Для диагностики неисправностей в электрооборудовании или электроустановок часто необходимо провести измерение токов. Есть два варианта: воспользоваться амперметром или с помощью токовых клещей. Первый вариант можно сделать с помощью обычного мультиметра, но он плох тем что нужно делать разрыв цепи, а это не всегда возможно и не всегда удобно для проведения корректных измерений. Второй способ, токоизмерительные клещи, позволяет узнать ток в цепи не разъединяя её.
Принцип работы токовых клещей основан на явлении электромагнитной индукции. Проводник, в котором измеряется ток, вводится в магнит провод, на котором намотана вторичная обмотка. Измеряемый ток в этом случае называется первичным, а ток в измерительной катушке (вторичной обмотке) - вторичным. При этом его величина пропорциональна первичному току и его можно рассчитать.
Ранее токоизмерительные клещи, в большинстве своем, могли измерять только переменный ток, поскольку ЭДС на обмотке может возникать только при условии переменного магнитного потока, создаваемого переменным электрическим током. Большинство же современных, даже самых дешевых моделей, способно измерять как постоянный, так и переменный токи. Измерение постоянного тока стало возможным благодаря использованию датчика Холла.
Технология измерений
Для определения тока в цепи нужно ввести в раствор магнитопровода ОДНУ жилу проводника или токопроводящую шину. Чтобы раскрыть магнитопровод выжмите рычаг на торце клещей.
После введения проводника отпустите рычаг и магнитопровод закроется. На измерительном приборе должен быть выбран соответствующий предел измерения и режим, для переменного тока он обозначается так «I~», а для постоянного «I=».
Вопрос: "Почему нельзя измерять клещами ток в нескольких проводах или на кабеле с фазой и нулем?"
При протекании тока через проводник вокруг него формируется магнитное поле, а это значит, что магнитные потоки несколько рядом расположенных проводников суммируются, образуя результирующий поток. Поэтому нельзя измерять несколько проводов в которых протекают разные токи или один и тот же ток в разных направлениях. Это наглядно проиллюстрировано на рисунке ниже.
То есть для измерения токов потребления прибора, который подключен к сети переменного тока с одной или несколькими фазами ток измеряется только в жиле конкретной фазы. Если сеть однофазная, то и измерения можно проводить по фазному или нулевому проводнику, но не вместе. То же самое касается измерения тока клещами в сети постоянного тока.
ВАЖНО:
При измерении клещами захватывается тот проводник или группу проводников, которые относятся к одному полюсу (фазу) и питают один потребитель или одну измеряемую группу!
Такое требование вызывает некоторые неудобства при измерении токов большинства потребителей, как однофазных, так и трёхфазных. Например, чтобы измерить мощность утюга нужно вскрывать кабель, и разделять жилы. Поэтому электрики пользуются специальными переходниками. В сущности, такой переходник представляет собой маленький удлинитель из вилки и одной розетки соединённых либо отдельными жилами из провода, либо проводами типа ПВ3 или другими. Или специальное устройство, как на рисунке ниже – это адаптер «АС-16».
Примеры измерений
Давайте рассмотрим несколько типовых примеров, когда нужно измерить ток для диагностики электроцепей и рассмотрим небольшую хитрость.
Случай первый. Вы заметили, что стали больше платить за электроэнергию, при этом режим работы электрообрудования остался прежним. Возможно несанкционированного подключения к вашей сети. Если по счетчику вы не можете определить точно - воспользуйтесь клещами.
Для этого в электрощите квартиры или дома нужно найти удобное место для проведения измерений, нужно найти отдельно идущий фазный или нулевой проводник, если вам повезет - вы сможете влезть клещами в месте подключения автоматического выключателя. Отключите все потребители в вашем жилье и измерьте ток, если на его дисплее вы видите число отличное от нуля - стоит искать место несанкционированного подключения.
Случай второй. У вас есть трёхфазный электродвигатель, который начал греться сильнее прежнего. Есть две основных причины повышенного нагрева. Первая не относится к электричеству, когда подшипники изношены - они будут сильнее нагреваться и отдавать тепло металлическому корпусу. Вторая причина - межвитковое замыкание или утечка на корпус. В этом случае можно опередить неисправность сравнив токи в фазах.
В нормальном случае токи во всех трёх фазах будут равны, а в нулевом проводе (если он есть) ток будет отсутствовать. Если делать это амперметром - придется при каждом отсоединении отсоединять жилу от электродвигателя, для чего его придется каждый раз останавливать и запускать. Это конечно не даст достоверных результатов измерений.
Интересно:
В некоторых электроустановках предусмотрена возможность измерения токов и создания разрывов цепи после шунтирования разъединителя амперметром, но это встречается редко.
Измерить фазные токи клещами в этом случае удобнее всего, буквально за три движения руки вы достаточно точно определите исправность электродвигателя.
Случай третий. Вы заметили, что аккумулятор вашего автомобиля стал быстрее разряжаться. Если вы не устанавливали дополнительных устройств, которые подключены напрямую к аккумулятору, типа автомагнитол (хотя это неверное подключение, такие устройства подключаются в цепи активные после включения зажигания) - значит где-то есть утечка.
Для этого амперметр устанавливают в разрыв плюсового провода аккумулятора. Но такое измерение не всегда удобно, и, если нужно измерить токи до включения двигателя и после, - невозможно, поскольку от токов стартера ваш амперметр, скорее всего, выйдет из строя. Удобно использовать измерительные клещи для поиска утечки. После установки клещей на плюсовой провод аккумулятора поочередно извлекают предохранители из блока предохранителей, отключая возможные потребители, до тех пор, пока не найдут цепь с утечкой тока.
Вопрос: "Если ток утечки или другой измеряемый ток низкий и клещи его не определяют, то как провести измерения с их помощью?"
Чтобы измерить токовыми клещами малые токи нужно обернуть провод несколько раз вокруг магнитопровода. Величину, которая высветится на дисплее измерительного прибора делят на количество витков провода. Как было сказано магнитные потоки сложатся, и результирующий поток будет равен сумме каждого из них. Поэтому показания клещей будут превышать реальный ток в количество кратное количеству витков провода.
Важно: Будьте внимательны, ведь не каждые измерительные клещи поддерживают измерение постоянного тока.
Техника безопасности
Важно, чтобы измерения с помощью клещей не вызвали в цепях короткие замыкание и поражение электрическим током. Для этого магнитопровод клещей покрыт диэлектрической оболочкой. Таким образом при случайном касании клещами двух рядом расположенных токопроводящих частей замыкания не произойдет. Но учтите, что измерительный прибор должен быть сухим.
Измерения в цепях до 1000В, например, 380/220В следует проводить в диэлектрических перчатках, а под ногами должен быть постелен диэлектрический коврик или на ногах должны быть надеты диэлектрические боты. Это нужно чтобы избежать последствий случайного прикосновения к токоведущим частям.