольким проводникам

Если в магнитопровод токовых клещей завести сразу несколько проводников, то прибор измеряет разностную величину протекающего по ним тока. Например, если для сети 220 В производить одновременное измерение тока на «фазе» и «нуле» одной цепи, то прибор покажет ток утечки в нагрузке.

Усиление слабых сигналов

Для измерения малых величин тока допускается усиливать подаваемый на датчик сигнал за счет намотки проводника на магнитопровод прибора. При этом реальное значение протекающего по нему тока определяется путем деления полученного на индикации прибора значения тока на количество сделанных проводом витков.

Токовые клещи с цифровой индикацией

Большинство современных приборов выпускаются с микроконтроллерной системой обработки сигналов, это позволяет упростить считывания показаний прибора, использовать автоматическую калибровку диапазона измерения, организовать запись измеренной величины тока в память прибора.

Достоинства:

• прост в обращении.

Недостатки:

• низкая точность измерения тока, отличающегося по форме от синусоиды.

Токовые клещи для подключения к мультиметрам и осциллографам

Данная разновидность измерительных приборов используется для расширения возможностей уже имеющихся приборов (мультиметров, осциллографов и т. д.). Основной их особенностью является отсутствие на корпусе прибора индикации измеряемого сигнала.

Дополнительные возможности токовых клещей

Поскольку в составе цифровых токовых клещей уже есть АЦП, использующийся для обработки аналоговых сигналов, большинство производителей делают данный прибор универсальным, добавляя в него возможность измерения напряжения и сопротивления цепи, температуры и т. д.

Многие приборы сочетают в себе возможности полноценного мультиметра и токовых клещей, при этом их стоимость лишь незначительно выше аналогов, но на порядок дороже аналогичных по классу мультиметров.

Осуществляя выбор токовых клещей, необходимо определиться с их возможностями (измерение переменного или переменного и постоянного тока), формой (приставка или полноценный прибор, спецформа и т. д.), с необходимой точностью измерения, диапазоном рабочих частот, наличия у прибора нужных для работы дополнительных функций. Только сопоставив желаемый функционал и финансовые возможности, можно сделать приобретение наиболее практичного и удобного прибора.

Влад Тараненко, рмнт.ру

Предназначены для измерения электрических величин - тока, напряжения, мощности, фазового угла и др. - без разрыва токовой цепи и без нарушения ее работы. Соответственно измеряемым величинам существуют клещевые амперметры, ампервольтметры, ваттметры и фазометры.

Наибольшее распространение получили клещевые амперметры переменного тока, которые обычно называют токоизмерительными клещами . Они служат для быстрого измерения тока в проводнике без разрыва и без вывода его из работы. Электроизмерительные клещи применяются в установках до 10 кВ включительно.

Простейшие токоизмерительные клещи переменного тока работают на принципе одновиткового трансформатора тока, первичной обмоткой которого является шина или провод с измеряемым током, а вторичная многовитковая обмотка, к которой подключен амперметр, намотана на разъемный магнитопровод (рис. 1, а).

Рис. 1. Схемы токоизмерительных клещей переменного тока: а - схема простейших клещей с использованием принципа одновиткового трансформатора тока, б - схема, сочетающая одновитковый трансформатор тока с выпрямительным устройством, 1 - проводник с измеряемым током, 2 - разъемный магнитопровод, 3 - вторичная обмотка, 4 - выпрямительный мостик, 5 - рамка измерительного прибора, 6 - шунтирующий резистор, 7 - переключатель пределов измерений, 8 - рычаг

Для охвата шины магнитопровод раскрывается подобно обычным клещам при воздействии оператора на изолирующие рукоятки или рычаги клещей.

Переменный ток, проходя по токоведущей части, охваченной магнитопроводом, создает в магнитопроводе переменный магнитный поток, индуктирующий электродвижущей силой (ЭДС) во вторичной обмотке клещей. В замкнутой вторичной обмотке ЭДС создает ток, который измеряется амперметром, укрепленным на клещах.

