大电流测量概述1VIP专享VIP免费

大电流测量方法概述著名科学家门捷列夫指出：科学是从测量开始的。在现代科学技术和生产力的推动下，测量已经成为了一门完整且十分重要的学科，测量的对象日趋丰富，涵盖了绝大多数的物理量。电流在自然界中十分普遍，人类在对电现象本质的探索中积累了测量电流的丰富经验，特别是近几十年以来，半导体器件和计算机技术突飞猛进，为了便于量化和计算，许多非电量被转化成电量进行间接测量，电流测量在现代工业中十分普遍同时非常重要。一、大电流测量方法简介对大电流的测量方法，就其原理而言可分为两大类：一类是根据被测电流在已知电阻上的电压来确定被铡电流的大小．如分流器等。根据被测电流在已知电阻上的电压来确定被测电流的太小，由于其体积、误差、损耗、绝缘、测量范围等方面的不足，已经难以满足现代测量的标准。另一类是根据被测电流所建立豹磁场为基础，实际上是将电流的测量问题转变为磁场的测量问题，通过一定的手段测量它的磁密、磁通或磁势，再经过转换来得知电流的大小。从物理学角度来看磁场的测量方法主要有磁共振法、霍尔效应法、电融感应法、磁通门法、光泵法、磁光效应法、磁膜剥磁法及超导量子干涉器件法等。此外．尚有一些未得到广泛应用的磁场测量方法．如磁阻效应法、磁棒管法、磁敏二极管法、短脉冲放电法、半导体负荷浓度效应法、电子束法、阴极射线法和电子回旋共振法等等。这些方法中大部分由于各种原困的限制无法应用于测量电流的互感器，如设备造价太高、结构过于复杂等，也有些对被测磁场有特殊的要求。所以实际上并不是所有的测量磁场的方法都可用于测量电流。现在人们比较关注的主要有霍尔效应法、磁光效应法及罗氏线圈。霍尔效应原理互感器有磁平衡式(闭环)和直放式(开环)两种，它于70年代由瑞士的LEM公司首先研制成功。其拥有带宽为0—100kHz，响应时间为1us．准确度可以达到1~0.1级，线性度优于0.1％等优点。但是由于其本身受其制作材料的影响所产生的磁阻效应、不等位电势以及温漂，影响了其在更大领域内的推广。采用磁光效应原理制成的互感器叫光电互感器，它的基本原理是法拉第磁光效应，即通过偏振光在磁场中的偏转角度来测量电流的大小。这种互感器的优点是使用的光导材料具有良好的电隔离和绝缘性能．抗电磁干扰特性也根好。光电互感器遇到的问题主要是准确度较差、有震动干扰等。罗氏线圈是测量各种变化电流的常用手段之一。它是根据被测电流所产生的磁通势来确定电流大小的测量装置。在利用罗氏线圈进行测量时．将线圈围绕载有被测电流的导体，线圈两端接上采样电阻就可以测量变化的电流。因为它不含铁芯．所以理论上不存在磁饱和问题，也不存在动力和热力的稳定问题，并且几乎不受被测电流大小的限制．测量时也不需要断开被测电路。但是受其本身材料的限制．线圈骨架和绕制的非均匀性将带来根大的测量误差，严重影响线圈的抗干扰能力；温度将使线圈的骨架发生变化．从而引起线翻互感和自感系数变化，影响测量精度：输出信号较弱，易受外界电磁场的干扰，这些因素都导致了它不能更广泛的应用。二、电流检测方法及特点综述本章以电流检测原理为研究主线，简要介绍了分流器、铁芯交流电流互感器、铁芯直流电流互感器、空芯线圈、霍尔电流传感器、磁通门电流传感器、光学电流传感器等常见的电流检测原理和其它可用于电流测量的磁场检测原理，分析了各种电流检测方案的优缺点，重点分析了传感原理相对简单的霍尔电流传感器和空芯线圈存在的不足。1、分流器分流器是根据电流通过电阻时在电阻两端产生电压进行电流测量。利用分流器测量电流时，是将电阻数值已知的分流器串联在被测电路里，通过测量或者观测分流器两端的引出电压，即可获得被测电流的大小或波形。理想的制造分流器的材料必须拥有较好的散热性能，材料的电阻率必须拥有极高的长期稳定性和可靠的温度稳定性，制造分流器的材料有多种，比较常用的有康铜和锰铜等合金金属，近来以来也有新的材料被报道采用。分流器的原理简单，在低频率小幅值电流测量中，表现出极高的精度和较快的响应速度。工业领域中，在不涉及到测量回路与被测电流之间电隔离的场合，分流器是将电流信号转...