[经验]

交流电流钳的工作原理

王建伟

2017-5-19 10:23:50

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交流电流钳可看做是电流互感器的衍生应用。

互感器的原理是将两个线圈绕在一个铁芯两侧（如图1所示）。当电流L1穿过线圈C1时，线圈C2产生电流L2。线圈匝数和电流关系是：

N1 xL1 =N2xL2

N1和N2表示线圈匝数。所以L2 = N1 x L1/N2或L1 = N2 xL2/N1

电流钳的原理也是这样（如图2所示），将B2线圈安装在铰接在一起的磁性材料"铁芯”上，然后钳在电流L1的导体上。这时钳住的所测导线就相当于电流互感器的一次线圈 B1，钳在导体上的线圈B2会得到感应二次电流：

L2(电流钳输出）=N1/N2×L1

其中N1=1，公式也可写作L2 = L1/N2 (电流钳线圈匝数）。
由于测量电流过大难以被表计承受，又不可能将测量回路开断，通常L1的测量结果很难直接、简便的得到。为提供有效地输出，会在电流钳本身缠绕一定数量的线圈。

如果N2是1000匝，那么变比是1000:1，或者表达为1mA/A (每1mA电流代表1A测量电流）。除此之外，还有500:5，2000:2,，3000:1，3000:5等可供选择。
电流钳与万用表经常搭配在一起使用，1000:1的电流钳（型号为：C100)输出1 mA/A的测量值，经过电流钳的电流将会按照下表的比例输出：

   电流钳接入数字万用表，设定好交流量程控制输出。此时测量电流大小为万用表示数乘以变比。(例如：万用表上读取到150mA的数值，表示有150mA x 1000=150A在被测导体上流过。）
   电流钳可以与有输入阻抗要求的设备配合使用测量电流。（如图3所示）
   电流钳还可以输出交/直流电压，以适应仅会响应电压范围的仪器（如记录仪、示波器等）的电流测量要求。 (如图4、5所示)

   可以通过调节电流钳里的输出来获得电压（例如：Y4N,，MINI09等），输出电压与测量电流成比例。
   工作原理：
   AmpFLEX和MiniFLEX传感器基于罗氏线圈原理研发。将需测量的带电导体作为初级线圈；均匀缠绕在柔性材料上的环形绕组作为次级线圈。当测量时，罗氏线圈将会产生电压：

其中：µ0为真空磁导率；S是绕组截面；n是绕组数量；r是线圈横截面半径。

交流电压信号通过屏蔽线缆传送到处理元器件中，这些电子元器件由电池供电。这些传感器因不受磁路影响，显得非常轻便和灵活，同时也不存在磁饱和效应和过热的问题。这些特点保证了传感器良好的线性度和低相位差。

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