В современных конструкциях токоизмерительных клещей применяется схема, сочетающая трансформатор тока с выпрямительным прибором. В этом случае выводы вторичной обмотки присоединяются к электроизмерительному прибору не непосредственно, а через набор шунтов (рис. 1, б).

Электроизмерительные клещи бывают двух типов: одноручные для установок до 1000 В и двуручные для установок от 2 до 10 кВ включительно.

Электроизмерительные клещи имеют три основные части: рабочую, включающую магнитопровод, обмотки и измерительный прибор, изолирующую - от рабочей части до упора, рукоятки - от упора до конца клещей.

У одноручных клещей изолирующая часть служит одновременно рукояткой. Раскрытие магнитопровода осуществляется с помощью нажимного рычага. Электроизмерительные клещи для установок 2 - 10 кВ имеют длину изолирующей части не менее 38 см, а рукояток - не менее 13 см. Размеры клещей до 1000 В не нормируются.

Правила пользования клещами. Электроизмерительные клещи могут применяться в закрытых электроустановках, а также в открытых в сухую погоду. Измерения клещами допускается производить как на частях, покрытых изоляцией (провод, кабель, трубчатый патрон предохранителя и т.п.), так и на голых частях (шины и пр.).

Человек, производящий измерение, должен пользоваться диэлектрическими перчатками и стоять на изолирующем основании. Второй человек должен стоять сзади и несколько сбоку оператора и читать показания приборов электроизмерительных клещей.

Электроизмерительные клещи типа Ц20 с раздвижным магнитопроводом и выпрямитель цыц прибором относятся к измерительным трансформаторам тока. Эти клещи позволяют при охвате магнитопроводом проводника с переменным током частоты 50 Гц измерять ток ток в пределах от 0 до 600 А. Здесь первичной обмоткой является сам проводник с током, возбуждающим в замкнутом ферромагнитном магнитопроводе переменный магнитный поток, который наводит во вторичной обмотке ЭДС, где включен электроизмерительный прибор.

Ток, измеряемый прибором, прямо пропорционален току в охваченном клещами проводнике и отсчитывается по шкале с делениями от 0 до 15, если рычажный переключатель клещей установлен в положение 15, 30 или 75 А, либо по нижней шкале с делениями от 0 до 300, когда этот переключатель находится в положении 300 (300 А).

Электроизмерительные клещи типа Ц20 позволяют также измерять переменное напряжение до 600 В частоты 50 Гц, для чего их зажимы присоединяют проводниками к тем точкам электрической цепи, между которыми измеряется напряжение, а рычажный переключатель ставится в положение 600 В, при котором вторичная обмотка трансформатора тока замыкается накоротко.

Электроизмерительные клещи: а - тока, б - мощности

Электроизмерительные клещи типа Д90 с раздвижным ферримагнитным магнитопроводом и ферродинамическим прибором дают возможность измерять активную мощность без разрыва цепи тока путем охвата ими проводника с током и присоединения прибора двумя проводниками со штепсельными вилками к напряжению сети.

Клещи предназначаются для измерения при двух номинальных напряжениях - 220 и 380 В частоты 50 Гц и соответственно трех номинальных значениях токов - 150, 300, 400 А или 150, 300, 500 А, что даст при номинальном коэффициенте мощности Cosφ =0,8 соответствующие номинальные пределы измерения активной мощности: 25, 50, 75 кВт и 50, 100, 150 кВт.

Отсчеты в пределах измерений 25, 50, 100 кВт производятся по верхней шкале 0 - 50, а с пределах 75, 150 кВт - по нижней шпале 0 - 150. Переключение напряжений осуществляется штепсельными вилками, из которых одна вставляется в генераторное гнездо с маркировкой «*»: а другая - в гнездо с отметкой 220 или 380 В.

Переключение пределов измерения по току производится рычажным переключателем, который устанавливают в одно из шести положений, отвечающих величинам номинального напряжения сети и номинального значения измеряемой активной мощности.

