【干貨】功率分析儀測電流的方式--云帆興燁
前言
電流檢測是電力電子計量的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)計量儀表-數(shù)字萬用表一般適用于直流或工頻正弦波電流測量，鉗形安培計表主要應(yīng)用于工頻正弦波電流的檢測。隨著各類高功率電力電子開關(guān)裝置的廣泛使用，迫切需要對其進行綜合測量：觀察其波形，分析其諧波含量，并對其有效值、直流值、交流值等進行測量。
吹田電氣SPA系列功率分析儀就是一種能夠很好滿足這一需求的測試儀器。那么它是如何測量、如何接線，又是如何實現(xiàn)大電流測量的呢？大電流測量時精度如何提高呢？今天小編為大家講解功率分析儀測電流的方式。
功率分析記錄儀SPAW7000
互感器/傳感器/分流器
通常的電流互感器的作用是把數(shù)值較大的一次電流通過一定的比例轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進行測量。根據(jù)不同的變換原理，電流測量主要有兩種方法：一種是基于電磁學(xué)原理的，比如電流互感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈等；另一種是基于電學(xué)的主要理論歐姆定律的，比如分流器等。
1.分流器
分流器的工作原理是基于歐姆定律和分流原理。當(dāng)一個大電流通過分流器時，每個繞組會根據(jù)其電阻值的大小分擔(dān)相應(yīng)的電流值。分流器的主要作用是將較大的電流分解為較小的電流，以便進行測量或保護電路。可進行交直流測量，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，使用時需考慮電路中輸入的最大電流，以防燒壞器件。
2.霍爾傳感器
霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器。它有兩種工作方式，即開環(huán)（直放式）和閉環(huán)（磁平衡式）。直放式霍爾傳感器的優(yōu)點是電路形式簡單，成本相對較低；其缺點是精度、線性度較差，響應(yīng)時間較慢，溫度漂移較大。為了克服它的不足，出現(xiàn)了閉環(huán)（磁平衡式）霍爾電流傳感器。閉環(huán)式霍爾電流傳感器又稱零磁通式霍爾電流傳感器，它是由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾元件次級線圈、放大器等組成。當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通，通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)過特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。
開環(huán)傳感器
閉環(huán)傳感器
3.互感器
CT，電流互感器，英文拼寫Current Transformer，是將一次側(cè)的大電流，按比例變?yōu)檫m合儀表使用電流的變換設(shè)備。它的工作原理和變壓器相似。電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來測量的儀器。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中。因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器是把一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來測量，二次側(cè)不可開路。
互感器原理圖
互感器
01測電流measuring current
吹田電氣功率分析儀電流測量有直接輸入和外部傳感器輸入兩種端口，其中直接輸入通道，輸入為電流信號，通過內(nèi)部分流器轉(zhuǎn)換為電壓信號進行測量；外部傳感器輸入通道，輸入為電壓信號，可連接電壓輸出型的傳感器、互感器和外置分流器進行測量。電流互感器進行15V供電，鉗式電流傳感器進行10V供電工作。
功率分析儀通道圖
吹田SPA 功率分析儀直接輸入測電流有5A、40A和50A功率單元可選擇，更大的電流可通過選擇合適的傳感器或互感器變換到功率單元的量程范圍內(nèi)，在功率分析儀只需設(shè)置相應(yīng)的變換比例，這對于軟件計算是沒有任何困難和限制的。當(dāng)使用的互感器/傳感器輸出為電流信號時，接入到SPA 功率分析儀的電流直接輸入端口，根據(jù)所用互感器/傳感器在SPA功率分析儀上正確設(shè)置的“CT”比例系數(shù)。當(dāng)使用的傳感器輸出為電壓信號時，接入到SPA功率分析儀的外部傳感器端口（BNC 接口），根據(jù)所用傳感器正確設(shè)置SPA 的“傳感器比率”，單位為mV/A，如電流鉗參數(shù)為 1000A 轉(zhuǎn)換為 2V，則傳感器比率設(shè)為 2mV/A。
02主要優(yōu)勢
ADVANTAGES
01
超高精度：SPAW7000功率分析記錄儀具有最高達0.01%的測量精度和0.1 Hz-5 MHz的高帶寬，能夠準確測量輸入輸出電壓、電流、功率等關(guān)鍵參數(shù)。
02
高速運算：SPAW7000功率分析記錄儀具備電流相位補償功能、積分功能、快速傅里葉變換功能等，并且數(shù)據(jù)更新率最快可達10ms，能夠在保證高精度的基礎(chǔ)上進行高速運算。
03
最高10ms更新率+自動更新率：SPAW7000功率分析記錄儀的數(shù)據(jù)更新率為10ms~20s、Auto。最快10ms的更新率，可以在保證高精度的基礎(chǔ)上進行高速運算，并通過獨立數(shù)字濾波器技術(shù)確保測量值的穩(wěn)定性。開啟自動更新率模式，可追蹤從0.1Hz開始變化的頻率信號，根據(jù)輸入信號的頻率自動改變數(shù)據(jù)更新率，便于對變化的信號進行更精準的測量。
04
數(shù)據(jù)大容量存儲和分析：可對電壓、電流、功率等測量數(shù)據(jù)以及電壓、電流顯示波形數(shù)據(jù)進行實時存儲，最快存儲速率可達100次/秒，并且內(nèi)置512GB大容量存儲空間（可選配1TB），使得對其全面性能進行評估，從而更好地優(yōu)化和調(diào)整系統(tǒng)。
05
人性化的操作界面：具備用戶友好的界面和操作方式，圖形化的功能模塊設(shè)計，以便測試人員能夠輕松設(shè)置和控制測試，高清大顯示屏還可將數(shù)值、波形、棒圖和趨勢等多種信息顯示在同一個界面中。
06
高精度電流傳感器：電流傳感器精度可達到±(0.008% of rdg + 10μA)，具備超高穩(wěn)定性和準確度，同時輸出噪音小，抗干擾能力強，具有飽和檢測及自恢復(fù)功能。
03相關(guān)產(chǎn)品PRODUCTS
04總結(jié)summarize
在實際應(yīng)用中，當(dāng)被測電流超出功率分析儀量程范圍時，可以通過外接傳感器/互感器/分流器測電流，三種測量方法各有特色。在實際選型中，可以根據(jù)不同應(yīng)用場合，選擇合適的測量方式。一般情況下使用電流直接輸入測量效果最好，當(dāng)被測回路中存在較高共模干擾，為了避免干擾，使用互感器或傳感器效果較好，當(dāng)必須要用傳感器或互感器時，高精度閉口電流傳感器開口鉗式電流傳感器效果要好。