不同場合下的電流測量指南

2022-04-25 09:55:27

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電的應用非常廣泛，因此在測量時需要根據不同的場合對應不同的方法?？茖W上把單位時間里通過導體任一橫截面的電量叫做電流強度，簡稱電流。一般用字母I表示，它的單位是安培（A），測量方法有很多種，今天整理的是當前經常使用的幾類對應著適用場景。正確的測量方法一起來學習下吧！

01、磁電式電流表

物理學實驗中經常用到測量電流大小的儀器。當電流通過線圈時，導線因為安培力的作用，促使線圈左右兩邊所受安培力的方向相反，然后安裝在軸上的線圈便將轉動。測量時指針偏轉的角度和電流的大小成正比，此時可利用指針的偏轉角度來指示電流的大小，此類電流計的刻度是均勻的。

在此需要注意的是：

■磁電式儀表靈敏度高，可以測很弱的電流。

■但弱點則是繞制線圈的導線非常細，允許通過的電流很弱，被燒壞的可能性很大。

■這種磁電式電流表主要在教學實驗室中使用，研發和現場幾乎不用。

02、分流器

另一種叫法稱為——分流電阻/采樣電阻(Shunt或CVR)分流器是基于基本的歐姆定律，其體積是一個十分小巧的已知阻抗，串聯進被測電路中，測量電流流經分流器兩段所產生的壓降，可按照I=U/R的計算公式，運算得出該電路中的電流。分流器屬于接觸式測量方法，通常應用在電壓不高、電流相對較小的場合中。

在此需要注意的是：

■分流測量較為簡單，直流測量精度能夠達到比較高的程度。

■分流器輸入與輸出兩者間沒有電隔離。

■分流器假如電流過大，那么電阻上就會產生非常高的熱量，此時應要測量電阻兼備很高的精度和溫度穩定性。

■分流器檢測高頻或大電流時，無法避免地帶有電感性，所以分流器的接入將影響被測電流波形。

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03、電磁式電流互感器

電流互感器是基于電磁感應原理的一種電流傳感器，利用主級與次級線圈的匝比，將一次側的電流按照匝比轉換成二次側電流，進而完成測量。電流互感器是采用鐵心及繞組構成的（構成圖如下所示）。電流互感器在電力系統中是使用多的測量設備，其具備技術成熟、成本低廉、精度非常高等特性。

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在此需要注意的是：

■電流互感器在規定的工作頻率下具有較高的精準度，缺點則是其可以適應的頻率范圍很窄，特別是不能測量直流；

■動態范圍小，電流較大時，CT會出現飽和現象；

■CT開路會產生高壓，危及人身和設備安全；

常見產品：

脈沖電流互感器:脈沖電流互感器主要應用在測量高頻交流電流，高脈沖電流等情況下。

04、羅氏線圈

羅氏線圈(Rogowski Coil)，另外也可稱為羅柯夫斯基線圈，是一種空心線圈。通常是由線圈和信號處理電路兩部分構成（結構圖如下所示）。采用若干匝導線均勻對稱地繞制在一定形狀和尺寸的非鐵磁材料上制造完成的，一次側導體垂直穿過骨架中心，當導體中流過變化的電流，導體周圍將產生變化的磁場，之后再利用電磁感應原理則可得出線圈輸出端產生的感應電動勢。

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在此需要注意的是：

■可以測量從0.1Hz~幾十MHz的交流電流信號，電流范圍廣，從幾毫安(mA)至百萬安培(1000KA)。

■傳感器部分則是空心線圈，其具備柔性且纖細的特性。

■只能測量交流，沒辦法測量直流。

■測量靈敏度受空心線圈橫截面以及長度的影響，所以容易遭受導體位置的影響或外來干擾的影響，測量精度不高。

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05、霍爾電流傳感器

霍爾（Hall）電流傳感器的工作原理是霍爾效應，在被測導線穿過霍爾元件，有電流通過時，半導體的載流子在磁場的作用下會發生偏轉，在磁場的洛倫茲力和電場力互相平衡時，電子將不再偏轉，半導體的兩側會出現一個電勢差，此為霍爾電動勢?；魻栯妱觿莸拇笮?，即可反應出被測電流的大小?；魻栯娏鱾鞲衅魇钱斍笆褂枚嗟姆墙佑|式電流傳感器。

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在此需要注意的是：

■其具備結構簡單、動態特性好、體積小等特性。

■直流以及交流電流皆可測量。

■霍爾器件的本質是半導體材料，溫度對其影響十分大，能夠直接導致霍爾元件的電子濃度、電阻率或是霍爾系數發生變化，進而導致精度遭受到很大影響，需要通過溫度補償電路進行改善。

■測量靈敏度受空心線圈橫截面以及長度的影響，所以容易遭受導體位置的影響或外來干擾的影響，測量精度不高。

06、磁通門零磁通電流傳感器

磁通門傳感器是采用被測磁場中高導磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵下，其磁感應強度和磁場強度的非線性關系來測量弱磁場的。此類物理現象對被測環境磁場來說譬如是一道“門”，踏進這道“門”之后，對應的磁通量即被調制，且會產生感應電動勢。通過這種現象來測量電流所產生的磁場，進而間接完成測量電流的目的。當前磁通門技術是高性能電流傳感器好的解決方案。

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