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大电流测量方案对比

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大电流测量方案对比
大电流检测在工业、电力电子、航空、军工等领域应用广泛，下表为电流检 测方案的
信息汇总及其特点。

方案 精度 测量范围 频带 工作电源 体积 价格 总体评价
分流器 0.1% kA到兆A 直流、工 频及千赫 兹 无 大 便宜
适用于低频低功

率，对主回路参 数
不敏感的场合
直流互 感器 1% A到千A 直流、工 频及千赫 兹 交流电源 大 便宜
原理简单、造价 低

廉，适合于对 精度
要求不咼的 场合

零磁通 式
直流 互感
器

0.05 % A到千A
直流、工 频

及千赫 兹
交流电源 大 贵
具有极好的检测 精

度，但控制系 统复
杂，稳定性 不好

直流磁 性
比较 仪
0.1% A到千A
直流、工 频

及千赫 兹
直流电源 大 贵
克服了铁芯磁饱

和、磁滞和直流 偏
磁的缺点，但 功耗
大，不能长 时间运
行
罗氏线
圈
1%或 0.1% A至U兆A
工频、千 赫兹及兆 赫兹 无 小 便宜 功耗低，测量范 围

宽，造价低， 但无
法克服直流 稳态电
流时的漂 移问题

光纤传 感器 0.1% 千A到兆 A 直流、工 频及千赫 兹 小 贵 精度咼、电磁抗 干
扰能力强、安 装方
便，但价格
日卓
昂贵
分流器原理:

将已知的纯电阻放在被测电流的电路里， 的
电压来求得，分流器利用了欧姆定理进行测量。
在毫欧或微欧级别， 目前常规的分流器规格有
1000A/75mV
等。

分流器存在较小的电感Li，其等效电路如图
流器两侧上的电压为U= I X (Ri + jwLi)。要使分
流器测量精度高并且响应速度 快，要降低被测电流的频率和幅度，否则当频率和幅度变
高，会使分流器的发热 量大幅度增加，严重影响分流器的测量精度。 结构设计上，应尽量
减少分流器的
自感，并对外界磁场有较好的屏蔽能力，而且具有一定的动态稳定性能。

回路中的电流可以通过测量电阻上
实际应用中分流器的电阻数值
100A/75mV、500A/75mV
、

1
，正弦电流通过分流器时，分
为了减少电磁力和热应力对分流器测量结果的影响程度，科学家们对分流器 的结构进
行了分析和改进。但由于分流器自身的缺陷，有很多问题是无法利用补 偿和设计来弥补
的，例如发热和频率特性等问题。

直流互感器原理:
1936
年德国的克莱麦尔教授第一个研制成功直流电流互感器，通过测量原

边电流对带有铁芯线圈的感抗的改变来测量直流电流的大小， 这和交流互感器的
原理是不同的。结构如图2。
直流电流互感器的副边和原边电流也有可能满足公式（2.1），即在不计铁芯 损耗、
不计副边组的内阻及铁芯均匀磁化的情况下。 但是直流电流互感器的测量 结果很容易受
到外界磁场的影响从而产生很大的误差， 比如当测量电流的激磁电
流小于直流互感器时，不论是哪一种软磁材料的磁化特性曲线都不是完美的， 都

图2直流互感器原理
图3零磁通直流互感器
图3的左边，由一次绕组 Wi、二次绕组W2、W4,铁芯Ti、12，二极管Di、 D2,电阻
Ri、R2共同组成一个并联的直流电流互感器，被测电流Ii流过绕组Wi, 二次绕组W2、W
4

和电阻Ri、R2,之间接有辅助交流电源ei;图3右边，由一次 绕组W5、二次绕组 W6、W7,
铁芯T4、T5,二极管D3、D4、D5、D6共同组成第 二个并联的直流电流互感器，二次绕组
W6、W7和二极管D4、D5之间接有辅助 交流电源e
2
。

在被测电流li和辅助交流电源ei的共同作用下，在电阻Ri、R2两端会输出 一个和
li正比例的直流电压，这个电压被送到第二个互感器的一次绕组 W
5
,并

产了一个电流，该电流在辅助交流电源 e2的共同作用下使得第二个互感器的电 阻R4两端
会输出一个直流电压，这个直流电压被送到第一个互感器的补偿绕组 W2,产生和被测电流
相反的磁通势，使第一个互感器的铁芯 Ti、12趋向于零。
这时，补偿绕组 W2中的电流与被测电流成正比，测量补偿绕组 W2中的电流根 据匝数比就
可以计算出被测电流的大小。
为了改善性能，图中增加了磁屏蔽层 T3,和W8、R3、C共同组成的消振回 路。这种互
感器除二极管之外没有其它电子元件，完全是电磁结构， 因此故障率 低工作可靠，其中
的补偿措施提高了它的测量精度。 用这种方法制作的的直流电 流互感器在额定电流范围
20%~100汕，最大误差为0.2%
。

