大电流测量方案对比
电流检测方案
电流检测方案摘要：电流检测是电气系统中一项重要的任务，它用于监测和测量电路中的电流值。
本文将介绍几种常用的电流检测方案，包括霍尔效应传感器、电阻式电流检测和互感式电流检测。
每种方案都有其优点和限制，根据具体应用需求选择适合的方案将能够提高电流检测的准确性和可靠性。
1. 引言电流检测在各种电气系统中起着重要的作用，例如电力系统、工业自动化系统和电子设备。
准确地监测和测量电流值对于确保系统的正常运行和故障诊断具有关键意义。
本文将介绍几种常用的电流检测方案，以帮助读者了解各种方案的原理和特点，从而选择适合的电流检测方案。
2. 霍尔效应传感器霍尔效应传感器是一种常见的电流检测方案，它利用霍尔效应来测量电流。
霍尔效应是指当导电体中有电流通过时，垂直于电流方向的方向会产生电势差。
通过将霍尔元件与电路连接，可以测量感应到的电势差，并据此推导出电流值。
霍尔效应传感器具有非接触式、高精度和快速响应的优点，常用于电力系统和工业自动化应用中。
3. 电阻式电流检测电阻式电流检测是一种简单而常用的电流检测方案，它利用电阻器来测量电流值。
将一个合适的电阻器串联到电路中，根据欧姆定律将电流转换为电压信号，再通过适当的电路放大和处理电压信号，最终得到准确的电流值。
电阻式电流检测方案成本较低，可靠性较高，适用于一般的电流测量需求。
4. 互感式电流检测互感式电流检测是一种常用于高电流测量的方案，它利用电感和变压器原理来测量电流。
将电流通过一个可调节的电感元件，通过变压器将电流大小转换为方便测量的电压值。
互感式电流检测方案适用于高电流测量，具有较高的精度和稳定性。
5. 选择合适的电流检测方案在选择合适的电流检测方案时，应根据具体应用需求考虑以下因素：- 电流范围：不同的方案适用于不同范围的电流测量。
对于小电流测量，电阻式电流检测方案可能更合适；对于高电流测量，互感式电流检测方案可能更合适。
- 精度要求：不同的方案具有不同的精度。
对于需要高精度测量的应用，霍尔效应传感器通常是较好的选择。
测量暂态大电流分流器的分析计算和结构设计
测量暂态大电流分流器的分析计算和结构设计摘要：分流器在暂态大电流的测量中表现出极高的精度和较快的响应速度，但由于趋肤效应的影响使传统分流器的应用受到很大的限制。
本文主要介绍了用不同结构的分流器来测量暂态大电流的方法和有关分析及计算问题，并在文末举例说明了测量工频电流及冲击电流用分流器设计结构等相关问题。
关键词：测量用分流器；暂态大电流；分析计算；结构设计1 在交流下分流器工作特点的一般考虑我们探讨一下图1-1所示的一些分流器方案的工作：为便于叙述，我们把沿分流器电流回路流通的电流称为分流器电流，而把电压回路输出端上的电压称为分流器电压。
图1-1，a是一最简单的分流器，其电流回路乃是一实心圆柱体，电压回路接在AB段上。
回路ABEA处在圆柱体中心线所构成的平面中。
显然，当存在感应分量时，分流器电压不仅与被测电流值有关，还与其变化速度有关。
这样，测量比例固定不变的原则便受到破坏。
如果电压回路紧贴圆柱体的表面，（图1-1，b）则回路ABEA的面积等于零。
方程式（1-1）中的感应分量便不存在。
只有把圆柱导体换成截面无限小的导体（图1-1，c）时，才能既消除电流分布的不均匀性，又消除外磁场的匝链。
这样，我们就会得到理想的分流器。
此时，不管电流怎么变化，分流器上的电压都会与被测电流完全对应。
显然，这种分流器不适于实际测量，因为分流器的电流回路终究还必须有一定的截面尺寸。
当把实心圆柱体改变空心的管体后，则既保证了必须的横截面尺寸，又减小了电流分布不均所引起的误差。
此外，如果电压回路按图1-1，d接入，还能消除外磁场的影响。
实际上，减小管壁的厚度，同时增大管径，则所需的截面和电流的实际均匀分布都会达到。
外磁场影响的消除也不难理解，如果故意把电流源接到电压回路的输出端上，则沿分流器流出的电流线便会由此而形成理想的环形系统，正如马克斯威尔所证明，它并不与外磁场匝链。
如果分流器的直径比长度小得多，磁场的磁力线则呈同心圆状，其所在平面与分流器的轴线相垂直。
电流采样方案
电流采样方案引言：电流采样是电力系统中重要的测量和监控手段之一。
通过对电流进行精确的采样和分析，可以实现对电力系统的实时监控、故障诊断和负荷管理等功能。
本文介绍了电流采样的基本原理，常用的采样方案以及应用领域。
一、电流采样的基本原理电流采样是指在电路中对电流进行测量并将其转化为电信号的过程。
电流采样的基本原理是根据安培定律，通过测量电流通过的导体上产生的磁场强度来间接测量电流的大小。
具体来说，电流采样通常采用电流互感器或霍尔传感器等装置，将电流变换为与之成正比的电压或电流输出信号。
这些采样设备可以分为非接触式和接触式两种。
非接触式电流采样主要利用电磁耦合的原理，将测量导体绕制一圈线圈，通过线圈中感应出的电动势来测量电流。
接触式电流采样则是通过与电流导体直接接触的方式进行测量，一般采用夹子式感应器等设备。
二、常用的电流采样方案1. 磁芯式电流互感器磁芯式电流互感器是一种常用的非接触式电流采样方案。
该方案通过将测量导体通过互感器的线圈中，使得测量导体所产生的磁场能够感应到线圈中，从而产生感应电动势，经过放大和处理后，输出与电流成正比的电压或电流信号。
磁芯式电流互感器具有温度稳定性好、精度高、线性度好等优点。
但是其不足之处在于需要将测量导体通过线圈中，因此测量导体的绝缘性能要求较高，且当测量导体较大时，互感器的结构也会相对较大。
2. 夹子式电流互感器夹子式电流互感器是一种接触式的电流采样方案。
它通过将测量导体放入夹子式感应器的夹子中，夹子内部的感应线圈会感应到测量导体所产生的磁场，从而产生感应电动势。
夹子式电流互感器通常具有体积小、安装简便等优点，对于现场调试和测量频繁切换的应用场景较为适用。
3. 霍尔传感器除了电流互感器外，霍尔传感器也是一种常用的电流采样方案。
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，通过感应电流导体中磁场的强度来间接测量电流的大小。
相比于电流互感器，霍尔传感器具有体积小、响应快、线性度好等优点。
大电流脉冲测试的方法与设计方案
图1 为原有FH544功率运算放大器输出短路电流测试原理图；图2 为脉冲激励测试法框图； 图3为功率运算放大器脉冲激励的测试原理图；图4为FX2110驱动器测试原理图，图5为功率 运算放大器测试原理图；图6为功率MOSFET测试原理图。
