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零磁通电流传感器的工作原理和特点
在本文中，将介绍一种采用零磁通技术的高精度宽带电流传感器，该技术用于功率测量和波形观测。 有关在工频（50 Hz，60 Hz）下进行测量的电流传感器（通用型），专注于电网电能质量管理的详情，请点击此处。 |  | |
HIOKI日置自1971年首次推出钳式测试仪以来，已有超过50年的历史。在此期间，我们坚持零磁通技术，自主开发了典型磁电转换技术的元件，如磁通门和霍尔元件，实现了高精度和宽带宽性能。 |
· 您可以了解旨在高性能测量的零磁通电流传感器的工作原理。
· 通过理解每种电流检测方式的特点，您可以根据具体应用选择合适的电流传感器。
电流传感器的主要类型（用于高性能测量）
电流传感器的主要类型（用于通用测量）
零磁通方式电流传感器的工作原理（用于高性能测量）
零磁通方式是什么？
*此处使用霍尔元件检测型进行说明 |  | |
1.测量导体中的电流在磁芯内部产生磁通量 (Φ)。 2.次级侧的反馈绕组中会有次级电流，以抵消磁芯内部产生的磁通量。（反馈绕组的磁通量是Φ’） 3.然而，在直流电流的低频范围内，磁通量无法被抵消，因此仍留在磁路中。(残余磁通量为 Φ-Φ'） 4.霍尔元件检测到这一残余磁通量（Φ-Φ'），并通过放大电路将其加入次级反馈电流，以抵消残余磁通量（Φ-Φ'）。 | ||
| 5.次级电流流经线圈，进入分流电阻器(r)。该电流是 CT 电流（线圈产生的电流）和放大器电流（霍尔元件检测产生的反馈电流）之和。因此，终端之间会产生一个电压。输出电压与测量电流成正比。 | ||
零磁通方式在直流到高频范围内，实现了宽频带的稳定测量。
1.零磁通方式：绕组检测型（AC）的工作原理
零磁通方式（绕组检测型）电流传感器是一种在基本绕组法的基础上增加负反馈电路以实现高性能（高精度和宽频带）的方法。 |  | |
• 在零磁通方式中，反馈绕组中流过次级电流，以抵消测量导体中流过的交流电流在磁芯中产生的磁通量（Φ），次级电流会感应出磁通量（Φ'）。 • 然而，在低频范围内，磁通量（Φ-Φ'）无法被抵消，仍留在磁路中。 • 检测绕组可检测到这一残余磁通量（Φ-Φ'）。然后在放大器电路中加入反馈电流，以抵消低频区的磁通量 (Φ-Φ')。 • 总的次级电流流过分流电阻，在两端产生电压。 • 输出电压与测量电流成正比 |
2.零磁通方式：霍尔元件检测型（DC/AC）的工作原理
零磁通方式（霍尔元件检测型）电流传感器是一种在基本的霍尔元件方式基础上增加负反馈电路以实现高性能（宽频带、低干扰）的方法。 |  | |
• 在零磁通方式中，反馈绕组中流过次级电流，以抵消测量导体中流过的交流电流在磁芯中产生的磁通量（Φ），次级电流会感应出磁通量（Φ'）。 • 然而，在低频范围内，磁通量（Φ-Φ'）无法抵消，因此仍留在磁路中。 • 霍尔元件可检测到这一残余磁通量（Φ-Φ'）。然后在放大电路中加入反馈电流，以抵消低频区的磁通量 (Φ-Φ')。 • 总的次级电流流过分流电阻，在两端产生电压。 • 输出电压与测量电流成正比。 |
3.零磁通方式：磁通门检测型的工作原理
零磁通方式（磁通门检测型）电流传感器结合了磁通门和负反馈电路，可实现高性能化（高精度、宽频带和广泛的温度范围）。 |  | |
• 在零磁通量方式中，反馈绕组中流过次级电流，以抵消测量导体中流过的交流电流在磁芯中产生的磁通量（Φ），次级电流会感应出磁通量（Φ'）。 • 然而，在低频范围内，磁通（Φ-Φ'）无法抵消，因此仍留在磁路中。 • 磁通门检测到这一残余磁通量（Φ-Φ'）。然后在放大电路中加入反馈电流，以抵消低频区域的磁通量 (Φ-Φ')。 • 总的次级电流流过分流电阻，在两端产生电压。 • 输出电压与测量电流成正比。 |
高性能电流传感器的特点和用途
零磁通方式比较表
绕组检测型 （AC） | 霍尔元件检测型 （DC/AC） | 磁通门检测型 （AC） | |
| 特点 | • 因为是消除磁芯内部磁通量的负反馈操作，因此不受磁芯的B-H特性的影响，线性度优秀。 • 检测绕组和放大器在 1 Hz以上的低频范围内工作，反馈绕组在高频范围内工作，从而达到宽频。 • 只能测量交流（AC），不能测量直流(DC)。 | • 因为是消除磁芯内部磁通量的负反馈操作，因此不受磁芯的B-H特性的影响，线性度优秀。 • 霍尔元件和放大器在直流低频范围内工作，而反馈绕组则在高频范围内工作，从而达到宽频。 • 霍尔元件采用我司内部开发的高性能霍尔元件，抗干扰能力强。 • 霍尔元件不适合长期测量，因为霍尔元件的特性会使其受到温度和老化等因素的影响而发生漂移。 | • 因为是消除磁芯内部磁通量的负反馈操作，因此不受磁芯的B-H特性的影响，线性度优秀。 • 磁通门和放大器在直流低频范围内工作，而反馈绕组则在高频范围内工作，从而达到宽频。 • 磁通门在广泛温度范围内的偏移漂移非常小，实现了高精度和高稳定。非常适合与高精度功率计结合使用。 • 因为励起电流本身的频率及谐波是干扰的来源，使用磁通门的电流传感器比使用霍尔元件的电流传感器干扰稍微大一些。 |
| 用途 | • 用于AC功率计（高精度，1 Hz 起） • 和功率测量，如各种工业设备中的三相交流输出。 | • 用于DC/AC宽带频波形观测（低干扰） • 对各种工业设备的待机电流、浪涌电流、负载电流和控制电流等进行波形观测。 | • 用于DC/AC功率计（高精度、高稳定、广泛温度范围） • 测量混合动力车和电动车等运输设备的燃耗和电费 • 对各种工业设备进行高精度功率测量。 |
| 对应产品 | • 钳式传感器9272-05 | (※采用内部开发的高灵敏度霍尔元件） | • AC/DC电流探头CT6841A, CT6843A, CT6844A, CT6845A, CT6846A, CT6833, CT6833-01, CT6834, CT6834-01, CT6830, CT6831, （※钳型） • AC/DC电流传感器CT6862-05, CT6863-05, CT6872, CT6873, CT6875A, CT6876A, CT6877A, CT6904A（※闭口型） • 电流直接输入单元PW9100A(※直连型） |
