Очень кратко и доступно о токовых клещах

Несмотря на возникновение напряжения и мощности, рабочий ток является важнейшим параметром в электротехнике. Однако при измерении тока переменного тока проблемы, поскольку при прямом измерении необходимо подключить измерительный прибор к цепи (например, мультиметры). Это может не только искажать результаты измерений и создавать риски для безопасности, но зачастую вообще проведение измерений становится невозможным. Например, если вы хотите узнать, какой токчет в силовом кабеле, ведущем к вашему холодильнику, вы не можете просто разрезать кабель пополам, чтобы вставить между ними измерительный прибор. Это, конечно, повредит силовой кабель и приведет к порче продуктов в вашем холодильнике.

Для решения такого рода проблем существуют так называемые токовые клещи. Они могут измерить ток без контакта и без разрыва цепи. В следующих абзацах описаны типы токовых клещей, которые доступны и соответствуют тому, как они работают.

Токовые клещи переменного тока

Часто различают два типа токовых клещей: токовые клещи переменного и постоянного тока. Токовые клещи переменного тока, как следует из названия, можно использовать только для измерения переменного тока. Это связано с их принципом работы, который такой же, как у преобразователя тока. Строго говоря, клещи переменного тока на самом деле являются настоящими трансформаторами тока, первичная обмотка которых состоит только из одного витка — силового кабеля, который необходимо измерить.

На следующем рисунке показана структура клещей переменного тока: 

Работа прибора заключается в следующем:

1. Ток в силовом кабеле создает магнитное поле вокруг кабеля. Это закон Ампера и основной закон природы.

2. Теперь мы охватываем силовой кабель круговым токовым зажимом. Поскольку сердечник токового зажима состоит из материала с хорошей магнитной проводимостью, магнитное поле «течет» через этот сердечник.

3. «Переменное» магнитное поле (из-за переменного тока) теперь создает дополнительный ток во вторичной катушке (которая также наматывается вокруг сердечника). Это происходит согласно закону индукции. Индуцированный ток обычно намного меньше тока в измеряемом кабеле.

4. Теперь можно измерить ток во вторичной цепи как обычно. В большинстве случаев источником питания самого измерительного прибора является этот вторичный ток, поэтому для работы вам не нужны дополнительные батареи или аккумуляторы.

Однако важно помнить: токовый зажим измеряет электрический ток косвенно, обнаруживая изменяющееся магнитное поле проводящего кабеля. Вы можете узнать больше о том, как работает токовый зажим переменного тока, в нашей записи в блоге о преобразователях тока.

Токовый зажим (клещи) постоянного тока

В отличие от токовых зажимов переменного тока, токовые зажимы постоянного тока чаще всего могут измерять все типы тока. Проводник, по которому течет постоянный ток, создает только статическое постоянное магнитное поле. Его нельзя измерить токовыми зажимами переменного тока, поскольку им требуется «переменное» магнитное поле. Для реализации токового зажима постоянного тока требуются датчики, которые также могут измерять статические магнитные поля.

Датчики Холла относятся к ним. Вы можете увидеть структуру такого токового зажима постоянного тока с датчиком Холла здесь на схематическом рисунке:

Принцип работы для измерения постоянного тока

 Как вы можете видеть, датчик Холла помещается в зазор в магнито проводящем сердечнике. В результате магнитное поле протекает непосредственно через датчик Холла.

Проблемы и недостатки

Как уже упоминалось, токовые клещи используются для косвенного, бесконтактного и безопасного измерения тока. Однако, как и почти у всего в жизни, у токовых клещей также есть свои недостатки. Например, токовые клещи, хотя очень полезны для измерения одного кабеля, дают неверные результаты при измерении нескольких кабелей одновременно. Например, если переплетены два силовых кабеля с противоположным направлением тока, результат измерения будет 0 А. Но почему?

Ответ таков: оба проводника создают магнитное поле, но противоположные токи также создают противоположные магнитные поля. Таким образом, магнитные поля обоих токов компенсируют друг друга, и токовый клещ (который охватывает оба силовых кабеля) определяет ток 0 А.

Конечно, существуют также специальные токовые клещи, которые могут измерять несколько проводниковых кабелей одновременно. Однако они обычно очень дороги и также довольно неточны.

Токовые клещи также доступны в широком диапазоне диапазонов измерения. Верхний предел практически отсутствует. Обычно они имеют диапазон измерения до 600 А, но возможны также значения в четырехзначном диапазоне. Единственный предел — вниз (слабые токи и токи утечки), поскольку магнитное поле тогда становится очень слабым.

Магазин Gtest(R) - авторизованный поставщик токовых клещей в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/tokovye-kleshchi