Решение задач экономного использования энергоресурсов во многом обусловлено возможностями эффективного мониторинга состояния электросетей. В последние годы в нашей стране получили широкое распространение различные виды токовых клещей (клампметров) - приборов, позволяющих измерять силу тока бесконтактным способом.

Так, недавно в модельном ряду измерительных приборов фирмы АКТАКОМ появилась новинка - многофункциональные токовые клещи АТК-2200 - рис. 1. В 2002 г. эти приборы прошли испытания с целью утверждения типа и включены в Государственный реестр средств измерений за номером 23543-02.

Многофункциональные токовые клещи АТК-2200 предназначены для измерения активной мощности постоянного и переменного тока в однофазной цепи, измерения постоянного и переменного токов до 2000 А, переменного напряжения до 600 В, постоянного напряжения до 800 В, а также одновременного измерения пар величин: напряжение и частота, ток и частота.

По результатам измерения в каждой фазе прибор автоматически рассчитывает и отображает на дисплее значения суммарной мощности в трехфазных цепях, реактивной и полной мощности, а также сдвига фазы (в градусах). Общие технические характеристики АТК-2200 приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Выбор пределов измерения	автоматический
Питание	9В (батарея типа “Крона”)
Ресурс батареи, ч	не менее 200
Диапазон рабочих	+5...+40 температур, °С
Относительная влажность, %	не более 80
Габаритные размеры, мм	271x112x46
Масса, кг	0,65

Измерение данным прибором напряжения и силы тока в цепях постоянного и переменного тока особенностей не имеет.

Величина сдвига фазы может измеряться в диапазоне частот 50...60 Гц с погрешностью ±2,0°, при этом прибор обеспечивает чувствительность по напряжению не менее 100В и по току не менее 10 А.

Измерение частоты производится в диапазоне 10...400 Гц, при этом чувствительность по напряжению составляет не менее 1В, а по току - не менее 5 А.

Определение активной мощности постоянного и переменного тока может иметь особенности в зависимости от типа системы, в которой производятся измерения. По результатам измерения силы тока и напряжения прибор автоматически вычисляет значение мощности.

Конструктивно прибор выполнен в пластмассовом ударопрочном корпусе. Для индикации применяется двухстрочный 4-разрядный жидкокристаллический дисплей. На нем также отображаются различные функциональные символы.

Рис. 1. Многофункциональные токовые клещи АТК-2200

Для управления прибором используется поворотный переключатель функций, с помощью которого производят включение/выключение прибора и выбирают режимы измерений (KW, V, A, Phase, KVA или 3ф), назначение которых следующее:

• “HOLD” — кнопка фиксации на дисплее текущего результата измерений;

• “DC A/W ZERO” - кнопка установки нулевого значения мощности и постоянного тока;

• “REC” - кнопка записи результата измерений в память. Прибор может запоминать до 4 измеренных значений. При нажатии кнопки записи на дисплей выводится номер записи;

• “3ф4\Л//3ф3\Л/” - кнопка выбора трехфазной системы с симметричной нагрузкой, а также трех или четырехпроводной системы с несимметричной нагрузкой;

• “READ/NEXT” - кнопка считывания из памяти сохраненных значений (в общем случае) и перехода к следующему значению (при установке поворотного переключателя в положение “3ф”).

В нижней части корпуса прибора имеются клеммы для подключения проводов для измерения напряжения. При выполнении некоторых видов измерений токовыми клещами АТК-2200 имеется ряд особенностей.

Так, для измерения мощности и cos ф в цепях переменного и постоянного тока для одной фазы на двух проводах (рис. 2) достаточно после установки поворотного переключателя в положение “W” замкнуть клещи вокруг фазового провода нагрузки, гнездо “СОМ” подключить к общему проводу, а гнездо “V” — к фазной линии. При этом на дисплее отображаются значения мощности (kW) и cosj (PF). При выполнении измерений следует иметь ввиду, что нанесенный на клещи знак “+” должен быть направлен к источнику мощности.

