Токоизмерительные клещи и их применение
Для измерения силы тока предназначены приборы, называемые амперметрами. Но есть один недостаток, затрудняющий их использование при измерениях на действующем электрооборудовании: нужно отключить нагрузку и в разрыв одного из проводников подключить прибор. После этого амперметр потребуется удалить из тестируемой цепи, для чего напряжение снова снимают. А что делать, если отключать электрооборудование нельзя?
Обойтись без переключений в силовых цепях при измерениях позволяет использование для этой цели токоизмерительных клещей. Это – специальный прибор, позволяющий безопасно работать на действующем оборудовании. Рассмотрим, что такое токоизмерительные клещи и как ими пользоваться.
Основой принципа действия этого прибора является устройство измерительного трансформатора, состоящего из магнитопровода и двух обмоток: первичной и вторичной. По первичной протекает измеряемый ток, а во вторичной – величина, меньшая первичной в известное прибору количество раз. Отношение величины первичного тока к вторичному называется коэффициентом трансформации. Понижать измеряемое значение необходимо для того, чтобы с ним могли работать цифровые или аналоговые преобразовательные устройства прибора.
Первичной обмоткой токоизмерительных клещей является сам проводник, по которому протекает измеряемый ток. Он обхватывается разъемным магнитопроводом, размыкающимся при нажатии пальцем на рычаг прибора. Вторичная обмотка находится внутри клещей.
Так как невозможно создать измерительное устройство, охватывающее весь необходимый диапазон значений без потери точности, прибор имеет несколько пределов. Точность большинства клещей общего применения невысока – 1,5-4% от измеряемого значения. Этого достаточно для поиска неисправностей, но при проверке правильности показаний других приборов (например, электросчетчиков) токоизмерительных клещей недостаточно. Для этой цели используются более сложные приборы: вольтамперфазометры, имеющие класс точности не ниже 0,5.
Клещи бывают:
- цифровые, имеющие жидкокристаллический дисплей;
- аналоговые, имеющими стрелочный указатель.
Аналоговые токоизмерительные приборы более наглядны: по движению стрелки легче уловить изменения тока нагрузки, возникающие при работе электрооборудования. Но недостаток их более существенен: для снятия показаний нужно произвести расчет цены деления, умножить на их количество. При переключении предела измерений цена деления изменяется. При падении или ударах повреждается стрелочный механизм, и прибор приходится выкидывать. Цифровые приборы более устойчивы к механическим повреждениям.
В труднодоступных местах работать аналоговым прибором сложно. Цифровые же клещи имеют кнопку для фиксации показаний: «HOLD». Если дисплей не виден или для снятия показаний требуется приблизиться к токоведущим частям на опасное расстояние, нажатием на эту кнопку данные фиксируются на дисплее и могут быть рассмотрены в комфортной обстановке.
Токоизмерительные клещи не выгодно изготавливать только для измерения тока. Обычно они выполняют все функции, доступные современным мультиметрам. Это измерение напряжения, сопротивления, температуры, проверка диодов и транзисторов, прозвонка цепей. Точнее будет сказать, что современные цифровые мультиметры иногда дополняются токовыми клещами, так как полученное устройство все равно называется мультиметром. Его переключатель пределов измерений выбирает не только предел, но и род тока, а на корпусе имеются гнезда для подключения щупов с проводами.
Такая конструкция удобна при эксплуатации: работник держит в руке измерительный комплекс, помогающий решить в электроустановке любую задачу, и которым удобно пользоваться.
Измерения в электроустановках напряжением выше 1000В
Эти приборы применяются для измерения токов в промышленных электроустановках. Они не имеют дополнительных функций, снабжены стрелочным или цифровым индикатором. Главная их особенность: способность выдерживать рабочее напряжение электроустановок (6 кВ, 10 кВ, 35 кВ), для которых они предназначены.
Токоизмерительные устройства для работы на шинах высокого напряжения снабжены съемными изолирующими рукоятками, при помощи которых их подносят к объекту измерений. Этими же рукоятками происходит размыкание и замыкание магнитопровода. Измерение тока в электроустановках выше 1000 В опасно, поэтому дополнительно работники обязаны пользоваться диэлектрическими перчатками, ботами, ковриками и средствами защиты лица и глаз. Правда, необходимость измерений возникает нечасто, так как обычно ток контролируется в таких электроустановках стационарно установленным электрооборудованием.