Электроизмерительными клещами типа Д90 можно измерять активную мощность в трехфазных цепях, для чего необходимо магнитопроводом охватить линейный провод, а обмотку напряжения подключить на соответствующее линейное или фазное напряжение. При симметричном режиме достаточно измерить мощность одной фазы и результат измерения умножить на три, а при несимметричном режиме выполнить поочередное измерение соответствующих мощностей согласно схемам двух или трех приборов и полученные результаты алгебраически сложить.

Погрешность измерения при пользовании электроизмерительными клещами типов Ц20 и Д90 не превышает 4% данного предела измерения при любом положении самих клещей, так и проводника в окне магнитопровода.

Необходимость измерения электричества возникает не только у работников соответствующего профиля, но и у обычных людей. В этом случае становятся незаменимыми клещи электроизмерительные, отличающиеся удобством и простотой использования.

Разновидности

Данный инструмент позволяет произвести замеры практически всех электрических параметров, к примеру напряжения или тока. При этом в процессе не изменяется работа сети, и не происходит ее разрыв. Устройства разделяются на несколько видов в зависимости от измеряемых величин:

• ампервольтметр;
• ваттметр;
• амперметр;
• фазометр;
• омметр.

Наибольшей популярностью пользуются токоизмерительные клещи, необходимые для определения переменного тока в проводнике. Они учитывают физические процессы который имеет две обмотки. Первая представляет собой шину с измеряемыми параметрами, а вторая имеет соединение со специальным магнитопроводом.

Для чего предназначены электроизмерительные клещи

В первую очередь они используются для вычисления нагрузки сети. В однофазном варианте работы производятся в следующей последовательности: на входящем проводнике осуществляются замеры, полученные параметры умножаются на напряжение в сети и косинус межфазного угла (при отсутствии реактивной нагрузки он равен единице).

Также при помощи подобного инструмента можно определять мощность электрооборудования или бытового устройства. Вычисляется результат по формуле, в которой должно учитываться значение тока на определенном участке цепи.

Кроме этого, токоизмерительные клещи подходят для проверки приборов электроучета, в частности выяснения корректности их функционирования. Так можно узнать, нет ли расхождений в показаниях счетчика и фактическом энергопотреблении.

Конструкция

Главными элементами инструмента является рабочая часть, производящая измерения, обмотка и магнитопровод. Последний представляет собой рукоять, между ним и рабочим элементом находится обмотка, выступающая в качестве изоляции. Такую конструкцию имеют все агрегаты независимо от специфики работы и измеряемого напряжения. Стоит отметить, что в одноручных инструментах рукоять отсутствует, ее функции выполняет изолирующее соединение.

Электроизмерительные и изолирующие инструменты разделяются на два вида в зависимости от того, для чего предназначены электроизмерительные клещи, то есть от мощности сети. Двуручные устройства подходят для работ с напряжением до 10 кВ, в то время как предел одноручных составляет 1 кВ. Первый вариант обеспечивает измерение без размыкания электросети, при этом показатели должны соответствовать установленным нормативам: длина ручек должна быть более 13 см, а изолирующая деталь составлять не менее 38 см. К оборудованию, используемому для маломощных сетей, не предъявляются подобные требования.

Правила использования

Для начала нужно раскрыть инструмент и взять им один кабель, который может иметь любую фазу. После закрытия на экране высвечиваются параметры определяемой величины. Если нужно произвести замеры в месте с усложненным доступом, можно воспользоваться специальной кнопкой, предназначенной для фиксации показаний. То есть величины будут отображаться на экране даже после отсоединения от проводника. Использование возможно на установках любого вида, как закрытого, так и открытого. Измерения на открытом воздухе должны производиться только при условии подходящих погодных условий и отсутствии осадков.

Работа с электроизмерительными клещами осуществляется только при оснащении специальными диэлектрическими перчатками. Также человеку, занимающемуся произведением замеров, необходимо находиться на поверхности, обладающей изолирующими функциями. Инструмент подлежит систематической проверке в случае интенсивного использования, она основана на высоком уровне напряжения и производится раз в два года. При покупке устройства для работ в домашних условиях нужно обратить внимание на наличие проверки изготовителем, которая указывается на специальном штампе. Несмотря на то что клещи электроизмерительные доступны каждому человеку, необходимо проявлять осторожность при использовании этого инструмента и соблюдать установленные правила. Желательно, чтобы замеры производились двумя людьми - один занимается снятием параметров, а другой считывает и записывает итоговые значения.