具体实施方式
通过下列实施例详细说明本技术的具体实施方式：
采用双路功率电压电流源提供虚地。
功率运算放大器改进后的测试原理是：PVI可提供50V浮动源以及虚地，AWG可提供精度 10ns的脉冲激励；考虑所有功率器件以及设备供电、激励源的延迟时间后，设定脉冲时间为 500us，占空比2% ，这既满足器件能够正常瞬态工作，又满足器件不会发热；这些条件量化
以后，能满足绝大部分功率器件的输出电流的测试。
这一类产品的测试，不同产品之间测试只需要更改电源电压及脉冲幅度即可完成。
通过以上三种不同类型产品的大电流测试分析，可以确定脉冲时间（500uS）及占空比 （2%），量化后的测试条件，可以覆盖绝大部分产品的电流测试，同一类产品的测试只需
开发一次测试板及测试测试程序，很大程度上降低测试成本。
接脉冲信号，脉冲幅度大于阈值电压，从数据手册中可以了解到这种器件的开启时间均较
短，2%的占空比、500uS的脉冲时间足够器件开启工作并且完成漏极电流的测试。该类器件 的漏极电流不属于短路电流，而是器件开启工作的输出电流，没有烧毁器件的风险。图6为 FX9024测试原理图，从图中看出，测试原理较为简单，设计的测试板及测试程序可以覆盖
技术领域
本技术涉及电流的测试，具体来说，涉及大电流脉冲的测试方法。
技术背景
大电流脉冲测试法是为了避免在测量时由于器件发热引起测量误差而提出的一种分立器件测
试方法，原测试方法中规定脉冲时间不大于10ms，占空比最大为2%，在此范围内，脉冲必
电流阶跃测试方案
电流阶跃测试方案引言电流阶跃测试是一种常用的电子设备测试方法，用于评估设备在电流变化较大的情况下的性能和稳定性。
本文档将介绍电流阶跃测试的基本原理、测试方案以及测试步骤。
原理电流阶跃测试通过施加一个突变的电流输入信号，来模拟设备在实际使用中电流变化较大的情况。
通过监测设备的响应和性能，可以评估设备对电流变化的适应能力。
测试方案1. 设备准备在进行电流阶跃测试之前，需要准备好以下设备和材料：•待测试的电子设备•直流电源•电流计•示波器•适配器和接线头2. 测试准备首先，将待测试的电子设备与直流电源、电流计和示波器进行连接。
确保连接稳固，避免接触不良导致测试结果不准确。
3. 设定测试参数在进行电流阶跃测试之前，需要设定测试的电流变化范围和时间间隔。
根据实际需求和设备规格，选择合适的电流阶跃范围和时间间隔。
4. 进行测试按照设定的测试参数，逐步增加或减小电流输入，观察设备的响应和性能。
可以使用示波器来监测设备的输出波形，利用电流计来测量实际的电流输入。
5. 记录数据在测试过程中，及时记录设备的响应和性能数据。
可以将数据保存到电脑或笔记本中，以便后续分析和评估。
6. 分析数据根据记录的数据，对设备的响应和性能进行分析。
可以比较不同电流阶跃范围下的测试结果，评估设备在不同电流变化情况下的性能差异。
测试步骤1.准备测试设备和材料。
2.连接待测试设备与直流电源、电流计和示波器。
3.设定测试参数，包括电流阶跃范围和时间间隔。
4.逐步增加或减小电流输入，观察设备的响应和性能。
5.记录数据，并保存到电脑或笔记本中。
6.根据记录的数据，进行数据分析和评估。
结论电流阶跃测试是一种重要的电子设备测试方法，可以评估设备在电流变化较大的情况下的性能和稳定性。
通过合理的测试方案和测试步骤，可以得到准确的测试结果，并为设备的性能优化和改进提供指导。
大电流微欧计-概述说明以及解释
大电流微欧计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述大电流微欧计是一种用于测量大电流的仪器。
在现代工业领域中，大电流的测量是非常重要的，因为大电流往往与高功率设备的运行有关。
传统上，测量大电流是一项具有挑战性的任务，因为传统的电流测量方法往往需要使用体积庞大的电阻器或者直接连接到高电压回路中。
然而，大电流微欧计的出现解决了这个问题。
它采用了先进的技术和设计，能够准确测量大电流而不需要使用大型的电阻器。
相比传统的电流测量方法，大电流微欧计具有体积小巧、测量精度高、使用方便等优点，成为了现代工业领域中的重要工具。
大电流微欧计的核心原理是基于欧姆定律，通过测量电流通过的电阻产生的电压来间接计算电流值。
利用精密的电子元件和电路设计，大电流微欧计能够快速而准确地测量大电流，并将测量结果以数字化的形式显示出来。
与传统的电流测量方法相比，大电流微欧计具有更高的测量精度和更广的测量范围。
除了测量大电流的能力，大电流微欧计还具有其他实用的功能。
它可以实时监测电流的变化，并能够记录电流的最大值、最小值和平均值，为工程师提供了更全面的电流信息。
此外，大电流微欧计还可以与计算机或其他设备进行数据传输和通信，实现数据的保存和分析。
综上所述，大电流微欧计作为一种先进而实用的电流测量工具，在现代工业领域中具有重要的应用价值。
它的出现不仅解决了传统电流测量方法的局限性，而且提高了测量的精度和便捷性。
随着科技的不断进步，大电流微欧计将继续得到优化和改进，并在工业自动化和控制领域中发挥重要作用。
1.2 文章结构文章结构是指文章的组织架构和布局方式，它有助于读者更好地理解和消化文章的内容。
本文的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分介绍了文章的背景和意义。
首先，我们简要概述了大电流微欧计的概念和应用。
大电流微欧计是一种用于测量大电流下微小电阻的仪器，广泛应用于电力系统和工业领域。
接着，我们说明了本文的结构安排和各个部分的内容，以提供读者对整篇文章的整体把握。
电流的测量归纳总结
电流的测量归纳总结电流测量是电工学中重要的一部分，准确的电流测量对于电路和设备的运行与安全至关重要。
本文将对电流的测量方法、常见的电流测量仪器以及注意事项进行归纳总结，帮助读者更好地理解和应用电流测量。
一、电流的测量方法电流的测量方法主要有直接法和间接法两种。
1. 直接法：直接法是通过电流表或电流计等仪器直接测量电流的大小。
直接测量电流的仪器一般采用霍尔效应、热电效应、电磁感应等原理。
常见的直接测量仪器有电流表、电流计和电子负载等。
2. 间接法：间接法是通过测量与电流相关的电压、功率或电阻等参数，然后通过计算来获得电流的数值。
间接法的常见方法有电压-电流法、功率法以及欧姆定律等。
二、常见的电流测量仪器1. 电流表：电流表是一种直接测量电流大小的仪器，它通过磁场作用力的原理来测量电流。
