导线分流器(导线连接器图片)

设计要领:分流管表面温度的控制远比你想象的重要。

安培(A)是国际单位制中电流的基本单位。根据国际计量委员会给出的定义,在真空中,一个恒定的电流流过两根无限长的平行的圆形截面的直导线,当两根导线之间每米产生的力等于2 10-7牛顿时,流过导线的电流规定为1安培。但是定义中的两条无限长的线是无法实现的。实际上,电流是通过测量分流器的压降并结合欧姆定律来计算的。

如下图所示,DC分流器由两个铜连接器和中间的电阻合金连接而成。流经分流器的电流可以通过四端连接方法精确测量。

分流器需要在大电流下工作,分流器表面温度会因自发热而上升。特别是在环境温度高、散热环境差的情况下,分流器的表面温度会进一步升高。按照IEEE标准,分流器的推荐工作电流在正常工况下不应超过额定电流的2/3。但是在实际应用中,往往需要测量很大范围的电流,也就是我们要求分流器在10%-100%的额定电流下能够正常工作,有时甚至会发生短期过载。无论在什么工况下,控制分流器的表面温度都是非常重要的,其工作条件最好在30-70,在任何情况下其表面温度都不能超过145,否则会造成电阻合金的电阻值发生不可逆的变化。特别是,分流器的表面温度应该从电阻合金的中心点开始测量。

需要测量的电流范围较大,这将导致分流器发热差异很大。负载引起的电阻自热会导致电阻的变化,负载电流不同,电阻的变化也会不同。这种自发热引起的电阻变化用PPM/A中的功率系数(PCR)来描述,用以下公式计算:

功率系数越小,由于自热导致的阻值变化越小,在低电流和高电流下工作的精度差异越小。如下表数据所示,我们对一款宣称的0.1级100A,75mV的分流器进行测试,在10%额定电流室温环境下其精度大于0.3%,严重超差。

功率系数(PCR)的大小和电阻合金的温度系数(TCR)大小是相关的,要制作低功率系数的分流器必须使用低温飘的电阻合金,我们对开步电子的一款分流器进行了同样的测量,其测量结果如下:

如上图所示,该分流器在10%额定电流下和100%额定电流下均能保证0.1%的测量精度,平均功率系数为6ppm/A, 热电势为0.0188uV/℃。

目前开步电子所提供的分流器额定电流从10A-50KA,最高精度为0.1级,具有非常好的长期稳定性。以下为部分产品图片供欣赏:

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