Как выбрать

Качественные материалы, используемые для изготовления, - это главный параметр выбора. На современном рынке представлено множество бюджетных инструментов китайского производства, но они, как правило, произведены из резины и пластмассы низкого качества и имеют характерный резкий запах.

Стоимость таких изделий небольшая, так же как и срок службы. При этом, если нужны клещи электроизмерительные цифровые для бытового применения, не стоит выбирать приборы с обширным перечнем функций и возможностей использования, так как большая часть из них останется невостребованной, а цена на них достаточно высокая. Оптимальным вариантом станет устройство, производящее замеры вольтажа, сопротивления и силы тока.

Подготовка к использованию

Работы могут производиться в токоведущих элементах как с изоляцией, так и без нее. Клещи электроизмерительные перед использованием должны быть тщательно осмотрены на наличие неисправностей, после чего рукоять и изолирующий элемент необходимо протереть чистой сухой тканью. Также во время осмотра нужно обратить внимание на стыки деталей магнитопровода: на них не должно быть следов коррозии и загрязнений, а изолирующая часть должна иметь равномерное покрытие без видимых повреждений. Стоит отметить, что частицы ржавчины на магнитопроводе снизят плотность прилегания его элементов, в итоге результаты измерений окажутся неверными. Как было указано ранее, неотъемлемым дополнением к инструменту являются

Что нужно знать

В процессе измерения клещи электроизмерительные необходимо держать на вытянутых или согнутых руках, при этом они не должны касаться заземленных и токоведущих кабелей. Это необходимо для обеспечения безопасности и предотвращения случайного соприкосновения рук оператора с токоведущими частями.

Для изготовления изолирующей детали и рукояти используются специальные материалы. Рабочая часть может иметь металлическую основу или же производиться из изоляционного материала. Если для изготовления губок использовалась сталь, то на них должны быть закреплены накладки, предотвращающие повреждение патрона предохранителя в процессе проведения манипуляций.

Смена предохранителей без снятия напряжения выполняется в защитных очках. Перед применением клещи осматривают для проверки их исправности и целостности лакового покрытия изолирующих частей.

Особенности

На клещи электроизмерительные цена может варьироваться в зависимости от качества изготовления, имеющихся функций и конструкции. В среднем такой инструмент обойдется в сумму в пределах 3000-4000 рублей.

Со стороны ручек на изолирующем элементе присутствует ограничитель в виде упора или кольца, диаметр которого на 10-15 мм превышает размер рукояти. Рабочая деталь должна иметь эргономичную форму, обеспечивающую плотное сжатие электрозащитных средств и патрона предохранителя. определяются удобством пользования.

ТОКОВЫЕ КЛЕЩИ

Современный метод измерения напряжённости электрического или магнитного поля.

Введение

Клещеобразные токовые датчики разработаны для расширения возможностей измерения цифровых мультиметров, измерителей параметров мощности, осциллографов, портативных осциллографов, регистрираторов или самописцев, и других разнотипных инструментов. При тестировании клещи смыкаются вокруг проводника тока для проведения бесконтактного измерения без разрыва цепи. Выходные значения в виде напряжения или тока прямо пропорциональны измеряемому току. Это дает возможность проводить измерения и выводить значения на дисплей приборов с небольшим диапазоном входных значений напряжения и тока.

При измерениях проводник тока не разрывается и остаётся электрически изолированным от входов измерительного прибора. В результате чего низковольтные входы могут быть переведены в третье состояние (с высоким импедансом) или заземлены. Для выполнения измерения с помощью токового датчика нет необходимости прерывать подачу питания, что устраняет простои, обходящиеся подчас очень дорого.