电流表分为模拟电流表和数字电流表两种类型。
模拟电流表通过指针对刻度盘进行指示，而数字电流表通过数字显示电流数值。
2. 电流计：电流计是一种专业的电流测量仪器，它能够准确地测量电流，并能够记录和传输数据。
电流计广泛应用于工业控制、电力系统监测等领域。
根据测量原理的不同，电流计分为霍尔电流计、电阻式电流计和电磁式电流计等。
3. 电子负载：电子负载是一种用于模拟负载并测量电流的仪器。
电子负载可以通过调节电流大小、电压和负载特性等参数来模拟真实负载情况，从而进行电流测量和性能测试。
电子负载广泛应用于电源、电池、太阳能等领域。
4. 示波器：示波器是一种用于显示电压和电流波形的仪器，通过连接电流传感器，便可以实现电流波形的测量。
示波器广泛用于电子实验室、电路调试、仪器测试等领域。
三、电流测量的注意事项1. 选择合适的测量仪器：根据需要测量的电流范围和精度要求，选择合适的电流测量仪器进行测量。
不同的电流测量仪器有不同的工作原理和量程范围，要选择适合的仪器才能得到准确的测量结果。
2. 遵循安全操作规范：在进行电流测量时，要遵循相关的安全操作规范，如佩戴绝缘手套、使用绝缘工具等，确保操作的安全性。
接地电阻试验方案(大电流法)
接地电阻试验方案（大电流法）1规范性引用文件DL475接地装置工频特性参数的测量导则DL/T621交流电气装置的接地2.1人员要求a) 人数：一般根据被测接地网面积大小来定，整个接地网最大对角线长度超过500m，至少需10人。
b) 资质：负责人必须熟悉地网测试技术；试验人员中至少有2人为电气技术工人。
2.2设备清单和要求接地网接地电阻测量目前常用的方法有两种：一是变频法；一是工频电压电流法。
每种测量方法的设备分可共用部分和不可共用部分，可共用部分单列清单及要求，不可共用部分在每种测量方法的清单及要求中分别说明。
2.2.1可共用的设备清单及要求a）对讲机：2对：b) 大锤：1把；c) 常用工具：1套；d) 绝缘黑胶布：若干卷（视接地引线的卷数而定）。
2.2.2采用工频电压电流法的设备清单及要求一般情况下，电流极接地电阻均可达到100Ω以下，所以下列设备均是在满足这个条件下提出的。
a) 专用的工频电压电流法测试仪：1套，工频输出电流应能达到10A及以上。
b) 如没有专用测试仪，则需要设备：1) 单相调压器：容量不小于15kVA，1台；2）隔离试验变：容量10kVA及以上，变比1kV/400V（220V），1台；3) 隔离电流互感器：1台，0.2级；4）电压表：0~600V，0.5级，1只；如电流极接地电阻很小，需要1只毫伏表；5）电流表：0一5A，0.5级，1只；6) 两相刀闸：两只。
c) 接地电极：10根及以上空心（实心）铁（钢）管，一端为尖头，每根长度不小于lm，截面直径不小于20mm。
d) 接地引线：1) 电流极引线。
铜芯绝缘外皮，截面不小于2.5 mm2，长度为4~5倍整个被测地网的最大对角线长度减去整个地网中心与地网边缘之间的距离，如放线有困难或土壤较均匀时长度至少取2倍整个被测地网的最大对角线长度减去整个地网中心与地网边缘之间的距离。
2）电压极引线：铜芯绝缘外皮，截面不小于1.0 mm2，长度为电流极引线长度的0.618倍减去整个地网中心与地网边缘之间的距离；组成电流极引线和电压极引线的各段线应在测试前分别测过连通状况。
最新人教版初三物理九年级上册《电流的测量》教案
第4节电流的测量【教学目标】一、知识与技能1.认识电流的大小，知道电流的单位、符号，关心生活中有关用电器工作的电流值.2.知道电流表的用途、符号，知道正确使用电流表的规则，并会将电流表正确接入电路，画出相应的电路图.3.能认识电流表的量程，正确读出电流表的示数.二、过程与方法1.通过用电流的效应来研究电流的强弱，提高学生用间接研究问题的方法解决实际问题的能力.2.通过连接电路的实验活动，培养学生动手操作能力.3.通过电流表的读数，训练学生的观察能力和准确读数的技能.三、情感、态度与价值观1.通过学生连接电路的实验活动，培养学生团结协作的精神.2.在学生对电流表读数的过程中，培养学生严谨的科学态度.【教学重点】1.知道电流有强弱，知道如何表示电流的强弱.2.了解电流的单位及单位间的换算.【教学难点】会在电路中接入电流表，能够读出电流表的示数.【教具准备】手电筒、玩具小汽车、电池、开关、导线、小灯泡、电路示教板【教学课时】1.5课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】教师用电路示教板展示一个由电池、灯泡、开关、导线构成的电路，引导学生思考电路连接正确时，闭合开关后，将会出现什么现象？这说明了什么？生：灯泡亮了，这说明电路中有电流.师你看到电流了吗？你怎么知道电路中有了电流？生：电流倒是没看见，但灯泡发光了.师对.如果用手摸灯泡，还会感觉到热，这说明电路中通有电流时会产生各种效应，如给灯泡通电后，灯丝会发热，热到白炽状态就会发光，这叫电流的热效应，除此之外，电流还有磁效应和化学效应等.本来电流是看不见、闻不出、听不到的，但我们可以利用电流产生的效应来认识它、研究它.生：我们周围的空气也看不见、摸不着，只有刮风时才能感觉到它的存在，是不是一个道理？师很正确.你们的思维比老师还快.这实际上是一种间接研究问题的巧妙方法，下面我们就一起来学习电流吧！【进行新课】知识点1 电流的强弱1.怎样表示电流的强弱教师播放下雨天狂风暴雨和淅淅沥沥的小雨的视频对比，黑夜中闪电的光亮和街上彩灯的闪亮视频对比，引导学生进入讨论的话题：自然界中强与弱是普遍存在的，大雨与小雨，强光与弱光，那么水流的强弱如何表示呢？生1：水流的强弱可以用相同时间通过管道横截面的水量来表示，通过的水量越多，水流越大.生2：还可以用相同的水量流过管道横截面的时间来表示，用的时间越短，水流就越大，例如：接满一脸盆水时，水流越大，时间就越短.师（教师分别用一节干电池和三节干电池给同一盏灯泡供电，学生观察现象）同学们观察到什么现象？说明了什么？大家讨论后回答.生：用三节干电池供电的灯泡比一节干电池供电的灯泡亮一些，这说明电流也有强弱.师同学们回答得很好，水分子定向移动形成水流，电荷定向移动形成电流，与水流类比，怎样表示电流强弱呢？请大家讨论后回答.生1：可以用相同的时间内通过导体横截面的电荷多少表示.如：1s内通过的电荷数越多，电流就越强.生2：可以用通过导体横截面的电荷数相同时，所用时间长短表示，时间越短，电流越大.