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安科瑞 华梅超
江苏安科瑞电器制造有限公司
直流电流是电测量中常见的被测量，在不同的应用场合，对直流电流检测方法的精度、功耗、体积、安装方式等方面提出了不同的要求。直流电流的检测方法一般分为直接式和非直接式，直接式一般是通过串联电阻检测电压的方法;非直接式测量一般通过检测电流产生的磁场实现的，由于电流周围会产生磁场，我们可以间接的通过测量磁场的大小得到被测电流的大小。直接式测量主要指分流器;非直接式测量主要包括霍尔电流传感器，本文主要介绍这两种直流电流检测方法的原理及应用。
直流电流直接式检测方法—分流器
分流器是根据检测直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理构建的, 主要由锰铜材料与铜端子用银合金焊接后制成，两侧铜端子各有一组电流测量端及电压取样端。分流器属于直接式检测法，测量电流的上限一般不能太大。分流器检测法精度高、结构简单、成本低。但对串接的测量电阻和外接的信号放大电路有一定的要求。首先，这一电阻要有较高的精度和较好的温漂特性，测量电阻的阻值在一定的环境下是不变的。其次，可以通过使用一些较好的测量仪器及较先进的测量方法得到所需的精度要求。但是温度漂移不可预测，补偿也比较困难。
分流器检测法一般用于电压不高，电流相对较小的情况，电流如果太大，电阻上就会产生比较大的损耗，如通过100A电流时，即使用毫欧级别的电阻产生的功耗也是很惊人的，而电阻上的损耗几乎都转化为热能，这又增加了散热的难度。此外，这种方法输出信号小，需要附加放大电路，这也是分流器检测法的局限处。
直流电流非直接式检测方法—霍尔电流传感器
霍尔电流传感器只需外接正负直流电源，被测电流母线从传感器中穿过，即可完成主电路与控制电路的隔离检测，简化了电路设计。当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压VS精确的反映原边电流IP，可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的电压信号，经A/D转换，可方便地与计算机和各种仪表接口。
霍尔电流传感器具有优越的电性能，是一种先进的、能隔离主电路回路和电子控制电路的电测量元件。它综合了分流器的所有优点，同时又克服了分流器的不足。具有精度高、线性好、响应快、过载能力强等优点，但此方法易受干扰，不适合在复杂的强磁环境中用。
在实际应用中，直接式与非直接式各有优势,如何选择正确的直流测量方法很关键。常规分流器电流测量范围：1A～500A;霍尔电流传感器电流测量范围：50A～20000A。下面以安科瑞公司传感器为例来分析如何选择不同直流测量方案，在项目设计成本控制要求较高、电流小于500A的应用场合，推荐采用分流器方案，可选择AFL-T、AFL-P系列分流器，无需提供辅助电源，一次电流信号转换为标准75mV信号，直接连至各类仪表或采样模块，成本较低，现场接线简单;而在安全性能、响应时间及稳定性要求较高的应用场合，如电镀、光伏、风电、逆变、UPS监测等应用中，通常推荐采用AHKC、AHBC系列霍尔传感器，现场需要提供±12V/15V辅助电源,输出4V/5V/20mA/50mA等信号。而在某些系统改造或现场安装环境较复杂的应用场合中，则必须采用开口式霍尔电流传感器才测量直流电流信号，开口式设计无需拆卸铜排及线缆，大大降低了人工成本。
作者简介：华梅超，女，本科，江苏安科瑞电器制造有限公司，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统。
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