Измерение действительных среднеквадратических значений, в диапазоне частотных характеристик датчика, возможно при использовании токового датчика CHAUVIN ARNOUX с мультиметром RMS, предназначенным для измерения среднеквадратических значений. В большинстве случаев измерение среднеквадратических значений ограничивается не возможностями данных токовых датчиков, а приборами к которым они подключены. Наилучшие результаты измерения обеспечиваются при применении датчиков обладающих высокой точностью, хорошей частотной характеристикой, при минимальном сдвиге фаз.

CHAUVIN ARNOUX предлагает широкий выбор токовых датчиков для измерения постоянного (DC) и переменного (AC) тока. Несколько токовых датчиков CHAUVIN ARNOUX имеют патенты на их уникальную схему и дизайн.

Токовые датчики для измерения переменного тока.

Принцип работы

Токовый датчик для измерения параметров переменного тока может рассматриваться как разновидность простого трансформатора тока. Трансформатор (рис.1) по существу имеет две катушки на общем железном сердечнике. Напряжение I1подаётся на катушку В1, наводя через общий сердечник напряжение I2 на катушке В2. Число витков на каждой катушке и значение напряжения имеют отношение по формуле:

N1 x I1 = N2 x I2, где N1 и N2 это число витков на каждой катушке. Из этого отношения следует: I2 = N1 x I1/N2 и I1 = N2 x I2/N1.

Рисунок1

Тот же самый принцип используется в токовом датчике (рис. 2). На замкнутом магнитопроводе в виде клещей замкнутых на проводнике, находится катушка B2 , по которой протекает электрический ток I1.

В1 это просто проводник, на котором пользователь проводит измерения, при количестве обмоток, образуемых проводником - равным единице. Токовый датчик замкнутый вокруг проводника вырабатывает выходной ток, значения которого определяются количеством витков на катушке В2, по формуле:

I2 (выход датчика) = (N1 / N2) x I1, где N1 = 1 или, иначе, Выходное зачение датчика = I1/N2 (где N2 это число витков на катушке датчика).

Часто бывает очень трудно измерить I1 непосредственно, так как значение силы тока слишком велико, чтобы подавать его непосредственно на цепь измерительного прибора, или просто потому, что недопустимо разрывать цепь. Для обеспечения приемлемого выходного значения на катушке датчика размещается большое количество витков.

Рисунок 2

Количество витков на катушке датчика в большинстве случаев имеют кратные значения (например, 100, 500 или 1000).

Если N2 равно 1000, в этом случае клещи имеют соотношение N1/ N2 или 1/1000, которое обозначается как 1000:1. Ещё один способ выразить соотношение это сказать что выходное значение датчика 1 мА/А - выходное значение 1 мА (I2) для 1А (или 1А@1000А) появляющееся на дисплее датчика. Существует множество других возможных соотношений: 500:5, 2000:2, 3000:1, 3000:5 и так далее - для различного применения. В большинстве случаев токовый датчик используется с цифровым мультиметром. Рассмотрим для примера токовый датчик с соотношением 1000:1 (модель C30) с токовым выходом и соотношением 1мА/A.

Данное соотношение означает, что ток, протекающий через захваты токовых клещей преобразуется в ток на выходе следующим образом:

Выход датчика подключается к цифровому мультиметру, в режиме измерения переменного тока в соответствующем диапазоне значений для преобразования выходного сигнала датчика. Затем, для определения параметров тока в проводнике необходимо умножить показания мультиметра на соотношение датчика (например, значение 150 мА в диапазоне измерения 200 мА соответствует силе тока 150 мА x 1000 = 150 A в измеряемом проводнике).

Токовые клещи могут использоваться и с другими приборами измеряющими ток в диапазоне, соответствующем выходу датчика, если данные измерительные приборы имеют требуемое входное сопротивление (см. рис. 3).

Рисунок 3

Токовые датчики могут также иметь выходы как по току так и по напряжению, для осуществления измерений тока приборами имеющими только входы по напряжению (регистрирующие устройства, осциллографы и т.д. рис. 4 и 5).