生3：可以用1s内通过导体横截面的电荷数来表示.教师鼓励学生的发言，并肯定生3的表述最好.2.电流的单位师那么用什么物理量表述电流的强弱呢？它的单位有哪些呢？单位之间的换算有什么关系呢？请同学们阅读教材后进行回答.学生交流讨论后积极发言，教师进行点评、总结，并板书.板书：（1）电流是表示电流强弱的物理量，通常用字母I表示.（2）电流的单位是安培，简称安，符号是A，常用的单位还有毫安（mA）、微安（μA）.（3）电流的单位换位换算关系是：1A＝1000mA，1mA＝1000μA，即电流单位之间都是1000进率关系.教师总结：电流单位由大到小都是1000进率，换算时，找相邻的两个单位换算.跨单位换算一定要找准这两个单位的关系，才能进行换算.师同学们一定很好奇为什么电流的单位是安培，安培是哪来的呢？下面我们简单了解安培：（可用多媒体播放）安培是法国的科学家，他在物理、化学、数学等方面都有很深的造诣，安培在电学方面的研究成果尤为突出，被后人称为“电学中的牛顿”，为了纪念他，物理学中用安培作为电流的单位，希望同学们能向安培学习，刻苦钻研，勇于开拓和创新.例题1（多媒体展示）如图所示是某型号电池外壳上的说明文字，其中的参数600mA·h是该电池储存的电荷量，可理解成：若电池以600mA的电流对外供电，可持续供电1h.若用该电池给一只工作电流为0.1A 的收音机供电，则可供此收音机持续工作 h.图案打“”表示不可扔进垃圾箱，它告诉我们 .解析：本题考查了电流通电时间与电荷量的关系.虽然电荷量是我们不熟悉的物理量，但根据题意，我们可以知道电荷量在大小上等于电流跟时间的乘积.如果设收音机持续工作的时间为t(h)，则依题意有h 6mA100h mA 600A 1.0h mA 600=⋅=⋅=t 答案：6 用过的电池不能随意丢弃课堂演练完成本课时对应课堂练习.知识点2 电流的测量——电流表1.认识电流表教师展示电压表和电流表给学生看（如图）.引导学生观察后思考这两个仪器中哪个电表是用于测电流大小的？生：这个表上有一个“A ”字母，它是电流的单位安培，它肯定是用来测电流大小的.师 同学们回答得很好，这个带有“A ”字母的电表是“电流表”，这个带有“V ”字母的电表是“电压表”（我们以后将学）.下面请大家说说电流表由什么构件组成（指看见的外部）？有什么作用？请讨论后回答.生：（1）电流表有个外壳，外壳起保护作用.（2）电流表有个刻度盘，上面有两排数字，它表示有两个测量范围（即量程），一个是0~0.6A ，另一个是0~3A.（3）刻度盘上有指针，当电流表接入电路时，会偏转，它能指示电流值.（4）它有3个接线柱，使用时要将接线柱连入电路中.师同学们回答得很好，值得注意的是，如果开始指针不对零，可以机械调零.（老师演示调零过程）2.电流表的使用教师用多媒体展示课件“电流表的使用”，然后出示电流表，一边讲解，一边演示使用方法，加深学生的印象.电流表的使用（多媒体课件）可归纳为“四清”、“四会”、“三判断”.（1）认识电流表做到“四清”，即清楚量程、分度值、接线柱、调零器.（2）使用电流表做到“四会”:①会连接：必须与被测电路串联，电流从“+”接线柱流进、“-”接线柱流出，不能直接接在电源正、负极；②会选量程：所测电流不能超过电流表的量程；③会试触：即使电流表的一接线柱接好，用导线瞬时碰接另一接线柱，通过试触达到选择电流表量程和判断正负接线柱是否连接正确的目的；④会读数：先看清电流表所用量程，根据量程明确刻度盘上每大格和每小格所代表的量值，由指针所指的位置读取数值.（3）三判断：①判断电路是否接通，若指针动，则电路接通，否则未接通；②判断正负极接线柱是否接反，若顺时针偏转，则连接正确，否则接反；③判断量程是否选对，先用大量程试触，若指针偏转角度小，则量程选大了，应改接小量程.板书：正确连接电流表：①电流表必须和被测用电器串联.②电流必须从“+”接线柱流进去；“-”接线柱流出来.③不要超过电流表的量程.④任何情况下都不能使电流表直接连到电源的两极上.教师请三位同学上台演示用电流表测小灯泡电流的实验.（教师展示三块配电板电路，其中第一个电路中只有一个灯泡，第二个电路中有两个灯泡串联，第三个电路中有两个灯泡并联，每一块配电板都有一个灯泡被老师用烧坏的灯泡代换，当学生上台闭合开关时，每个电路中都至少有一个灯泡不亮）实验活动1：三名学生上台按照正确的方法连接电流表（注意电流表要与小灯泡串联），演示使用电流表测量灯泡电流的实验.生1闭合开关时，灯泡不亮，电流表不偏转.（生1吓住了，反复检查自己电路的情况）生2闭合开关时，灯泡不亮，电流表不偏转.（生2也很疑惑，无法找出原因）生3闭合开关时，有一个灯泡亮，有一个灯泡不亮，电流表有示数.（教师鼓励生3摘掉不亮的灯泡，发现电流表无变化，然后给生3一个好的灯泡，帮助生3将灯泡用并联的方式接入电路，发现电流表偏转得更厉害了）教师安慰3位同学，并告诉他们三个电路中都有一只灯泡是烧掉的，所以才会有电路故障.师老师之所以用烧掉的灯泡替换了好灯泡，是想要同学们知道：当电路中有故障时，一定要找出故障原因，使电路都正常时，才能接入电流表，否则电流表就不能正常工作了.例题2（多媒体展示）如下图所示的电路中，哪种接法是会烧坏电流表的错误接法？答案：甲图接法会烧坏电流表3.电流表的读数师我们知道电流表有两个量程0~0.6A和0~3A，当我们将电流表正确连入电路后，又如何读出它的示数呢？请同学们阅读教材相应的内容后讨论和交流，拟定一个好的方案后做出回答.生1：当电流表指针偏转到某个位置后，先看使用了哪个量程.生2：再观察这个量程的每一个大格，表示多少安，每一个小格，表示多少安.例如：当电流表接入0~0.6A量程时，每一大格表示0.2A，每一小格表示0.02A；当电流表接入0~3A量程时，每一大格表示1A，每一小格表示0.1A.生3：看清指针向右偏转了几个大格和几个小格，用大格的数加上大格之后的小格的总数，就是电流值.教师展示电流表的纸板模型，选用0~0.6A量程，使指针对着0.2A后的第一格（如图），问学生此时的电流值是多少？是怎样算出来的，讨论后回答.生：是0.22A，因为选用了0.6A量程，每个大格是0.2A，每个小格是0.02A，则有11×0.02A＝0.22A，或0.2A×1+0.02A×1＝0.22A.教师鼓励学生的回答，然后用一本书盖住所选的量程，引导学生思考：在不知道量程的情况下，你可以读出几个值？它们有什么样的关系？