[ads-pc-1][ads-mob-1]
Клещи для измерения силы постоянного тока
При помощи измерительного трансформатора можно измерить только переменный ток. К воздействию постоянного тока он безразличен, так как эффект трансформации возможен только в случае, когда измеряемая величина меняется во времени по синусоидальному или любому другому закону. В цепях постоянного тока используется другое устройство – датчики Холла.
Проводник создает вокруг себя магнитное поле, напряженность которого пропорционально зависит от величины тока в нем. В это поле под прямым углом помещается тонкий полупроводник, на который также подается ток, называемый током возбуждения и имеющий стабильную величину. На концах полупроводника возникает напряжение, прямо пропорциональное напряженности поля и, соответственно, измеряемому току.
Для датчика Холла не имеет значения, какого вида магнитное поле – переменного или постоянного. Поэтому он используется для измерения переменного и постоянного токов. Измерительными клещами для постоянного тока дополнительно можно определить и его направление (полярность).
Измерение тока клещами
А теперь – о том, как клещами правильно измерить ток.
Вначале требуется определить, какого рода ток придется измерять – переменного или постоянного, и оценить его максимальную величину. Исходя из этого, нужно выбрать предел. Если максимально возможное значение измеряемого параметра предугадать не удается, переключатель ставится на максимально возможную величину.
Теперь надо выбрать место для подсоединения прибора. При измерениях проводник должен располагаться в центре магнитопровода, перпендикулярно его плоскости. К тому же он должен быть один: если захватить два проводника и более, то прибор измерит суммарный ток, протекающий по всем проводникам. Частный случай – при попытке замерить ток, поместив в магнитопровод двухжильный провод с нагрузкой, показания токоизмерительных клещей будут равны нулю. При этом будут сложены одинаковые токи, идущие по фазному и нулевом проводнику в разных направлениях. В такой ситуации, если прибор что-то и покажет, так это ток утечки, существующий в этой цепи за местом измерения.
Требуемый для измерений провод иногда оказывается уложенным в пакет вплотную к другим, пристегнут стяжкой к поверхности, ныряет в кабель-канал или за стенку. Потребуется либо удалить его крепления, либо аккуратно вытянуть, насколько это возможно. При этом желательно отключить напряжение питания, а если это невозможно – быть максимально аккуратным, работать инструментом с изолированными рукоятками или в диэлектрических перчатках.
Еще одно препятствие при измерениях – малая длина проводов после разделки кабеля, не позволяющая просунуть магнитопровод прибора. В этом и других похожих случаях поможет маленькая хитрость. Если провод подключен к коммутационному аппарату (автоматическому выключателю, рубильнику, клемме), то ток, измеренный в этой же фазе до и после устройства, будет одним и тем же. Поэтому измерить его можно не на отходящем кабеле, а на проводе, подходящем к аппарату, к которому он подключен.
В цепях, где предполагается измерение тока клещами в процессе эксплуатации, провода при подключении к выводам устройств при монтаже петлеобразно изгибают. Так подключаются электросчетчики, электродвигатели.
Итак, в выбранном месте установлены токоизмерительные клещи. Отпустите рычаг магнитопровода и проведите измерение. При необходимости уберите их, смените предел и повторите замер. Следите за тем, чтобы магнитопровод четко и полностью замкнулся. Для этого отпускание рычага следует произвести резко, чтобы он щелкнул. При отсутствии щелчка проверьте, не попали ли в зазор соседние провода или другие посторонние предметы. Неплотное закрытие магнитопровода вследствие попадания в него мусора приводит к занижению результатов измерений или нулевым показаниям клещей при наличии тока в цепи.
При измерениях постоянного тока при необходимости обратите внимание на его полярность.
Магнитопровод клещей имеет изоляцию, защищающую работника от напряжения. Поэтому измерения можно производить даже на голых шинах. Но при этом нужно соблюдать правила электробезопасности и не прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением.