基于霍爾效應的電流鉗在鐵芯中加工一個氣隙放置霍爾元件。利用霍爾元件測量氣隙中的磁感應強度，根據(jù)控制方式不同，有開環(huán)和閉環(huán)兩種類型。開環(huán)霍爾型使用線性度較好的霍爾元件，霍爾元件輸出電壓正比于被測電流。閉環(huán)霍爾型使用零磁通技術，鐵芯上有補償線圈。開環(huán)和閉環(huán)霍爾型電流鉗都可以測量直流和交流，霍爾元件需要提供工作電壓，因此這兩種電流鉗都要供電，閉環(huán)霍爾需要驅動補償線圈耗電更大。這種類型傳感器非常昂貴并且很脆弱。因為高精度的傳感器目前使用的是磁通門技術，該技術要求必須保證傳感器處于供電正常狀態(tài)下，啟動被測設備，若上電、掉電和供電順序出錯，會導致傳感器測量不準，甚至損壞，所以相比較傳感器供電，被測電流要遵循遲到早退原則，否則會造成傳感器損壞。

圖4 傳感器/被測電路上電/掉電時序圖

圖5 致遠ZCS200

霍爾傳感器，接入功率分析儀上，可以采用以下幾種方式，提高測量精度：

·使用雙絞線、屏蔽電纜或同軸電纜連接傳感器和測量儀器；

·避免靠近強磁場；

·除被測電流外避免靠近大電流電纜；

·使用低噪聲電源給傳感器供電；

·傳感器安裝需符合規(guī)范要求，承載被測電流的導體盡量垂直穿過傳感器通孔中心，電纜(或其它載流導體)最好充滿孔徑，見圖 6所示序號③、④、⑤所示。

圖6 傳感器安裝對比

3、互感器

電流互感器類似于一個初級匝數(shù)很少，次級匝數(shù)較多的變壓器，其原理是依據(jù)電磁感應原理，只能測試交流。它是不能測量直流電流的，通常設計為工頻測量，準確度為工頻下的參數(shù)，帶寬較窄，不適合用于諧波分析和非正弦測量。使用電流互感器一定注意不能將次級開路，否則將會產(chǎn)生高壓危及人身和設備安全。

圖7 法國CA116

互感器，接入功率分析儀上，可以采用以下幾種方式，提高測量精度：

·使用同軸電纜連接互感器和測量儀器；

·互感器避免靠近強交變磁場；

·除被測電流外應避免靠近大電流電纜；

·承載被測電流的導體盡量位于互感器通孔位置。

4、羅氏線圈

羅氏線圈也叫測量線圈、微分電流傳感器，是一個均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)形線圈，只能測試交流，不能測試直流，由于交流測試，因輸出的是微分信號，PA功率分析儀本身無內置積分器，所以通常不能直接運用在PA上，但帶積分器的可以用在PA上，如致遠CTS6000，見圖 8。

圖8 致遠CTS6000

羅氏線圈，接入功率分析儀上，可以采用以下兩種方式，提高測量精度：

·互感器避免靠近強交變磁場；

·承載被測電流的導體盡量位于傳感器通孔中心。

總結

當被測電流超出功率分析儀量程范圍時，可通過外接傳感器/互感器/分流器/羅氏線圈擴展測電流，四種測量方法各有千秋，見表 1所示。在實際選型中，可以根據(jù)不同應用場合，選擇合適的測量方式。一般情況下使用電流直接輸入測量效果較好，當被測回路中存在較高共模干擾，又不存在低共模電壓接入點時，為了避免干擾，使用互感器或傳感器效果較好，當必須要用傳感器或互感器時，高精度電流輸出型傳感器比互感器、羅氏線圈效果好。

表1 四種電流檢測方式對比