目前国内直流输电工程用直流电流互感器绝大多数都被进口产品垄断，如 ABB西门
子、H ITEC公司及Reitz等公司，国内对零磁通式直流电流 互感器的研究较少，国内尚
无有形成规模的零磁通式直流电流互感器厂家。

四、 直流磁性比较仪
直流电流比较仪的原理结构图如图4所示，在图中A为高磁导率材料的铁芯,

零磁通直流互感器
TL
R1
U 7
5

R4

H
W和W为比例绕组，I 1和12分别由两个独立电源提供给 W和W
的直流电流。因 为©

1=llWRm© 2=liWRm
,所以当I 1W=I W时，即铁芯内合成磁通为 0,此时有
I l/I 2=WW
。

这里的问题是，如何知道磁通势互相平衡了？也就是怎样才能测量到铁芯内 的磁通
等于零？这个问题对于交流比较仪而言， 比较简单，因为交变的电流可产 生交变的磁
通，这个交变的磁通是极其容易从检测绕组中测出的， 然而对于直流 比较仪而言，就不
是这么简单了。因为作用于铁芯上的磁势不平衡时， 其铁芯内 部必然相应存在一个恒定
磁通，这个恒定磁通在检测绕组上不能产生感应电动势。 当然在闭合铁磁开一个小小的缝
隙，缝隙中放入霍尔元件就可以测量出铁芯内部 的恒定磁通，并由此设计出自动调节平衡
电流的直流比较仪， 也就是我们知道的

中旭、托
肯等厂家，
由于该霍尔电流传感器在测量 2000A以上电流时电流消耗大，且存在 穿心孔内输出差异

大，目前2000A以上很少在客户端大规模使用。
俄国科学家Rogowski在1912年发明了罗氏线圈（空芯线圈）。罗氏线圈的 制作
方法就是将漆包线均匀出缠绕在环形的塑料或者陶瓷之类的非铁磁材料的

五、
罗氏线圈
骨架上，如图6。根据安培定律，当载流导线穿过线圈中心时罗氏线圈两端会产 生一个感
应电动势，其大小与被测电流对时间的微分成线性关系。
e（t） M di/dt

其中??= ?2??01 n ?? uo为真空磁导率，大小为4 10-7H/m, N为绕组匝数,
?表示线圈骨架高度，a为骨架外径，b为骨架内径，？、a、b
单位为

m

。

若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光 iP与
磁感应强度B和光穿越介质的长度d的乘 V称为费
尔德常数，与介质性质及光波频率有

根据安培环路定律，电流产生的磁场磁场强度H沿任意闭合曲线的积分等于 闭合曲
线所包围的所有电流的代数和， ENI =为Hdl = 疗dl，光纤电流传感器 就是基于安培
环路定律与法拉第磁光效应进行设计的。

光纤电流传感器主要由传感头、输送与接收光纤、电子回路等三部分 组成，如图
8
所示，传感头包含载流导体，绕于载流导体上的传感光纤, 以及起偏镜、检偏镜等光学部
件。电子回路则有光源、受光元件、信号处 理电路等。和磁电式电流检测相比，光纤电
流传感器具有绝缘性能好、测 量准确度高（不存在磁饱和、直流偏磁与铁磁谐振等问
题）、抗干扰能力 强（光纤传输具有好的电磁抗干扰能力）、安全性高（传统的磁电式
在次 边开路时容易形成高压，有易燃易爆的危险，而光纤电流传感器就没有这 个问
题）、体积小（电压等级3 4 5 kV的充油式电磁式电流互感器整体高度 达6.1m，重量
超过7吨，与此同时，美国西屋公司生产的同等电压等级的磁 光式光纤电流互感器高度

由于交流互感器的输出是电流信号,
电压信号，输出回路一般处于打开状态, 交
流电流，罗氏线圈的结构中没有铁芯, 不会
出现磁饱和的现象。

输出回路不能断开，罗氏线圈的输出是 虽
然罗氏线圈和交流互感器都只能测量 磁感
应的强度大于被测电流，罗氏线圈

六、
光纤电流传感器

当线偏振光在介质中传播时，
振动方向将发生偏转，偏转角度 积成
正比，即P =VBd，比例系数 关。上
述现象称为法拉第磁光效应。
仅有2.7m，重量不超过1 0 0kg）等优点，但由 于其造价昂贵，目前在工业领域还未大
规模进行使用。