生：可以读出0.22A或1.1A两个值，而且1.1A是0.22A的5倍，这说明大量程的刻度是小量程的5倍.实验活动2：教师引导学生分组练习使用电流表测量电流，教师巡视指导，学生分组交流和评估自己的实验.例题3教师用多媒体展示练习册中对应题目，并针对性地讲解.例题4（多媒体展示）某同学做用电流表测电流的实验，正确连接了电路，闭合开关后，电流表的读数如图所示.由此可以看出实验中存在的问题是 .使实验结果更为精确的做法是 .解析：本题考查选择电流表量程的技巧.题中电流表选用的量程是“0~3A”，电流值大约为0.3A左右.此值小于0.6A，完全可以选用读数更为精确的0~0.6A 量程，避免测量不精确的问题.答案：电流表指针偏转幅度较小，读数不精确换用小量程课堂演练完成本课时对应课堂练习.【课堂延展】师请同学们总结一下你在使用电流表时，操作起来比较麻烦的是什么？生1：就是连接正、负接线柱比较麻烦，不小心指针就反转了，又得重新对调过来.生2：还有选择量程，操作也很麻烦，必须要试触选好量程，才能把电流表接入电路.师有什么办法可以解决这两个问题吗？大家讨论后回答.学生讨论和交流自己的想法，培养他们发现、提出、解决问题的创新思维能力.生1：把“零刻线”制在刻度盘中央，无论怎样接都不会接错了，因为指针可以左右偏转都能读数，也不用分正负接线柱了；但这样做的缺点是量程刻度范围变小了，电流表要做得大才行.生2：如果正、负接线柱有一个互换的装置就行了，这个装置就是一个转换开关；同理选择量程时，也可以通过拨动转换开关来选择量程.那么电流表只需要装两个接线柱、两个开关，一个开关转换正、负接线柱，另一个开关转换量程.师这样的改进有什么好处呢？生：规则是人们制订出来的，只要我们对设备进行改进，也就没有这么多规则要记的了，如果正、负接线柱接反了，按一下开关就行了；如果量程不合适，也不用试触了，按一下开关就解决了.师目前的电流表更新得很快,已经发展到了数字显示型,但量程的选择还是用手拨动才行.你想发明一种全自动的电流表吗?生：想师好!只要大家勤学习,多动脑和多动手,将会有许多发明创造的.【教师结束语】通过本节课的学习.我们知道了电流是表示电流强弱的物理量，知道了它的单位和单位之间的换算方法.我们还进一步学会了连接电流表和读出示数的方法.这节课我们就学到这，谢谢！课后作业完成本课时对应课后练习.1.电流是摸不着，看不清的，电流的强弱只有间接地通过其他手段知道.教学中，我首先让学生观察灯泡通电后会发光发热来感受电流的存在，然后通过比较三节电池下灯泡发光强度和一节电池下灯泡发光强度来进一步引导学生感知电流也有大小.最后我将水流与电流进行类比，让学生变抽象为具体.2.电流表是电学的一个基本仪表，教学中，要引导学生安全、准确地将电流表接入电路.读出电表的读数，是电学实验中必须具备的基本技能，是教学重点.教师在引导学生读数时，一定先判断选用的量程，再看分度值，最后读数.养成这个习惯，才能准确读出仪表示数.良好的学习态度能够更好的提高学习能力。
中频点焊电流测量方案
中频点焊电流测量方案一、引言中频点焊技术是一种重要的焊接方法，其优点包括能够在很短的时间内形成焊接接头、减小焊接变形和热影响区、提高焊接速度等。
为了确保中频点焊的质量，我们需要对中频点焊电流进行准确测量和控制。
本文将提出一种关于中频点焊电流测量的方案，以确保焊接质量和生产效率。
二、中频点焊电流的特点中频点焊电流是指在中频点焊过程中通过焊接变压器和电极传导产生的电流，其特点主要包括：1. 高频率：中频点焊电流通常在1kHz到50kHz之间，频率较高，需要相应的测量设备来进行准确测量。
2. 大电流：中频点焊电流的幅值通常在数十到数百安培之间，需要具有足够的测量范围和精度的电流测量装置。
3. 震荡波形：中频点焊电流的波形复杂，包含丰富的高频成分，需要相应的测量技术和处理手段来准确测量和分析。
三、中频点焊电流测量方案在中频点焊电流测量中，我们需要考虑以下几个方面的问题：1. 电流传感器的选择由于中频点焊电流有着高频率和大幅值的特点，我们需要选择适合的电流传感器来进行测量。
常用的电流传感器包括夹式电流互感器、霍尔效应传感器和电阻式电流互感器等。
根据实际需求，我们需要选择能够满足高频率、大电流和精度要求的电流传感器。
2. 信号处理电路的设计针对中频点焊电流的特点，我们需要设计相应的信号处理电路来对采集到的电流信号进行滤波和放大处理。
在高频率情况下，需要考虑滤波电路的带宽和截止频率，以确保测量信号的准确性和稳定性。
3. 数据采集和处理系统我们还需要设计数据采集和处理系统来实现对中频点焊电流的实时监测和记录。
这包括选择合适的采集设备、数据传输方式以及数据处理算法。
通过数据采集和处理系统，我们能够及时获取中频点焊电流的波形和幅值，并进行相应的分析和调整。
4. 校准和验证在使用中频点焊电流测量方案之前，我们需要对所选择的传感器、信号处理电路和数据采集系统进行校准和验证。
通过标准化的电流信号源和测量设备，我们能够确保测量系统的准确性和可靠性。
谐波及无功电流检测方法对比分析
谐波及无功电流检测方法对比分析0 引言APF补偿电流的检测不同于电力系统中的谐波测量。
它不须分解出各次谐波分量，而只须检测出除基波和有功电流之外的总的高次谐波和无功畸变电流。
难点在于准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流，为有源电力滤波器控制系统进行精确补偿提供电流参考，这是决定APF性能的关键。
目前文献已报道运行的三相APF中所使用的几种谐波电流检测方法，除了各自存在的难以克服的缺陷外，共同存在的问题是，由于是开环检测系统，故对元件参数和系统的工作状况变化依赖性都比较大，且都易受电网电压畸变的影响。
对单相电路的谐波和无功电流的检测还存在实时性较差的缺点。
本文对目前有源电力滤波器中应用的畸变电流检测与控制方法进行了分析比较，在此基础上，针对APF中只须检测总的畸变电流，反向后注入系统，以抵消或补偿系统中畸变电流，使电网仅提供基波有功电流这一工作特点，从保证APF能最有效地工作出发，综合瞬时无功功率理论检测法的快速性和闭环电路的鲁棒性，提出了基于瞬时无功功率理论的闭环检测方案。
从谐波及无功电流开环、闭环检测电路抽象出检测电路的本质（本文称为统一模型），在此基础上，给出了检测电路的优化设计方案，研究了检测系统中等效低通滤波器的阶数与截止频率对检测精度与快速性的影响，推导了统一模型下闭环检测电路的实现。
最后，通过实验加以验证。
