摘要：經(jīng)常有客戶(hù)說(shuō)需要一個(gè)0.1%精度的電流鉗，但是很遺憾目前沒(méi)有這么高精度的電流鉗。下面我們了解一下電流傳感器/互感器的知識，便于大家選型。
通常的電流傳感器/互感器是把大電流轉換為同頻同相的小電流以便于測量或實(shí)現隔離。根據不同的變換原理，一般有基于電磁感應原理、霍爾效應、磁通門(mén)這幾種技術(shù)的電流傳感器/互感器。
一、電流互感器
電流互感器類(lèi)似于一個(gè)初級匝數很少，次級匝數較多的變壓器。理想情況下初次級電流之比與匝數比成反比，電流變換比例以初次級額定電流標注，例如“300A/5A”，表示被測電流為額定值300A時(shí)輸出電流為5A。由于初次級線(xiàn)圈均存在漏感和電阻，以及勵磁電流、鐵芯磁化曲線(xiàn)非線(xiàn)性，會(huì )導致互感器產(chǎn)生比值誤差和相位誤差。用于計量計費的互感器準確度一般為0.1~1級。由互感器原理可知，它是不能測量直流電流的，通常設計為工頻測量，準確度為工頻下的參數，帶寬較窄，不適合用于諧波分析和非正弦測量。使用電流互感器一定注意不能將次級開(kāi)路，否則將會(huì )產(chǎn)生高壓危及人身和設備安全。
圖 1 電流互感器
二、電流鉗
電流鉗內的鐵芯分成兩部分，避免斷開(kāi)被測回路，非常便于測量且使用很廣泛。有基于電磁感應原理和霍爾效應兩種類(lèi)型。
基于電磁感應原理的電流鉗與互感器一樣，鐵芯被分成兩部分，閉合時(shí)兩部分鐵芯需要緊密結合，有些電流鉗次級連接了電阻輸出為電壓信號，沒(méi)有內部電阻的輸出為電流信號。受到兩部分鐵芯閉合程度的影響，電流鉗精度通常比互感器差。同樣地基于電磁感應的電流鉗也只能測量交流。
基于霍爾效應的電流鉗在鐵芯中加工一個(gè)氣隙放置霍爾元件。利用霍爾元件測量氣隙中的磁感應強度，根據控制方式不同，有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種類(lèi)型。開(kāi)環(huán)霍爾型使用線(xiàn)性度較好的霍爾元件，霍爾元件輸出電壓正比于被測電流。閉環(huán)霍爾型使用零磁通技術(shù)，鐵芯上有補償線(xiàn)圈。當初級有被測電流在鐵芯中產(chǎn)生磁通時(shí)，霍爾元件檢測鐵芯中的磁感應強度，通過(guò)負反饋將此誤差電壓轉換為電流驅動(dòng)補償線(xiàn)圈，抵消鐵芯中的磁通，最終被測電流與補償線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通量大小一致方向相反，通過(guò)測量補償線(xiàn)圈的電流即可按照匝數比換算出被測電流。
開(kāi)環(huán)和閉環(huán)霍爾型電流鉗都可以測量直流和交流。開(kāi)環(huán)霍爾受鐵芯非線(xiàn)性和霍爾元件溫度特性等影響，精度和線(xiàn)性度都較差，但成本低。閉環(huán)霍爾對霍爾元件的線(xiàn)性度依賴(lài)較小，鐵芯工作在零磁通下，因此精度比開(kāi)環(huán)的高。但是電流鉗存在活動(dòng)鐵芯閉合程度不理想問(wèn)題，幾乎沒(méi)有等于優(yōu)于0.1%的，能夠做到1%已經(jīng)是很高的指標�；魻栐枰峁┕ぷ麟妷�，因此這兩種電流鉗都要供電，閉環(huán)霍爾需要驅動(dòng)補償線(xiàn)圈耗電更大。
圖 2 電流鉗
三、閉口式電流傳感器
通常與霍爾型電流鉗一樣，也有開(kāi)環(huán)和閉環(huán)霍爾兩種類(lèi)型，輸出為電流或電壓信號。由于閉口形式，比相同類(lèi)型的電流鉗精度高。
另外有利用磁通門(mén)技術(shù)的電流傳感器，精度優(yōu)于0.05%，甚至達到12ppm，但是這種類(lèi)型傳感器非常昂貴并且很脆弱。在使用中一旦未給傳感器供電情況下，通有被測電流，會(huì )造成傳感器損壞。
圖 3 閉口式電流傳感器
四、電流傳感器/互感器與功率分析儀連接
PA5000功率分析儀電流測量有直接輸入和傳感器輸入兩組端口，當使用的傳感器/互感器輸出為電流信號時(shí)，接入到PA5000的電流直接輸入端口，根據所用傳感器/互感器正確設置PA的“CT”比例系數，如300A/5A，則CT=300A/5A=60。
當使用的電流傳感器/電流互感器輸出為電壓信號時(shí)，接入到PA5000的外部傳感器端口(BNC接口)，根據所用傳感器/互感器正確設置PA的“傳感器比率”，單位為mV/A，如電流鉗參數為1000A轉換為1V，則傳感器比率設為1mV/A。 |