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精密测量直流大电流的自激振荡磁通门法研究

精密测量直流大电流的自激振荡磁通门法研究

精密测量直流大电流的自激振荡磁通门法研究磁通门电流传感器作为直流大电流精密测量与反馈元件广泛用于新能源电动汽车、高铁动车、智能电网、磁共振成像仪、精密直流大电流测量仪、精密直流大电流源等工业、医疗以及精密测试、测量等领域。

但是,受国外核心技术垄断,目前国内大量使用的精密磁通门电流传感器几乎全部依赖进口。

近年来,自激振荡磁通门技术以其电路结构简单、灵敏度与激励频率和磁芯参数无关等诸多优点逐渐引起关注,这为我们突破国外核心技术封锁,研制具有自主知识产权的新型精密电流传感器提供了一个契机。

在上述背景下,本课题来源于国家重大科学仪器设备开发专项——“宽量限超高精密电流测量仪”(项目编号:2011YQ090004),致力于探索基于自激振荡磁通门技术实现直流大电流测量的新方案,基于新方案,研制具有自主知识产权的新型电流传感器,打破国外对精密磁通门电流传感器的垄断,提高国产仪器的自主创新能力和自我装备水平。

论文的主要研究内容如下:(1)在对现有平均电流模型进行深入研究的基础上,提出了自激振荡磁通门的占空比模型,即激磁电压占空比与被测电流之间存在近似线性关系。

分别基于磁化曲线的分段线性函数模型和反正切函数模型对其进行了证明,并通过实验进行了验证。

在此基础上,分析了平均电流模型与占空比模型的线性度和稳定度的主要影响因素及提高措施,为自激振荡磁通门作为闭环系统直流零磁通检测器实现自身线性度和稳定度的优化设计提供了重要参考。

提出的占空比模型为后文建立闭环系统感应调制纹波的理论模型,从而研究磁积分器对感应调制纹波的抑制原理奠定了理论基础。

(2)针对现有闭环测量方案由于未考虑自激振荡磁通门自身线性度和稳定度、缺乏系统优化设计的理论依据、未考虑调制纹波引入的测量误差等导致测量精度难以提高的问题,提出了一种将自激振荡磁通门技术与磁积分器技术相结合构成新型零磁通闭环系统实现直流大电流精密测量的新方案。

分析了新方案的基本组成与工作原理,并通过仿真进行了验证。

JJF1化学量测量比对技术规范

JJF1化学量测量比对技术规范

JJF1化学量测量比对技术规范篇一：JJF1117-2010《计量比对》计量技术规范JJF1117-2010《计量比对》计量技术规范，以替代JJF1117-2004《测量仪器比对规范》。

新的JJF1117技术规范除了在规范的名称上就与旧的JJF1117有了明显区别外，其内容上也有许多明显的差异，如在术语和定义、参考值的确定与处理、比对测量结果处理与判断上等都做了修订与改进，归纳起来，主要有以下几个方面：一、对计量量值比对的理论、概念、定义上做了很大的调整与修改1．在新JJF1117中，对计量量值比对进行了重新定义：计量比对是在规定条件下，在相同量的计量基准、计量标准所复现或保持的量值之间进行比较、分析和评价的过程。

这一定义与原JJF1117中所规定的有二点明显的差异：①、新规范明确了量值比对是计量标准量值之间的比对，而不是计量器具之间的比对；②正是由于以上原因，原规范的名称“测量仪器比对规范”改为新规范的“计量比对”，这更能体现了开展量值比的目的与意义；2．新规范中增加了三个新概念：等效度；归一化偏差； Z比分数。

等效度-----指某一参比实验室的测量结果与参考值或另一个测量结果一致的程度。

设一个实验室的测量结果为Y1，另一个实验室的测量结果（或参考值）为Y2，则Y1-Y2 就为两个实验室之间的等效度；归一化偏差-----等效度与其不确定度之比，用En表示。

Z比分数------为某实验室比对结果Yji与参考值Yri的差值与比对量值比对结果的发散量的适当估计值S之比，用Z表示。

对以上三个术语，等效度与归一化偏差这二个术语，应该比较容易理解，与我们目前在计量量值比中的评价方法相仿。

而Z 比分数，一般应运在测量结果的比对试验中。

如今年我所参加的低温试验比对中，就是用Z比分数来评价比对结果的。

二、就参考值的确定方法作了进一步的阐述由于参考值在计量比对中的重要性，新规范对参考值在附录D 中作了进一步的阐述，主要有：1．对参考值的不同来源作详细分析，一是以权威实验室的量值作为参考值。