1 基波幅值检测原理设单相电路中的电源电压为u s=U sin t（1）非线性负荷电流为i L(t)=i f(t)＋i h(t)=i fp(t)＋i fq(t)＋i h(t)=i fp(t)＋i c(t)（2）式中：i f(t)为i L(t)的基波电流；i h(t)为i L(t)中高次谐波电流；i fp(t)，i fq(t)分别为基波电流的有功分量和无功分量；i c(t)为要补偿的谐波和无功电流之和，称为畸变电流。
因为，负荷电流中的基波有功分量必定是一个初相角与电网电压相同，角频率为基波角频率ω的正弦波，所以，我们可以设负荷电流的基波有功分量为i fp(t)=A sin t（3）若能求出A的大小，则可由式（3）得出基波有功电流的表达式。
《电流的测量作业设计方案-2023-2024学年科学浙教版2013》
《电流的测量》作业设计方案第一课时一、教学目标：1. 知识目标：同砚能够理解电流的观点，精通电流的测量方法和仪器。
2. 能力目标：培育同砚的试验操作能力和数据处理能力。
3. 情感目标：激发同砚对物理试验的爱好，培育同砚的合作精神。
二、教学内容：1. 电流的观点和定义；2. 电流的测量方法和仪器；3. 试验操作及数据处理。
三、教学过程：1. 导入（5分钟）：通过引导同砚回顾电流的定义和测量方法，引发同砚对电流测量试验的爱好。
2. 试验操作（40分钟）：同砚分组进行试验操作，测量不同电路中的电流大小，并记录数据。
3. 数据处理（20分钟）：同砚依据试验数据进行分析和综合统计，得出结论并撰写试验报告。
4. 总结（5分钟）：引导同砚总结试验过程中的阅历和教训，加深对电流测量的理解。
四、教学评判：1. 试验报告：依据试验报告的内容、结论和数据处理状况进行评分。
2. 试验操作：考察同砚试验操作的娴熟水平和准确性。
3. 提问互动：通过提问互动，检验同砚对电流测量的理解水平。
五、作业设计：1. 试验报告：要求同砚依据试验数据和结论撰写试验报告，包括标题、试验目标、试验过程、数据处理和结论等内容。
2. 复习问题：设计与电流测量相关的问题，要求同砚书面回答。
3. 试验操作：让同砚观看相关视频资料，模拟电流测量试验并填写试验记录表。
六、教学反思：通过本次试验设计，同砚能够深度理解电流的测量方法和仪器，培育了同砚的试验操作能力和数据处理能力，增进了同砚对物理试验的爱好与合作精神。
同时，也反映了教学目标的达成状况，为今后的教学实践提供了珍贵阅历。
第二课时一、设计目标：通过本次作业设计，让同砚了解电流的测量方法及仪器，并精通实际测量操作技能，提高同砚的实践能力和动手能力，培育同砚的试验精神和科学思维能力。
二、设计内容：1. 理论知识精通：讲解电流的定义、单位、测量原理和方法等相关知识，引导同砚了解电流的本质和特点。
2. 仪器设备介绍：介绍电流表、电流计等测量电流常用的仪器设备，让同砚了解不同仪器的特点和用途。
高精度的电流检测技术对比分析(差动放大器与电流检测放大器)
在电机控制、电磁阀控制以及电源管理（如DC/DC转换器与电池监控）等诸多应用中，高精度的高端电流检测都是必需的。
在这种应用中，对高压侧电流而非回路电流进行监控，可以提高诊断能力，如确定对地短路电流以及连续监控回流二级管电流，避免使用取样电阻，保持接地的完整性。
图1、图2和图3分别给出电磁阀控制及电机控制的典型高压侧电流取样配置。
在上述所有配置中，监控负载电流的取样电阻上的PWM共模电压在从地到电源的范围内摆动。
利用从电源级到FET的控制信号可以确定这个PWM输入信号的周期、频率和上升/下降时间。
因此，监控取样电阻上电压的差分测量电路应具有极高共模电压抑制与高压处理能力，以及高增益、高精度和低失调——其目的是为了反映真实的负载电流值。
在使用单一控制FET的电磁阀控制中(见图1)，电流始终沿同一方向流动，因此单向电流检测器就足够了。
在电机控制配置中(见图2与图3)，电机相位进行分流意味着取样电阻中的电流沿着两个方向流动，因此，需要双向电流检测器。
开关电源设计学习园地图1 典型电磁阀控制中的高压侧分流许多半导体供应商都为高压侧电流检测提供了多种方案。
研究这类应用的设计工程师发现，这些方案都可以遵循两个截然不同的高压结构来进行分类：电流检测放大器和差动放大器。
图2 典型H桥电机控制中的高压侧分流开关电源设计学习园地图3 典型三相电机控制中的高压侧分流接下来，我们将会详细介绍这两种架构的重要差异，以帮助高压侧电流检测设计工程师选择最适合应用的器件。
我们将比较两个高压器件：双向差动放大器AD8206和双向电流检测放大器AD8210。
这两个器件具有相同的引脚，都具备高端电流取样监控功能，但其性能指标与架构却不同。
那么，如何选择合适的器件呢？图4 AD8206内部结构示意图它们如何工作AD8206(见图4)是一款集成的高压差动放大器,通过内置输入电阻网络能够将输入电压削弱至1/16.7，可承受高达65V 的共模电压，以使共模电压保持在放大器A1的输入电压范围内。
大电流采集方案
大电流采集方案1. 引言在电力系统中，大电流的准确测量和采集是非常重要的。
大电流采集方案可以帮助我们监测和控制电力系统的运行状态，确保系统的安全运行。
本文将介绍一种基于电流互感器的大电流采集方案，包括采集原理、硬件设计和数据处理等内容。
2. 采集原理大电流采集方案的基本原理是利用电流互感器将高电流转化为低电流，在低电流范围内进行采集和处理。
电流互感器通常由磁芯和一定数量的线圈组成，当被测电流通过线圈时，会在磁芯中产生磁场，进而通过线圈感应出相应的低电流信号。
3. 硬件设计3.1 电流互感器选择选择合适的电流互感器对于大电流采集的准确性和稳定性至关重要。
常见的电流互感器有闭口式和分开式两种，闭口式适用于小电流采集，分开式适用于大电流采集。
根据被测电流的额定值和频率以及采集系统的要求，选择合适的电流互感器型号和额定电流比。
3.2 电流互感器接口在硬件设计中，需要注意电流互感器的接口和连线方式。
通常情况下，电流互感器的输出信号是模拟电流信号，需要经过模拟电平转换电路进行处理，并与微控制器或数据采集卡连接。
3.3 电流互感器功率损耗在大电流采集中，电流互感器的功率损耗是一个关键问题。
高功率损耗会导致电流互感器发热，影响测量的准确性。
因此，在硬件设计中需要考虑电流互感器的功率损耗和散热设计，以保证采集系统的稳定性。
4. 数据处理大电流采集方案中的数据处理主要包括信号放大、滤波和数据转换等步骤。
