電流是基本物理量之一,也是工程應(yīng)用中測量最多的物理量之一。電磁學(xué)上把單位時(shí)間里通過導(dǎo)體任一橫截面的電量叫做電流強(qiáng)度,簡稱電流,電流符號(hào)為I,單位是安培(A)。
電流測量方法有很多種,每種方法適用不同的場合,本文介紹幾種目前比較常見的電流測量方法,比較各自的特點(diǎn)和適用的場景。
磁電式
磁電式電流表:物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的測量電流大小的儀器。當(dāng)電流通過線圈時(shí),導(dǎo)線受到安培力的作用,線圈左右兩邊所受安培力的方向相反,安裝在軸上的線圈就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。測量時(shí)指針偏轉(zhuǎn)的角度與電流的大小成正比,可以用指針的偏轉(zhuǎn)角度來指示電流的大小,這種電流計(jì)的刻度是均勻的。
· 磁電式儀表靈敏度高,可以測很弱的電流。
· 缺點(diǎn)是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì),允許通過的電流很弱,容易被燒壞。
這種磁電式電流表主要在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中使用,研發(fā)和現(xiàn)場幾乎不用。
分流器
分流器:又稱為分流電阻,采樣電阻,英文名為:Shunt或CVR。分流器是基于最基本的歐姆定律,它作為一個(gè)非常小的已知阻抗,串聯(lián)到被測電路中,測量電流流過分流器兩段產(chǎn)生的壓降,根據(jù)I=U/R,計(jì)算出該電路中的電流。分流器屬于接觸式測量方法,一般用于電壓不高、電流相對(duì)較小的情況。
· 分流測量簡單,直流測量精度可以達(dá)到比較高的程度。
· 分流器輸入與輸出之間沒有電隔離。
· 分流器如果電流太大,在電阻上就會(huì)產(chǎn)生很高的熱量,需要測量電阻具有很高的精度和溫度穩(wěn)定性。
· 分流器檢測高頻或大電流時(shí),不可避免地帶有電感性,因此分流器的接入會(huì)影響被測電流波形。
常見產(chǎn)品:東京精電(TOKYO-SEIDEN)、Verivolt(Encore系列同軸分流器)
互感器
電磁式電流互感器:電流互感器是基于電磁感應(yīng)原理的一種電流傳感器,通過主級(jí)和次級(jí)線圈的匝比,將一次側(cè)的電流按照匝比轉(zhuǎn)換成二次側(cè)電流,從而進(jìn)行測量。電流互感器是由鐵心和繞組構(gòu)成。電流互感器是電力系統(tǒng)使用最多的測量設(shè)備,技術(shù)成熟、成本低廉、精度非常高。
· 電流互感器在規(guī)定的工作頻率下有較高的精確度,但是它能適應(yīng)的頻率范圍很窄,尤其不能測量直流;
· 動(dòng)態(tài)范圍小,電流較大時(shí),CT會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象;
· CT開路會(huì)產(chǎn)生高壓,危及人身和設(shè)備安全;
常見產(chǎn)品:國產(chǎn)各品牌互感器
脈沖電流互感器:脈沖電流互感器主要用于測量高頻交流電流,高脈沖電流等。
常見產(chǎn)品:美國皮爾遜(Pearson Electronic)
羅氏線圈
羅氏線圈:羅氏線圈(Rogowski Coil)又稱為羅柯夫斯基線圈,是一種空心線圈。一般由線圈和信號(hào)處理電路兩部分組成。由若干匝導(dǎo)線均勻?qū)ΨQ地繞制在一定形狀和尺寸的非鐵磁材料上制成,一次側(cè)導(dǎo)體垂直穿過骨架中心,當(dāng)導(dǎo)體中流過變化的電流,導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生變化的磁場,由電磁感應(yīng)原理可知線圈輸出端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。
· 能測量從0.1Hz~幾十MHz的交流電流信號(hào),電流范圍廣,從幾毫安(mA)到百萬安培(1000KA)。