Рисунок 4

Рисунок 5

Это просто осуществить согласованием токового выхода датчика с датчиком, имеющем на выходе напряжение (модель Y4N или Mini1). В этих случаях напряжение на выходе датчика в мВ пропорционально измеряемому току (напр. 1мВ/А переменного тока).

Токовые клещи для измерения параметров постоянного и переменного тока

Принцип работы (эффект Холла)

В отличие от традиционных преобразователей переменного тока, измерение параметров переменного и постоянного тока часто осуществляется посредством измерения напряжённости магнитного поля созданного проводником тока в полупроводниковом кристалле в соответствиис эффектом Холла.

Когда тонкий полупроводник (рис. 6) располагается под прямым углом к магнитному полю (B), и на него подаётся ток (Id), на концах полупроводника возникает напряжение (Vh). Это напряжение известно как напряжение Холла, в честь американского учёного Эдвина Холла, который первым открыл это явление.

Рисунок 6

Когда ток возбуждения (Id) в устройстве Холла поддерживается постоянным, напряжённость магнитного поля (B) является прямо пропорциональной току в измеряемом проводнике. Таким образом, выходное напряжение (Vh) соответствует данному току. Подобная схема имеет два важных преимущества для измерения параметров тока:

• Первое, так как напряжение Холла не зависит от изменения направления магнитного поля, а только от значения его напряжения то данное устройства может быть использовано для измерения постоянного тока.
• Второе, когда напряжение магнитного поля изменяется вследствие изменения тока в проводнике, реакция на изменение происходит мгновенно. Таким образом, форма электромагнитной волны переменного тока может быть определена и измерена с высокой точностью и небольшим сфазовым сдвигом.

Базовая конструкция датчика в виде токовых клещей в показана на рис. 7 (примечание: используется один или два генератора Холла в зависимости от типа токового датчика).

Рисунок 7

Большинство токовых датчиков CHAUVIN ARNOUX, для измерения переменного и постоянного тока, разработаны на принципе рассмотренн ом выше, с использованием запатентованной электронной схем объединяющей в себе преобразование сигнала для передачи на линейный выход и цепь компенсации температуры.

Токовые датчики имеют широкий динамический диапазон и частотную характеристику, а также выходной линейный сигнал высокой точности. Они могут применяться во всех областях измерения тока до 1500 A. Постоянный ток может быть измерен без дорогих, мощных шунтов. Переменный ток частотой до нескольких килогерц может быть измерен с точностью требуемой для измерения сложных сигналов, а также для измерения среднеквадратических значений.

Выходной сигнал токового датчика в милливольтах мВ (мВ DC при измерении постоянного тока, и мВ AC при измерении переменного тока), выход датчика может быть подключен к большинству приборов, имеющих вход для измерения напряжения, как мультиметр, осциллограф, портативный осциллограф, самописец и т.п.

CHAUVIN ARNOUX также предлагает различные решения для измерение постоянного тока, такие как К1 и К2, разработанные для измерения постоянного тока с очень небольшим значением, использующие технологии с насыщенным магнитным полем.

Датчики для переменного и постоянного тока позволяют измерять и выводить на дисплей действительные среднеквадратические для значения для AC или AC+ DC.

Измерение переменного и постоянного тока:

Подключите датчик к измерительному прибору.

Выберите функцию и диапазон измерения.

Замкните датчик вокруг одного провода.

Считайте значение тока в проводнике.

Пример:

Рисунок 8

Измерение переменного тока (АС): модель датчика тока: Y2N

Соотношение:1000:1
Выходной сигнал:1 мА AC/ A AC .
Мультиметр: установите диапазон измерения 200 мА AC (переменного тока).
Считываемое значение на мультиметре: 125 мА АС
Сила тока в проводнике: 125 мА x 1000 = 125 A AC

Измерение постоянного тока (DC): модель датчика тока: PAC 21

1 мВ DC/A DC (датчик Холла)
Показания на приборе:160 мВ DC
Сила тока в проводнике:160 A DC

Измерение переменного тока AC: модель датчика: PAC 11

Выход -1 мВ AC/A AC
(датчик Холла)
Мультиметр: установлен диапазон измерения 200 мВ AC.
Показания на приборе:120 мВ AC
Сила тока в проводнике:120 A AC

Измерение постоянного тока DC: микродатчик К1.

