浮思特 | 当前电流传感器的主要类型有哪些?

电流测量涉及多种传感器技术，从传统的电流互感器到最新的DC-CT?磁通技术，每种方案都能应对不同的测量挑战。本文将对比各类技术的优缺点、成本及应用场景。

主要电流传感器类型

· 电流互感器

· DC-CT? Plati?e磁通技术

· 磁通门/零磁通技术

· 开环霍尔效应

· 闭环霍尔效应

· 光纤电流传感器

· 分流电阻

· 罗氏线圈

电流互感器(Current Transformers)

电流变压器的主要功能是将非常高的交流电流分配或“降压”到较低的水平，以确保安全和便于测量。它们并不将电流改变为其他形式，而是简单地将其分割。它们的降压输出会传送到安培计等仪器进行监控，也可用于继电器和其他系统以保护电力系统。

电流互感器的工作原理

电流变压器(CT)通过电磁感应原理工作。变压器中的电流变化会在另一线圈中感应出电压，变化的磁通量使得这一过程得以实现。电流变压器具有单匝的初级绕组，通常称为“条形初级”，承载全电流。

次级绕组(B)有许多匝，其输出为电流的分割。初级与次级绕组的比率决定了在次级输出(A)处测量的输出电平。

电流互感器以高精度和线性著称，适用于其设计处理的测量范围，因此在发电和传输应用中被广泛使用。它们提供电气隔离，通常用于涉及非常高电流的应用中。

电流互感器有固体核心和分裂核心两种形式。固体核心呈环形“甜甜圈”状，意味着在通过核心之前，母线必须断电。在某些应用中，这并不现实，分裂核心的CT可以打开。

便宜的铁芯夹具也是电流变压器的另一个例子。它们基于相同的原理，因此只能测量交流电(AAC)。

电流互感器的关键点：

· 可以处理非常高的电流

·提供电气隔离输出

·处理交流电(AAC)

·提供的是原始电流的分割输出

·用于安全目的和便于测量

磁通门电流传感器

磁通门电流传感器利用磁通调制原理来测量电流。它们的磁芯由高磁导率材料(如镍铁合金)制成。

磁芯通常呈环形，初级绕组缠绕在磁芯上。通过初级绕组的电流会在磁芯中感应出一个磁场。

一个激励线圈也缠绕在磁芯周围，并施加交流电(AC)。交流电产生的磁场会周期性地使磁芯饱和和去磁，从而在磁芯内部引发调制。这种调制在次级绕组中诱导出交变电压。反馈线圈为激励线圈提供反馈。

磁通门传感器的输出是对初级电流的低失真、准确的表示。输出信号通常是低电压交变信号，可以进一步处理或转换用于测量和控制系统。

磁通门电流传感器具有高精度，通常用于需要精确电流测量的应用中。

霍尔效应电流传感器

霍尔效应电流传感器利用霍尔效应，在磁场的存在下，沿导体电流流动方向垂直产生电压。

霍尔效应指的是在电导体中产生电压差(称为霍尔电压)。该电压是与通过导体的电流和施加的磁场(也垂直于电流)之间的关系。该效应由艾德温·霍尔于1879年发现。

霍尔效应电流传感器是无接触的，提供电流源与其输出之间的电气隔离。它们通常用于隔离非常重要的应用中。

目前有开环和闭环霍尔效应电流传感器。开环霍尔效应传感器提供与磁场强度成比例的输出电压或电流。这个输出没有被主动控制或补偿，因此可能受环境温度和老化效应的影响。

闭环霍尔效应电流传感器

闭环霍尔效应电流传感器融合了反馈机制，主动控制霍尔传感器的输出。这个反馈回路根据磁场变化调整输出，补偿温度等环境因素，从而提供更稳定和准确的测量。

由于相对复杂，闭环传感器的成本通常高于开环电流传感器。但当高精度和稳定性重要时，闭环传感器是更好的选择。

Rogowski线圈电流传感器

Rogowski线圈是灵活的空气核心线圈，环绕在载流导体周围。它们产生与电流变化率成比例的电压。Rogowski线圈的原理涉及检测电流随时间变化的速率，在测量快速变化或动态电流(如交流电路中的电流)时效果最佳。它们不适用于直流应用。

Rogowski线圈在物理上灵活且重量轻，测量环的周长有多种选择。其设计使得在现有导体周围连接变得容易。

分流电阻电流传感器

分流电阻与电路中的负载串联连接。负载通常是初级电路，分流电阻为电流流动提供了一条并联路径。根据欧姆定律，流过分流电阻的电流会产生与电流成比例的电压降。

分流电阻的设计具有相对较低的阻值，以最小化其上的电压降。这确保了对原电路影响最小，并且测量准确。

分流电阻适用于高电流和低电流应用，既可用于交流系统，也可用于直流系统。分流电阻广泛应用于安培计、电池管理系统、电源、马达控制系统及成千上万的其他应用中。

光纤电流传感器

光纤电流传感器利用法拉第效应，光通过光纤环路时，其偏振状态会因电流诱导的磁场而发生变化。光纤传感器的核心包含对磁场变化敏感的磁光材料。

光纤电流传感器通常应用于高压和高功率领域，如电力分配系统和电气变电站，在这些环境中，电气隔离和准确的电流测量至关重要。它们在高电磁干扰环境中提供了安全性、可靠性和性能方面的优势。

选择电流传感器取决于特定的应用需求。电流变压器适用于高电流交流测量。Dewesoft的DC-CT?适合高端交流和直流测量。霍尔效应传感器提供多样性，而像光纤这样的专业传感器适用于高压环境。

成本各不相同，传统方法如电流变压器和分流电阻相对经济，而高精度传感器如磁通、电纤和霍尔效应传感器则更为昂贵。