Рис. 2. Измерение мощности и cos j переменного и постоянного тока для одной фазы на двух проводах

Прибор АТК-2200 обеспечивает одновременное измерение следующих пар параметров:

• тока и напряжения;

• напряжения и частоты;

• тока и частоты.

При измерении частоты следует иметь в виду, что минимальное напряжение, при котором работает частотомер, равно 1В, а диапазон измерения частоты составляет 10...400 Гц. Если частота меньше 10 Гц, то на дисплее будет показано “0 Hz”, а если частота превысит 400 Гц, то на дисплее появится надпись “OL”.

Измерение полной и реактивной мощности переменного и постоянного тока для одной фазы на двух проводах с помощью АТК-2200 выполняется поочередным измерением значений на соответствующих проводах. При этом важно перед каждым измерением устанавливать показания дисплея на “0”.

Измерение величины сдвига фазы выполняется при установке поворотного переключателя в положение “Phase”. Черный провод (“СОМ”) подключается к нейтральной линии, а красный (“V”) — к фазной. Клещи охватывают ту линию, к которой присоединен провод красного цвета. Если клещи обнаружат протекание тока в линии, то на дисплее будет показан сдвиг фазы (в градусах) вместе с частотой переменного напряжения. В противном случае вместо значения фазы на дисплей будет выведен пробел и будет показана только частота.

Рис. 3. Измерение мощности переменного и постоянного тока при симметричной нагрузке для трех фаз

При проведении измерений следует иметь в виду:

• отрицательный сдвиг фазы означает запаздывание тока относительно напряжения. Если подключение произведено правильно, то отрицательный сдвиг фазы может означать индуктивную нагрузку;

• положительный сдвиг фазы означает опережение тока относительно напряжения. Если подключение произведено правильно, то положительный сдвиг фазы может также означать емкостную нагрузку.

Токовыми клещами АТК-2200 можно производить измерение мощности переменного и постоянного тока при симметричной нагрузке для трех фаз. При этом возможно одновременное измерение следующих пар параметров: мощности и cos ф, а также измерение полной и реактивной мощности (рис. 3).

Для проведения измерений необходимо установить поворотный переключатель в положение 3ф, при этом на дисплее появятся надписи 3ф3\Л/, 3ф4\Л/ и BAL. Выбрав один из фазных проводов (например, R или L1) в качестве общего, присоединить к нему провод СОМ (черного цвета), а другой провод (красного цвета) - к фазному проводу (например, S или L2).

Таблица 2.

Диапазон измерения	Разрешение	Тип системы
0,05...99,99 кВт	0,01 кВт	-
100...999.9 кВт	0,1 кВт	-
1000...1200 кВт	1кВт	трехфазные с тремя и четырьмя проводами, однофазные с двумя и тремя проводами (cos <p от 0,2 до 1)
1000...2000 кВт	1кВт	трехфазные с симметричной нагрузкой (cos ср от 0,2 до 1)

Замкнуть клещи на третьем фазном проводе, например, Т или L3. Прибор автоматически выберет диапазон измерений, а на дисплее отобразятся измеренные значения активной мощности (kW) и cos (p (PF).

Для вывода на дисплей значений полной (KVA) и реактивной (KVAR) мощности, напряжения (V) и тока (А) и возврата к показаниям мощности (kW) и cos j (PF) нужно последовательно нажимать кнопку “NEXT”.

Измерение мощности в трехфазной симметричной нагрузке специального подбора фаз не требует. Чтобы получить более точные измерения необходимо, чтобы нанесенный на клещи знак “+” был направлен к источнику мощности.

Для определения, является ли нагрузка емкостной или индуктивной, следует иметь в виду соображения, изложенные выше. Несколько сложнее выполняется измерение мощности переменного и постоянного тока при несимметричной нагрузке для трех фаз на трех проводах (рис. 4). В этом случае требуется провести два замера: WRS (или WL1L2) и WST (или WL3L2).