4.1 信号放大由于电流互感器输出的是低电流信号，需要经过信号放大器进行放大，以提高信号的精度和稳定性。
选择合适的放大倍数和放大器，可以根据被测电流的范围和精度要求来确定。
4.2 滤波在大电流采集中，由于电网的干扰和谐波等因素，采集到的信号中可能存在一些噪音。
为了减少噪音的影响，需要进行滤波处理。
常用的滤波方式有低通滤波、带通滤波等。
4.3 数据转换经过信号放大和滤波处理后，得到的信号是模拟电流信号。
为了方便存储和处理，需要将模拟信号转换为数字信号。
测量电流表内阻的两种方法
测量电流表内阻的两种方法
【实验目的】测量一个电流表G的内阻Rg（内阻约在1kW－2kW之间，其量程为 250mA）。
【实验器材】提供的器材有：电源E（4V，内阻0.6W），电阻箱RA（0－9999W），滑动变阻器R1（0－20W，1A），滑动变阻器R2（0－250W，0.6A），滑动变阻器R3（0－1kW，0.3A），标准电流表G/（量程250mA），电键S1、S2、S3及导线若干。
【两种方法】
一、半偏法
电路如图1所示，实验步骤如下：
1. 按电路图1接好各元件，并使滑动触头P先置a端，断开电键S1，且使电阻箱阻值为零。
2. 闭合电键S1，调节滑动触头P于某一位置，使G表达到满刻度Ig。
3. 调节电阻箱阻值，使G表电流为Ig/2，记下电阻箱数值R。
4. 即得待测电流表内阻Rg = R。
二、替代法
电路如图2所示，实验步骤如下：
1. 先按电路图2接好各元件，并使滑动触头P先置于a端，断开电键S1、S2、S3，且使电阻箱阻值最大。
2. 闭合电键S1、S2，调节滑动触头P于某一位置，使G/表
达到满刻度Ig。
3. 闭合电键S3，断开电键S2，调节电阻箱电阻值，使G/表电流仍为Ig，记下电阻箱数值R。
4. 即得待测电流表内阻Rg = R。
【注意事项】
1. 仅就系统误差而言，第二种替代法比第一种半偏法更能准确地测出电流表内阻值。
2. 半偏法测得的电流表内阻要大于电流表内阻的真实值，要使这一误差尽可能小，该方案中滑动变阻器选择R1。
电流互感器大电流饱和测试技术研究
电流互感器大电流饱和测试技术研究张小庆;张宜阳;薛建;左宝峰;雷阳;朱大锐;张文超【摘要】电流互感器是电力系统中重要的采样装置,其饱和特性直接影响电网的安全稳定.本文通过小电流测试,推导CT的临界饱和电流;并根据运行CT的工况条件,设计稳态、暂态大电流测试;暂态测试中,通过叠加衰减直流分量和设计重合闸的过程,模拟CT在极限峰值电流和极限剩磁水平条件下的暂态传变特性.以某区域电网为例,设计的电流互感器串联测试系统提高了测试效率,所得结论将为CT饱和特性评估和差动保护动作分析提供有力支撑.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2016(032)007【总页数】7页(P58-64)【关键词】电流互感器;饱和测试方案;临界饱和电流;稳态测试;暂态测试【作者】张小庆;张宜阳;薛建;左宝峰;雷阳;朱大锐;张文超【作者单位】国网陕西省电力公司电力科学研究院,陕西西安710054;国网陕西省电力公司电力科学研究院,陕西西安710054;国网陕西省电力公司电力科学研究院,陕西西安710054;国网陕西省电力公司电力科学研究院,陕西西安710054;西安理工大学,陕西西安710048;西安理工大学,陕西西安710048;西安理工大学,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TM53电流互感器是电力系统中传变电流信号的重要元件，其可靠工作对电力系统的安全、稳定至关重要［1］。
目前，电网中运行的电流互感器大多安装于10年前，当时系统容量较小，短路电流水平相对也较低；同时，电磁式继电保护的保护动作时间较长。
因此，保护用CT的稳态响应受到重点关注，作为衡量其一、二次传变特性的重要指标。
近年来，随着电网规模增加，系统短路电流水平不断攀升，经核算，某地的110 kV系统短路电流水平已达40 kA，330 kV系统也达到48 kA。
同时，微机保护的应用几乎覆盖全网，其动作速度加快，在一次系统故障后1～1.5个周波完成故障判断并动作，因此，CT的暂态响应特性事实上对保护的动作性能起决定作用［2-4］。
电流表头方案
电流表头方案引言电流表头是一种用于测量电流的仪器，广泛应用于各个领域的电流测量需求中。
在设计电流表头方案时，需要考虑多种因素，包括精度、稳定性、功耗、成本等。
本文将针对电流表头的设计提出一种方案，并进行详细的介绍和解析。
方案概述本方案采用了基于霍尔效应的电流测量方法。
通过将一根接有电流的导线经过电流表头内的磁场，利用霍尔传感器检测磁场强度的变化，进而推算出电流的大小。
方案优势相比于传统的电流测量方法，本方案有以下优势： - 非接触式测量：电流表头内无直接接触电路，安全性更高； - 高精度测量：通过霍尔传感器的高灵敏度和稳定性，可以实现较高精度的电流测量； - 低功耗设计：采用低功耗的霍尔传感器，可以降低电流表头的功耗，延长使用寿命； - 成本较低：相比于其他电流测量方法，本方案的成本更低。
方案实施材料准备实施本方案需要准备以下材料： - 霍尔传感器：选用灵敏度高、精度高的霍尔传感器，确保测量的准确性； - 磁场源：用于产生用于测量的磁场； - 数据处理单元：用于处理从霍尔传感器获取的信号并计算电流值； - 控制电路：用于对磁场源、数据处理单元和显示单元进行控制； - 电源：为整个电流表头提供电力供应。
系统设计电流表头的系统设计包括以下几个主要模块：1.磁场产生模块：通过电流表头内的线圈产生一个稳定的磁场，使电流通过时会产生磁场强度的变化。
2.传感器模块：将霍尔传感器放置在电流表头内，用于检测磁场强度的变化，并将变化的信号传递给数据处理单元。
3.数据处理模块：通过对传感器模块传来的信号进行处理，计算出电流的数值，并输出给显示单元。
4.显示单元：将计算出的电流数值显示在屏幕上，方便用户观察和使用。
测量流程1.用户将待测电路的导线穿过电流表头的中心孔；2.开启电源，启动电流表头；3.电流通过导线时，产生磁场变化；4.霍尔传感器在电流表头内检测到磁场强度的变化，并将信号传递给数据处理模块；5.数据处理模块处理信号并计算出电流数值；6.电流数值显示在显示单元上，供用户观察。
《电流的测量作业设计方案-2023-2024学年科学浙教版2013》
