Stromzangen: Funktionsweise, Einsatzbereiche und Tipps zur Auswahl

Stromzangen sind Messgeräte, mit denen sich die Stromstärke in elektrischen Leitungen ohne Unterbrechung des Stromkreises und ohne direkten Kontakt mit dem stromführenden Leiter erfassen lässt. Um eine Messung durchzuführen, genügt es, den Leiter mit speziellen, aufklappbaren Backen zu umschließen - das Gerät zeigt dann den Stromwert auf dem Display an.

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Multimeter müssen Stromzangen nicht in Reihe in den Stromkreis eingebracht werden. Im Folgenden erfahren Sie, wie das Gerät aufgebaut ist, wie es Ströme durch die Isolierung des Leiters misst und welche Einschränkungen diese Methode mit sich bringt.

Was sind Stromzangen und wofür werden sie eingesetzt?

Stromzangen ähneln optisch einem Multimeter, besitzen jedoch zwei aufklappbare Backen an der Oberseite des Gehäuses. Diese Backen bilden einen Messkreis, in dessen Innerem der Leiter platziert wird.

Wichtige Bestandteile des Geräts:

• Aufklappbare Backen - umschließen den Leiter und ermöglichen die Messung des von ihm erzeugten Magnetfelds.
• Messsensor - wandelt das Magnetfeld in ein elektrisches Signal um.
• Elektronikeinheit - verarbeitet das Signal und berechnet die Stromstärke.
• Display - zeigt das Messergebnis in Ampere an.
• Funktionswahlschalter - ermöglicht die Auswahl von Stromart, Messbereich und Zusatzfunktionen.

Der größte Vorteil von Stromzangen liegt darin, dass Messungen ohne Abschalten der Anlage möglich sind. So kann beispielsweise ein Elektriker den Betriebsstrom eines laufenden Motors prüfen oder die Belastung einzelner Leitungen im Verteilerkasten erfassen.

Diese Geräte werden zur Diagnose von Elektroinstallationen, zur Überprüfung von Haushaltsgeräten, bei der Wartung industrieller Anlagen sowie bei der Fehlersuche in elektrischen Netzen eingesetzt.

Wie funktionieren Stromzangen?

Das Funktionsprinzip beruht auf der Messung des Magnetfelds, das um einen Leiter entsteht, sobald elektrischer Strom fließt. Je höher die Stromstärke, desto stärker das Magnetfeld.

Das Gerät erfasst dieses Feld mit einem Sensor in den Messbacken und wandelt das Signal in einen Messwert um. Je nachdem, ob Wechsel- oder Gleichstrom gemessen wird, kommen unterschiedliche Messverfahren zum Einsatz.

Messung von Wechselstrom

Bei herkömmlichen Stromzangen wird für Wechselstrom das Prinzip der elektromagnetischen Induktion genutzt. Die aufklappbaren Backen bilden einen Magnetkern mit einer Messwicklung im Inneren.

Fließt Wechselstrom durch den erfassten Leiter, ändert sich dessen Magnetfeld ständig. Dadurch wird in der Messwicklung eine Spannung erzeugt, die von der Elektronik zur Bestimmung der Stromstärke ausgewertet wird.

Im Grunde arbeiten solche Zangen wie ein Stromwandler, wobei der gemessene Leiter die Primärwicklung mit nur einer Windung bildet.

Messung von Gleichstrom

Gleichstrom erzeugt ein zeitlich konstantes Magnetfeld, weshalb das Transformatorprinzip hier nicht anwendbar ist.

Für die Messung von Gleichstrom verfügen einige Modelle über einen Hall-Sensor. Dieser reagiert auf das Magnetfeld und erzeugt ein elektrisches Signal, das proportional zur Feldstärke ist.

Dadurch können Stromzangen mit Hall-Sensor sowohl Gleich- als auch Wechselstrom erfassen. Solche Geräte werden beispielsweise zur Überprüfung von Autoelektrik, Batteriesystemen und Gleichstromkreisen verwendet.

Mehr zur Physik dieses Messverfahrens lesen Sie im Artikel "Hall-Effekt und Hall-Sensoren: Funktionsweise, Typen, Anwendungen".

Wie benutzt man Stromzangen?

Das Messen mit Stromzangen dauert nur wenige Sekunden, doch für ein korrektes Ergebnis ist die Auswahl des richtigen Modus und die genaue Platzierung des Leiters entscheidend.