Выход:1 мВ/мА
Мультиметр: установлен диапазон измерения 200 мВ DC.
Показания измерительного прибора: 7.4 мВ DC
Сила тока в проводнике:7.4 мА DC

Измерение малых значений тока, измерение на петлях из проводника, измерение тока утечки и другие измерения

Для измерения малого тока предлагается большое число датчиков, например К1 и К2 имеют чувствительность 50 мА DC, а модель K2 может быть использована для измерения на кольцах из проводника с ток ом 4-20 мА. Имеется специальный раздел каталога для датчиков, измеряющих малые значения тока.

Пример:
петля 4-20 мА
Модель датчика K2
Выход: 10мВ/мА
Мультиметр: установите диапазон измерения 200 мВ DC.
Показание мультиметра:135 мВ DC (постоянного тока).
Сила тока в петле:13.5 мА DC (постоянного тока).

Если измеряемое значение слишком мало, для использования датчика или для увеличения точности измерения можно замкнуть клещами несколько петель проводника тока. Значение тока определяется отношением показания прибора к количеству витков проводника охваченных токовыми клещами (показания прибора необходимо разделить на количество витков замкнутых клещами).

Пример:
Модель датчика: С
Соотношение:1000:1
Цифровой универсальный измерительный прибор: установите диапазон измерения 200
мА AC.
Сделайте 10 петель из проводника и замкните вокруг их токовые клещи.
Показание измерительного прибора:60 мА AC
Сила тока в проводнике: 60 мА x 1000 /10 = 6000 мА = 6 A

Рисунок 9

Когда токовые клещи замкнуты вокруг двух проводников с различной полярностью, прибор будет показывать разницу значений тока двух проводников. Если значения равны прибор будет показывать нулевое значение (рис. 10). Если прибор показывает значение отличное от "0", то прибор показывает значение утечки тока для данной нагрузки.

Рисунок 10

Для измерения малых значений тока или для измерения утечки необходимо использовать токоизмерительные клещи предназначенные для измерения небольших значений, как, например модель В2.

Ток утечки на землю может быть измерен непосредственно при использовании следующей простой модели (рис. 11).

Рисунок 11

Пример : рис. 11.

Модель датчика Miniclamp 1
Соотношение:1 мВ/мА AC
Мультиметр: установите диапазон измерения 200 мВ AC.
Показание измерительного прибора:10 мВ AC
Ток утечки:10 мА AC.

Выбор датчика тока.

Ответ на следующие вопросы поможет Вам выбрать токовый датчик для соответствующего применения.

1. Определите тип измеряемого тока: переменный или постоянный ток (датчики, предназначенные для измерения постоянного тока, имеют обозначение AC/DC (переменный/постоянный), так как они могут измерять значения, как для переменного, так и для постоянного тока).

2. Определите наибольшее и наименьшее значение. Определите подходит ли точность измерения в нижнем диапазоне или выберите токовый датчик для малых значений тока. Многие датчики имеют высокую точность измерения в верхнм диапазоне. Некоторые же предназначены для измерения небольших значений переменного или постоянного тока.

3. Какой диаметр провода необходимо охватить клещами? Этот параметр определяет необходимый размер токовых клещей.

4. Какой тип выхода датчика необходим Вам или в каких единицах будет выполняться измерение (мА, мВ, AC, DC, и т.п.)? Убедитесь, что входной импеданс измерительного прибора соответствует техническим требованиям.

Другие факторы, которые Вам необходимо учесть.

• Какое значение напряжения для проводника, на котором выполняется измерение?
  Датчики CHAUVIN ARNOUX не должны использоваться для напряжений выше 600 В (смотрите технические требования).
• Какой тип выходов Вам необходим: Джек, провода со штепселями или BNC - разъём?
• Определите, датчик будет использоваться для измерения силовых или гармонических значений?

Обратите внимание на характеристики по частотным параметрам и по сдвигу фаз.