电流表内阻测量方法

电流表内阻测量方法

电流表内阻测量的几种方法灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。

它有三个参数：满偏电流&、满偏时电流表两端的电压Ug和内阻°。

一般灵敏电流表的4为几十微安到几毫安，G为几十到几百欧姆，q = 也很小。

将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻，根据提供的器材不同，可以设计出不同的测量方案。

练习用多种方法测定电流表的内阻，可以培养学生思维的发散性、创造性、实验设计能力和综合实验技能。

本文拟谈几种测定电流表内阻的方法。

一.半偏法这种方法教材中已做介绍。

中学物理实验中常测定J0415型电流表的内阻。

此型号电流表的量程为()一20()如，内阻约为500°,实验电路如图1所示。

图1操作要点：按图1连好电路，3断开，Sj闭合，调节变阻器R,使待测电流表G的指针满偏。

再将鼻也闭合，保持变阻器R接在电路中的电阻不变，调节电阻箱R”使电流表G的指针半偏。

读出电阻箱的示值R” ,则可认为沪R °实验原理与误差分析：认为、闭合后电路中的总电流近似不变，则通过电阻箱的电流近似为P"。

所以电流表内阻与电阻箱的示值近似相等。

实际上S2闭合后电路中的总电流要变大，所以通过电阻箱的电流要大于豆，电阻箱的示值要小于电流表的内阻值。

为了减小这种系统误差，要保证变阻器接在电路中的阻值^>100^,从而使％闭合前后电路中的总电流基本不变。

R越大，系统误差越小，但所要求的电源电动势越大。

实验中所用电源电动势为8-12V,变阻器的最大阻值为60也左右。

二.电流监控法实验中若不具备上述条件，可在电路中加装一监控电流表G”，可用与被测电流表相同型号的电流表。

电源可用1•刃干电池，R用阻值为1°也的滑动变阻器，如图2所示。

实验中，先将鼻断开，S,接通，调节变阻器R的值，使被测电流表G指针满偏，记下监控表G”的示值b。

再接通S2,反复调节变阻器R和电阻箱R”，使G的指针恰好半偏，而G”的示值不变。

浅析煤矿6kV高压电网单相接地电容电流的测试原理及方法

浅析煤矿6kV高压电网单相接地电容电流的测试原理及方法


图1
信号注入法测量配电网电容电流原理
2011 年 9 月
邓建忠： 浅析煤矿 6 kV 高压电网单相接地电容电流的测试原理及方法
第 20 卷第 9 期
± 2% ； 电源电压： 交流（ 220 ± 22 ） V， 50 Hz。 4． 2 测量方法 图 4 是配电网电容电流测量原理图， 其中： L A 、 LB 、 L C 分别为电压互感器 （ PT ） 三相的高压绕组， 二 Lb 、 L c 组成开口三角形； C A 、 CB 、 C C 为导 次绕组 L a 、 线三相对地电容。 测量仪向 PT 开口三角注入一个 LB 、 LC 则在 PT 的一次绕组 L A 、 一定频率的电流 i0 ， i2 、 i3 ， 中分别感应出三个电流 i1 、 这三个电流将分别 PT R 、 在 三相的一次绕组电阻 漏抗 X L 和导线对地 电容中产生压降。因此就可以依据电容与阻抗的关 系由仪器内置的软件系统准确地计算出系统的电容 电流。
1
煤矿高压电网单相接地电容电流的测试
பைடு நூலகம்电网单相接地电容电流的实际测定， 是为电网
单相接地故障和接地电容电流的综合治理与保护提 供依据， 所以测试数据的真实性及有效性尤为重要 。 为此须注意如下几点：
0530 收稿日期： 2011作者简介： 邓建忠（ 1972 － ） ， 男， 山西昔阳人， 工程师， 从事机电技术工作。
4
现场测量仪器及注意事项
单相接地电容电流测试仪器种类较多， 原理多 为母线 PT 注入信号法， 如 DRY － 2 型电容电流测试 仪。 4． 1 仪表适用范围 1 ～ 66 kV 中 性 点 不 接 地 电 网； 环 境 温 度： － 20 ～ 45 ℃ ； 测 量 范 围： 1 ～ 200 A； 测 量 误 差： 4． 4