Токоизмерительные клещи


Токоизмери́тельные кле́щи, токовые клещи — прибор для измерения тока без разрыва цепи, в которой измеряется ток, и без электрического контакта с ней.

Классические токовые клещи, часто называемые клещами Дитце, позволяют измерять только переменный ток и представляют собой по сути трансформатор тока с разъёмным тороидальным или близким по форме к тороидальному ферромагнитным сердечником, окно которого при измерении охватывает провод с током. Такие клещи реагируют не на сам ток, а на скорость его изменения — производную тока по времени.

Принцип работы современных токовых клещей основан на прямом измерении магнитного поля, порождаемого током в проводнике вокруг проводника с помощью датчика Холла и позволяют измерять ток произвольной формы, в том числе и постоянный ток.

Принцип действия токоизмерительных клещей — трансформаторов тока основан на том, что ток, протекающий в проводе создаёт вихревое магнитное поле, силовые линии которого окружают проводник. На разъёмном для возможности ввода проводника в окно магнитопровода, изготовленного из магнитомягкого ферромагнитного материала намотана вторичная обмотка, подключённая ко вторичному электроизмерительному прибору, шкала которого проградуирована в единицах тока. Таким образом, этот трансформатор тока имеет две обмотки, первичная — один виток это провод с измеряемым током и многовитковую вторичную обмотку.

В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея во вторичной обмотке наводится ЭДС, величина которой прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, охватываемого вторичной обмоткой. Трансформатор тока применяется в режиме, близком к короткому замыканию выходной обмотки, наводимый во вторичной цепи ток размагничивает магнитопровод до уровня магнитного потока, вызывающего во вторичной цепи ЭДС, равный сумме падений напряжения при токе вторичной цепи. В идеальном случае при нулевом сопротивлении цепи, ток вторичной обмотки строго пропорционален току первичной цепи (с коэффициентом пропорциональности, равным соотношению числа витков на магнитопроводе), а в реальном случае при низком сопротивлении достаточно близок к идеальному. Таким образом, по измерениям тока вторичной цепи косвенно измеряют и ток первичной.

Такие клещи применяются обычно для измерения токов промышленной частоты, частота которой отклоняется незначительно от номинальной (50 или 60 Гц), и форма тока близка к синусоидальной, с достаточной для практических измерений точностью можно считать, что среднеквадратическое значение измерительного тока прямо пропорционально действующему значению измеряемого тока.