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电流传感器的原理和技术信息
本文将围绕用于工频50Hz和60Hz系统的电力质量与电力管理测量的电流传感器进行详细阐述。若您希望了解高精度、高带宽的电流传感器（高性能）以及零漂移技术在电力测量和波形观察中的应用，请点击此处。 |  | |
电流传感器使用 CT（Current transformer）作为基本技术。根据不同的用途，采用不同的电流检测方法，实现电流传感器的高性能，如绕组方式、霍尔元件方式、罗柯夫斯基线圈方式和零磁通方式。请了解每种方式的特点，并选择合适的电流传感器。 | ||
| 近年来，随着可再生能源的实用化，直流电流测量也变得越来越重要，霍尔元件方式的需求正在上升。 | ||
• 学习为通用测量设计的电流传感器的工作原理。
• 理解各种电流检测方法的特性，以便选择最适合您需求的电流传感器。
电流传感器的主要类型（用于通用测量）
电流传感器的主要类型（用于高性能测量）
电流传感器的工作原理（用于通用测量）
| 1. 绕组方式（AC）的工作原理 | ||
带绕组的电流传感器是测量交流 (AC) 电流最基本的方法。 |  | |
• 在测量导体（初级侧）中流动的交流电流 (I) 会在磁芯中感应到被测电流产生的磁通量 (Φ)；次级绕组 (N) 中会感应出由次级电流产生的磁通量 (Φ')，以抵消初级磁通量（自感应产生的反向电磁场）。 • 次级电流流经分流电阻 (r)，并在分流电阻两端产生电压 (Vout)。 • 输出电压与流经被测物导体的测量电流成正比（Vout=r/N*I）。 |
| 2. 霍尔元件方式(DC/AC)的工作原理 | ||
使用霍尔元件的电流传感器是测量直流电（DC）和交流电（AC）最基本的方法。 |  | |
• 测量导体（初级侧）中的电流所引起的磁芯内部产生的磁通量（Φ）通过插入磁芯间隙中的霍尔元件，在霍尔效应作用下，根据磁通量产生霍尔电压。 • 由于霍尔电压很小，因此通过放大器放大后输出。 • 输出电压与测量电流成正比。 |
| 3. 罗柯夫斯基线圈方式(AC)的工作原理 | ||
| 采用罗柯夫斯基线圈法的电流传感器形状灵活，由于其是空心线圈结构，因此不易出现磁饱和，能够保持良好的线性，适合用于大电流的测量。 |  | |
• 当流经测量导体（初级侧）中的交流电流产生的磁场会与空心线圈进行互连，从而在空心线圈产生诱发电压。 • 该诱发电压作为测量电流的时间导数值（di/dt）输出。 • 此外，通过积分器还可获得与测量电流成比例的输出电压。 |
通用电流传感器的特点和用途
| 比较表 | |||
绕组方式 （AC） | 霍尔元件方式 (DC/AC) | 罗柯夫斯基线圈方式 (AC) | |
| 特征 | • 无需电源（电流检测部分）。 • 只能测量交流 (AC)，无法测量直流 (DC)。 | • 可以测量从直流（DC）到交流（几kHz）。 • 由于霍尔元件的线性度、磁芯的B-H特性的影响，一般来说精度较低。 • 由于霍尔元件的特性，温度或经过时间的变化等原因会造成漂移，因此不适用于长时间测量。 | • 因为没有磁芯，所以不会发生磁饱和，能够测量大电流。 • 没有磁损耗带来的发热、饱和和滞后现象（频率降额的影响较小）。 • 传感器部分是空心线圈，可以做到柔性且纤细。 • 插入阻抗较小（对测量电路的影响较小）。 • 只能测量交流（AC），无法测量直流（DC）。 • 容易被各种干扰影响，不适用于高精度测量。 |
| 用途 | • 用于 50 Hz/60 Hz钳形功率计（通用型） • 各种工业应用中的节能管理等、工频下的电流和功率监控 | • DC，用于50 Hz/60 Hz功率计（通用） • 监控客运车辆、卡车、公共汽车和叉车等运输设备的电池输出。 • 定期检查各种工业设备的供电设备，各种工业用途的电能质量监控和功耗的掌握。 | • 用于波形观测，AC功率计（柔性、大电流） • 用于测量供电设备（母线）中几千安的大电流测量，定期检查、电能质量监控以及功耗测量。 |
| 对应产品 | • 钳式传感器 • 泄漏电流钳 • 钳式传感器 • 钳式探头 • AC电流传感器 CT7126, CT7131, CT7136, CT7116 | • AC/DC电流传感器 CT7642（精度提升） • AC/DC自动调零电流传感器 | AC柔性电流传感器 （抗干扰性提升） |
