電流分流器介紹和使用
在電工和電力電子測量中,能精確測量大電流是一個比較頭痛的問題。傳統上講,測量交流大電流一般采用電流互感器(例如61-773鉗形表、D37N電流探頭),柔性使用時采用羅氏線圈(例如MA100電流探頭);測量直流大電流一般采用霍爾效應傳感器(例如61-775鉗形表、PAC21電流探頭)。這些電流傳感器,由于是感應式的,測量時不需要斷開被測電路,直接用傳感器夾持穿過被測導線即可。它們一般將大電流以一定變比變化成10安培以下的小電流、或者為10V以下的小電壓,這些感應的小電流或小電壓,連接到相應的電流表或電壓表,于是這些小量程的電流表或電壓表(例如OI857萬用表)就可測量大電流了,只是測得的電流還需要乘上相應的變比值,這樣雖然方便,但是精度就不是太高。
要想精確測量大電流,一般使用精密電流分流器組件取代電流互感器或霍爾效應傳感器,例如7550A精密電流分流器。但是精密電流分流器測量使用時,需要斷開被測電路,把電流分流器串聯在電路中,才能測量。
什么是電流分流器?
電流分流器又稱電流比率儀器,有時也為電流電壓轉換器、外接分流器式大電流表,一般是用來測量大電流,根據大電流通過電阻時在電阻兩端產生電壓的原理制成。常與測量儀器儀表的電流電路并聯,以擴大其測量范圍;或其產生電壓輸出測量其電壓,從而間接測量電流大小的元件或儀器。原理上分流器實際就是一個阻值很小的電阻,當有電流通過時,產生壓降,供電流表顯示;所謂分流,即分一小的電流去推動毫伏表顯示,該小電流(mA)與大回路里的電流比例越小,電流表指示讀數的線性就越好,也更精確。
具體來講,如果要測量一個很大的直流電流,例如幾十安培,甚至更大到上千安培,沒有那么大量程的電流表進行電流的測量,怎么辦?這時候采用分流器就可以解決問題。形象上來講分流器就是一根短的導體,可以是各種金屬或合金的,也可是連接端子,其的直流電阻值嚴格調好,把分流器串接在直流電路里,直流電流流過分流器,分流器兩端產生毫伏直流電壓信號,把毫伏表并聯在該分流器兩端,該讀數乘以直流電阻值就是該直流電路里的電流值。
電流分流器的應用
電流分流器廣泛用于擴大儀表測量電流的范圍,均可用于通訊系統、電子整機、自動化控制。對于電機試驗測量,往往一塊電流表要配置多個分流器,以解決在較大測量范圍內都能保證要求的測量準確度。此時,要求所有分流器的額定電壓降應與所配電流表一致,例如100mV。這樣,分流器選定后,電流表的滿量程就是所選分流器的額定電流值,電流表倍數(表盤刻度每格電流數)即為分流器的額定電流除于表盤刻度總格數。
電流分流器的分類及規格
電流分流器有很多規格,按結構上分市面上主要有固定式定值分流器和精密合金電阻器,固定式定值分流器或插槽式分流器額定電流有5A、10A、15A、20A、25A不等,精密合金電阻器或非插槽式分流器的額定電流從10A到15kA標準間隔均有;電流分流器按連接形式主要分為外附分流器和內附分流器,外附分流器也有多種型號,如;FL-2型、FL-19型FL-13型、FL-29型、FL-39型等,內附分流器也有很多,內附分流器形狀要比外附分流器小很多。按材料分為錳鎳銅合金電阻棒和銅帶,并鍍有鎳層,它們額定壓降一般是60mV,也有75mV、100mV、120mV、150mV及300mV。
電流分流器的使用方法舉例
分流器就是一個能夠通過大電流的小電阻,一般常用的15A或20A以及35A以上的電流表都需要分流器。
分流器阻抗=表頭標志滿度電壓÷表頭滿度電流
例如:20A電流表的分流器阻值(分流值)=200mV÷20A=0.01Ω抗恒定后根據歐姆定律U=IR,電流與電壓成正比,呈線形關系,所以就可以用一個滿度為200mv的電壓表顯示當前電流。因此,使用的電流表實際是一塊電壓表。
選用電流分流器的方法
選用電流分流器,一般對應電流表來選擇。測試中,電流表和分流器要配套使用,一般滿度值75mV,例如:100A電流表配套分流器阻值為0.75mΩ,因為100A×0.75mΩ=75mV;50A電流表配套的分流器阻值為1.5mΩ為50A×1.5mΩ=75mV。
電流表有多種不同規格,但是實際表頭卻標注毫伏表。例如:滿刻度為75mv電壓表,用這塊電壓表測量20A電流,就需要給它配一個在流過20A電流時候產生75mv電壓降的分流電阻,即3.75mΩ分流器,也稱為75mV分流器。選擇電流分流器規則如下:
1、按所用電流表(或電流電壓兩用表)表盤上所標出的毫伏數來選擇分流器的額定壓降規格(一般常用75mV或45mV)。若所用電流表無此值,則用下式計算表的電壓量限,然后再選擇分流器的額定壓降規格。
表電壓量程(mV)=電流表滿刻度時電流(A)×電流表內阻(Ω)÷1000。
2、按欲擴大的電流量程來選擇分流器的額定電流規格。
3、將選定的分流器兩個電流端分別與電源和負載相連接,電位端接電流表,應注意電流表的端子極性要接對,則電流表的量程就擴大到了分流器上標定的電流值。
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