【干貨】功率分析儀測(cè)電流的方式--云帆興燁
前言
電流檢測(cè)是電力電子計(jì)量的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)計(jì)量?jī)x表-數(shù)字萬(wàn)用表一般適用于直流或工頻正弦波電流測(cè)量，鉗形安培計(jì)表主要應(yīng)用于工頻正弦波電流的檢測(cè)。隨著各類(lèi)高功率電力電子開(kāi)關(guān)裝置的廣泛使用，迫切需要對(duì)其進(jìn)行綜合測(cè)量：觀察其波形，分析其諧波含量，并對(duì)其有效值、直流值、交流值等進(jìn)行測(cè)量。
吹田電氣SPA系列功率分析儀就是一種能夠很好滿(mǎn)足這一需求的測(cè)試儀器。那么它是如何測(cè)量、如何接線，又是如何實(shí)現(xiàn)大電流測(cè)量的呢？大電流測(cè)量時(shí)精度如何提高呢？今天小編為大家講解功率分析儀測(cè)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(guò)一定的比例轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來(lái)進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)不同的變換原理，電流測(cè)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(gè)大電流通過(guò)分流器時(shí)，每個(gè)繞組會(huì)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(jìn)行測(cè)量或保護(hù)電路。可進(jìn)行交直流測(cè)量，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，使用時(shí)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(chǎng)傳感器。它有兩種工作方式，即開(kāi)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(diǎn)是電路形式簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低；其缺點(diǎn)是精度、線性度較差，響應(yīng)時(shí)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(chēng)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(jí)線圈、放大器等組成。當(dāng)原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過(guò)高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測(cè)磁通，通過(guò)繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補(bǔ)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(guò)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(kāi)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(xiě)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(lái)測(cè)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(cè)量的電流的線路中。因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過(guò)，二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)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(lái)測(cè)量，二次側(cè)不可開(kāi)路。
互感器原理圖
互感器
01測(cè)電流measuring current
吹田電氣功率分析儀電流測(cè)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(hào)，通過(guò)內(nèi)部分流器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)量；外部傳感器輸入通道，輸入為電壓信號(hào)，可連接電壓輸出型的傳感器、互感器和外置分流器進(jìn)行測(cè)量。電流互感器進(jìn)行15V供電，鉗式電流傳感器進(jìn)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(cè)電流有5A、40A和50A功率單元可選擇，更大的電流可通過(guò)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(duì)于軟件計(jì)算是沒(méi)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(hào)時(shí)，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(hào)時(shí)，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(shì)
ADVANTAGES
01
超高精度：SPAW7000功率分析記錄儀具有最高達(dá)0.01%的測(cè)量精度和0.1 Hz-5 MHz的高帶寬，能夠準(zhǔn)確測(cè)量輸入輸出電壓、電流、功率等關(guān)鍵參數(shù)。
02
高速運(yùn)算：SPAW7000功率分析記錄儀具備電流相位補(bǔ)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(dá)10ms，能夠在保證高精度的基礎(chǔ)上進(jìn)行高速運(yùn)算。
03
最高10ms更新率+自動(dòng)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(jìn)行高速運(yùn)算，并通過(guò)獨(dú)立數(shù)字濾波器技術(shù)確保測(cè)量值的穩(wěn)定性。開(kāi)啟自動(dòng)更新率模式，可追蹤從0.1Hz開(kāi)始變化的頻率信號(hào)，根據(jù)輸入信號(hào)的頻率自動(dòng)改變數(shù)據(jù)更新率，便于對(duì)變化的信號(hào)進(jìn)行更精準(zhǔn)的測(cè)量。
04
數(shù)據(jù)大容量存儲(chǔ)和分析：可對(duì)電壓、電流、功率等測(cè)量數(shù)據(jù)以及電壓、電流顯示波形數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，最快存儲(chǔ)速率可達(dá)100次/秒，并且內(nèi)置512GB大容量存儲(chǔ)空間（可選配1TB），使得對(duì)其全面性能進(jìn)行評(píng)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(hù)友好的界面和操作方式，圖形化的功能模塊設(shè)計(jì)，以便測(cè)試人員能夠輕松設(shè)置和控制測(cè)試，高清大顯示屏還可將數(shù)值、波形、棒圖和趨勢(shì)等多種信息顯示在同一個(gè)界面中。
06
高精度電流傳感器：電流傳感器精度可達(dá)到±(0.008% of rdg + 10μA)，具備超高穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，同時(shí)輸出噪音小，抗干擾能力強(qiáng)，具有飽和檢測(cè)及自恢復(fù)功能。
03相關(guān)產(chǎn)品PRODUCTS
04總結(jié)summarize
在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)被測(cè)電流超出功率分析儀量程范圍時(shí)，可以通過(guò)外接傳感器/互感器/分流器測(cè)電流，三種測(cè)量方法各有特色。在實(shí)際選型中，可以根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合，選擇合適的測(cè)量方式。一般情況下使用電流直接輸入測(cè)量效果最好，當(dāng)被測(cè)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(shí)，高精度閉口電流傳感器開(kāi)口鉗式電流傳感器效果要好。