1. Messmodus wählen: Stellen Sie den Wahlschalter auf AC (Wechselstrom) oder DC (Gleichstrom). Falls vorhanden, wählen Sie den passenden Messbereich.
2. Messbacken öffnen: Betätigen Sie den Hebel und platzieren Sie einen einzelnen stromführenden Leiter in die Mitte der Backen.
3. Backen schließen: Achten Sie darauf, dass sie vollständig schließen und der Leiter möglichst mittig liegt.
4. Messwert ablesen: Der Stromwert erscheint in Ampere (A) auf dem Display.

Bei Gleichstrommessungen mit Hall-Sensor muss das Gerät eventuell vor Beginn mit der ZERO-Taste auf null gestellt werden.

Wichtiger Hinweis: Werden Phase und Neutralleiter einer einphasigen Leitung gemeinsam erfasst, heben sich deren Magnetfelder bei normalem Betrieb fast vollständig auf. Das Ergebnis ist ein Messwert nahe null, selbst wenn das angeschlossene Gerät viel Strom verbraucht.

Bei Arbeiten an der Elektroinstallation ist auf die passende Categorisierung der Messsicherheit (CAT) und die zulässige Betriebsspannung zu achten. Berühren Sie niemals blanke Leiter und versuchen Sie nicht, stromführende Drähte zu trennen. Ist kein einzelner Leiter zugänglich, sollte die Messung nur im spannungsfreien Zustand erfolgen.

Worin unterscheiden sich Stromzangen und Multimeter?

Der wichtigste Unterschied liegt in der Art der Strommessung. Ein Multimeter muss in Reihe in den Stromkreis geschaltet werden, während Stromzangen die Stromstärke berührungslos über das Magnetfeld erfassen.

Stromzangen sind ideal für die Überprüfung laufender Anlagen und die Messung großer Ströme. Multimeter eignen sich besser für die Fehlersuche in elektronischen Schaltungen, bei der kleine Ströme, Spannungen und Widerstände erfasst werden müssen.

Moderne Stromzangen vereinen oft die Funktionen beider Geräte: Neben der berührungslosen Strommessung erlauben sie auch Spannungs-, Widerstands- und Durchgangsmessungen mit Prüfspitzen.

Wie wählt man die richtige Stromzange?

Bei der Auswahl einer Stromzange sollten Stromart, Messbereich und Genauigkeit berücksichtigt werden. Für den Hausgebrauch reicht meist ein einfaches Modell; für die Wartung von Anlagen sind oft zusätzliche Funktionen nötig.

• Stromart: AC-Modelle messen nur Wechselstrom; AC/DC-Modelle auch Gleichstrom.
• Messbereich: Gibt den maximal messbaren Strom an, zum Beispiel 400 oder 600 A.
• Genauigkeit: Bestimmt die zulässige Messabweichung, besonders relevant bei kleinen Strömen.
• True RMS: Erlaubt korrekte Messungen von Wechselstrom auch bei verzerrten Signalformen (innerhalb der Gerätespezifikation).
• Sicherheitskategorie (CAT): Zeigt an, für welche Einsatzbereiche das Gerät geeignet ist. CAT III für Messungen in Gebäudenetzen, CAT IV im Bereich des Hausanschlusses.

Für die Kontrolle von Haushaltsinstallationen genügen meist Geräte mit bis zu 400-600 A Messbereich und Wechselstromfunktion. Bei Arbeiten an Batterien, Fahrzeugen oder Solaranlagen wird eine Gleichstrommessung benötigt.

Weitere Auswahlkriterien sind der kleinste messbare Strom, die Öffnungsweite der Backen und optionale Multimeterfunktionen.

Fazit

Stromzangen ermöglichen die berührungslose Strommessung durch die Erfassung des Magnetfelds um den Leiter. Bei Wechselstrom erfolgt die Messung meist über elektromagnetische Induktion, bei Gleichstrom über einen Hall-Sensor oder einen vergleichbaren Magnetsensor.

Für Standardanwendungen genügt oft ein AC-Modell, für vielseitigen Einsatz empfiehlt sich ein AC/DC-Gerät mit True RMS. Entscheidend sind Messbereich, Genauigkeit und die elektrische Sicherheitskategorie des Geräts.