Рис. 4. Измерение мощности переменного и постоянного тока при несимметричной нагрузке для трех фаз на трех проводах (WRS(L1L2)

Сначала замеряется WRS (или WL1 L2) (рис 4). Когда показания дисплея перестанут изменяться, следует записать их в память кнопкой “NEXT”. При этом надпись WRS исчезнет, а на дисплее появляется мигающая надпись WST, подсказывающая о необходимости проведения следующего замера.

Затем таким же образом замеряется WST (или WL3 L2). После нажатия кнопки NEXT, завершающего замеры WRS и WSt, прибор складывает эти значения и показывает общую сумму на дисплее. При этом появляется надпись WRST, указывающая на измерение мощности в режиме 3ф3\Л/ несимметричной нагрузки (рис. 5).

Аналогично осуществляется измерение мощности при несимметричной нагрузке для трех фаз на четырех проводах. Однако в этом случае требуется провести три замера: WRS (или WL1), Ws (или WL2) и WT (или WL3), a на дисплее необходимо установить режим измерений 3ф4\Л/.

Сразу после нажатия кнопки “NEXT”, завершающего замеры WR, Ws и WT, прибор складывает эти значения и показывает сумму на дисплее. При этом на дисплее появляется надпись WRST, указывающая на измерение мощности в режиме 3ф4\Л/ несимметричной нагрузки. Очевидно, что в данном режиме все три значения (WR, Ws и WT) должны быть положительными.

Рис. 5. Дисплей прибора в режиме измерения мощности при несимметричной нагрузке для трех фаз на трех проводах (W3f3W = WRST = WRS(L1 L2) + WST(L3 L2))

Если хотя бы одно из них отрицательное, необходимо проверить правильность проведения измерений. Измерение мощности в однофазной трехпроводной системе производится аналогичной измерениям мощности в трехпроводной трехфазной системе с несимметричной нагрузкой.

Вычисление cos j для трех фаз на четырех проводах осуществляется вручную. Для этого при проведении измерений в режиме Зф4\Л/ с несимметричной нагрузкой необходимо с помощью кнопки “REC” записать в память результаты измерений для каждой из фаз (KWR, PFR; KWS, PFS; KWT, PFT). Затем по этим данным может быть вычислен коэффициент использования мощности:

PF_3Ф4W = KW3_Ф4W /KVA_3Ф4W, где: КW_3Ф4W ~ измеренное значение мощности 3ф4W.

Рис. 6. Индикация чередования фаз

Еще одной полезной функцией, обеспечиваемой АТК-2200, является индикация чередования фаз, при этом, однако, значение cos j должно быть больше 0,1. Для этого нужно установить поворотный переключатель в положение “3ф” и присоединить провод гнезда “V” к проводу R (или L1), провод гнезда “СОМ” — к S (или L2) и замкнуть клещи вокруг Т (или L3).

Лицевая сторона клещей (со знаком +) должна быть повернута в сторону источника мощности. В этом случае на дисплее будет отображаться порядок чередования фаз (рис. 6).

Если чередование фаз происходит по часовой стрелке, то на дисплее будет показана последовательность букв R, S, Т. Если чередование фаз происходит против часовой стрелки, то на дисплее будет показана последовательность букв Т, S, R. Если ток в фазе, вокруг которой замкнуты клещи, не обнаружен, то на дисплее останется только одна из букв R, S или Т.

В заключение следует отметить, что многофункциональные токовые клещи АТК-2200, входящие в модельный ряд АКТАКОМ, являются очень удобным в эксплуатации инструментом и позволяют оперативно выполнять многочисленные виды измерений с высокой точностью.

Не вызывает сомнения, что этот прибор будет по достоинству оценен специалистами-электриками и энергетиками и найдет широкое применение при проведении наладочных и ремонтных работ.

Материал подготовил С. Струганов (UA9XCN).