《电流的测量》作业设计方案一、设计背景：电流是电学中的重要观点，是描述电荷在电路中运动的物理量。
在电路中，电流的测量是非常重要的，可以帮助我们了解电路的工作状态和性能。
因此，掌握电流的测量方法是电子工程技术学生必备的基础知识。
二、设计目标：通过本次作业设计，旨在帮助学生掌握电流的测量方法，加深对电流观点的理解，培养学生动手实践的能力和实验设计的能力。
三、设计内容：1. 实验仪器准备：数字电流表、直流电源、导线等。
2. 实验步骤：（1）毗连电路：将直流电源的正极和负极分别毗连到数字电流表的输入端，通过导线毗连电路。
（2）调节电源电压：将直流电源调节至适当的电压值，确保电路工作正常。
（3）测量电流值：通过数字电流表测量电路中的电流数值，并记录下来。
（4）分析实验结果：根据实验测量结果，分析电路中电流的大小和方向，探讨影响电流大小的因素。
3. 实验要求：（1）认真操作实验仪器，注意安全。
（2）准确记录实验数据，完成实验报告。
（3）对实验结果进行分析和讨论，提出自己的见解。
四、作业要求：1. 每位学生独立完成实验，并撰写实验报告。
2. 实验报告包括实验目标、实验仪器、实验步骤、实验结果、实验分析和讨论等内容。
3. 实验报告要求格式规范，文字清晰，逻辑周密。
五、评分标准：1. 实验操作规范性（10分）2. 实验数据准确性（20分）3. 实验报告完备性和规范性（30分）4. 实验结果分析和讨论（40分）六、参考资料：1. 《电工技术基础》2. 《电路分析与实验》3. 《电子电路设计与仿真》七、作业安排：本次作业设计为实验课作业，学生需要在实验室完成实验，并按时提交实验报告。
八、总结：通过本次作业设计，学生将能够掌握电流的测量方法，加深对电流观点的理解，提高动手实践和实验设计的能力。
希望学生能够认真完成作业，提高自己的实验技能和进修能力，为将来的进修和工作打下坚实的基础。
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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。
分流器原理:
将已知的纯电阻放在被测电流的电路里，回路中的电流可以通过测量电阻上的电压来求得，分流器利用了欧姆定理进行测量。
实际应用中分流器的电阻数值在毫欧或微欧级别，目前常规的分流器规格有100A/75mV、500A/75mV、1000A/75mV 等。
分流器存在较小的电感L!，其等效电路如图1，正弦电流通过分流器时，分流器两侧上的电压为U= I X (R1 + jwL i)。
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。
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
是存在着缺陷的。
零磁通直流互感器
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W i、二次绕组W2、W4,铁芯T i、T2，二极管D i、D2,电阻R i、R2共同组成一个并联的直流电流互感器，被测电流I i流过绕组W i, 二次绕组W2、W4和电阻R i、R2,
之间接有辅助交流电源e i;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e2。
在被测电流l i和辅助交流电源e i的共同作用下，在电阻R i、R2两端会输出一个和l i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W5,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T i、T2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%~i00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,
W和W为比例绕组，I i和丨2分别由两个独立电源提供给W和W的直流电流。
因为© 1 = l l W/R m© 2=l l W/R m,所以当I1WN2W时，即铁芯内合成磁通为0 ,此时有
图4直流磁性比较仪器
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
霍尔闭环电流传感器。
图5霍尔闭环电流传感器
目前国内霍尔闭环传感器厂家众多，除LEM外还有宁波中车时代、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。
五、罗氏线圈
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
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??= 罗1 n?? u o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。
不会出现磁饱和的现象
六、光纤电流传感器
当线偏振光在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将
发生偏转，偏转角度书与磁感应强度B和光穿越介质的长度d的乘积成正比，即书=VBd，比
例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。
上述现象称为法拉第磁光效应。
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
R
闭合曲线所包围的所有电流的代数和，E NI =为Hdl =为一dl，光纤电流传感器
用
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
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,
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
图6罗氏线圈结构原理
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
导俸
丄光学都（起僅渡/檢曽鏡）图7法拉第磁光效应图8光纤电流传感器系统框图。