鉗形泄漏電流表校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)裝置探討

楊通

國營長虹機(jī)械廠 廣西桂林 541002

鉗形電流表是一種將開合的磁路套在載流導(dǎo)體上測量其電流值的儀表。它的特點是無需斷開回路，即可測量被測電路的電流，操作簡單，大量應(yīng)用于科研生產(chǎn)和檢修測試當(dāng)中。按照測量原理鉗形電流表又可分為互感器式、霍爾效應(yīng)式以及磁平衡式等?；ジ衅髟淼你Q形電流表僅能測量交流電流，霍爾效應(yīng)原理和磁平衡原理的鉗形電流表可測量交直流電流。鉗形電流表的校準(zhǔn)方法一般采用單匝法或等效安匝法。單匝法能對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效溯源，適用于高、低準(zhǔn)確度鉗形電流表的校準(zhǔn)；等效安匝法難以進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的直接溯源，僅適用于低準(zhǔn)確度鉗形電流表的校準(zhǔn)?？筛鶕?jù)被校鉗形表的電流測量范圍及準(zhǔn)確度等選擇合適的測量方法。本文以常用的 FLUKE 319 鉗形電流表為例，采用等效安匝法，對校準(zhǔn)過程中的主要不確定度因素進(jìn)行分析、評價，希望對相關(guān)工作者能起到幫助作用[1]。

1 負(fù)載電流影響

鉗形泄漏電流表在進(jìn)行泄漏電流測量時，多在微分模式下測量，此時線路中負(fù)載電流值的大小與被測量的泄漏電流大小，對結(jié)果的影響顯著。通過實驗得到結(jié)論，在確定泄漏電流值時，隨著線路的負(fù)載電流值的增大，鉗形泄漏電流表測量的泄漏電流值的誤差越大；在確定負(fù)載電流值時，隨著泄漏電流值的不斷增大，測量得到的泄漏電流值誤差在不斷減小。因此，將被校鉗形泄漏電流表的最大負(fù)載電流量程作為負(fù)載電流，對其泄漏電流值最小量程電流點進(jìn)行誤差測量，對量值溯源的意義重大。除此之外，對測量結(jié)果影響較小的量還有供電電壓、屏蔽裝置等。在這些已知的影響量中，通過實驗發(fā)現(xiàn)，對鉗形泄漏電流表測量結(jié)果影響較大的有外磁場影響、位置影響、角度影響、負(fù)載電流影響。因此，在對鉗形泄漏電流表進(jìn)行校準(zhǔn)時，要充分考慮這些影響量較大的因素，以確保鉗形泄漏電流表測量值的準(zhǔn)確性和有效性[2]。

2 實驗方法

鉗形泄漏電流表使用的場合多為配電箱或分支線路，受周圍外磁場的干擾較為嚴(yán)重，因此其在設(shè)計上有別于普通鉗形電流表，結(jié)構(gòu)上多采用多層屏蔽技術(shù)。鉗形泄漏電流表測量泄漏電流的方式分為直接測量方式和差分測量方式（兩線模式）。為了驗證鉗形泄漏電流表受外界磁場的影響，我們進(jìn)行模擬外磁場影響的試驗。試驗通過在鉗形表周邊施加具有電流值的導(dǎo)線進(jìn)行，在不同電流值下與距離鉗形表不同距離時分別進(jìn)行了試驗。實驗選用了兩款不同廠家的鉗形泄漏電流表，一款鉗口為單層屏蔽，一款鉗口為三層屏蔽設(shè)計，兩款表均在直接測量方式和差分測量方式下進(jìn)行試驗。施加的外磁場方向與鉗表截面平行時，鉗表測量值與參比測量狀態(tài)時的變差最大，其誤差值的變差為基本相等的正負(fù)變差。鉗表測量值與參比測量狀態(tài)時的變差很小，與其規(guī)定的最大允許變差相比基本可忽略。因此，與鉗形泄漏電流表鉗口截面平行，且與鉗口開口截面垂直的方式對其進(jìn)行試驗。

3 校準(zhǔn)方法

采用等效安匝法，100匝鉗形電流表校準(zhǔn)線圈在結(jié)構(gòu)上把多功能校準(zhǔn)器輸出的電流以100匝形式沿同一方向多次穿過鐵芯，因此在100匝線圈導(dǎo)線匯聚的一側(cè)中產(chǎn)生的等效安匝電流是多功能校準(zhǔn)器輸出電流的100倍。將多功能校準(zhǔn)器5500A預(yù)熱30min后，輸出直流電流（0-10）A給100匝鉗形電流表校準(zhǔn)線圈，將該線圈放置于鉗形電流表鉗口幾何中心位置，在鉗形電流表上讀取相應(yīng)的電流示值，并將此示值與實際值相減，其差值即為鉗形電流表示值誤差[3]。

4 鉗形泄漏電流表校準(zhǔn)裝置探討

鉗形泄漏電流表在校準(zhǔn)時主要考慮的是基本誤差以及外磁場影響、位置影響、角度影響、負(fù)載電流影響等主要影響因素，因此鉗形泄漏電流表校準(zhǔn)裝置主要需要考慮基本誤差測量功能和影響因素對測量結(jié)果產(chǎn)生的變差。

（1）基本誤差測量裝置。鉗形泄漏電流表的測量方式分為直接測量和微分測量方式?？紤]到兩種測量方式不同，通過實驗發(fā)現(xiàn)，直接測量方式和微分測量方式下，在參考狀態(tài)時，測量結(jié)果基本無影響。為了便于測量和標(biāo)準(zhǔn)器的選擇，基本誤差的校準(zhǔn)采用直接測量方式，采用與其至少等量程的交、直流電流源和對應(yīng)的導(dǎo)線進(jìn)行測量即可。

（2）影響量測量裝置?？紤]到磁場影響、位置影響、角度影響、負(fù)載電流影響，應(yīng)具備的測量裝置有外磁場干擾源（10A/m、30A/m、100A/m）、位置影響夾具、角度可調(diào)節(jié)的導(dǎo)線測試支架，以及滿足被校鉗形泄漏電流表負(fù)載電流量程的電流源和可調(diào)節(jié)的模擬泄漏電流裝置。

5 試驗結(jié)果

通過試驗我們發(fā)現(xiàn)，鉗形泄漏電流表的測量值越小，其值受負(fù)載電流的影響也越大，在同樣的電流值時，負(fù)載電流越大，對其泄漏電流測量值的影響也越大。在泄漏電流值較大時，其值受負(fù)載電流值的大小幾乎不影響其測量的準(zhǔn)確度，甚至可以忽略；而鉗形泄漏電流表的小電流測量的準(zhǔn)確度是我們最關(guān)心的問題。因此，在鉗形泄漏電流表的使用和選擇時要對被測量線路的負(fù)載電流值進(jìn)行考慮[4]。

6 結(jié)語

綜上所述，鉗形泄漏電流表的作用主要是用于對小電流值的泄漏電流值的測量，其結(jié)果影響對電路安全性的判斷。而負(fù)載電流對其測量結(jié)果的影響較大，如果對測量結(jié)果的影響達(dá)到10%以上，將嚴(yán)重影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。因此，在選擇鉗形泄漏電流表時，要考慮線路的負(fù)載電流值的大小，應(yīng)選擇對電流負(fù)載影響較小的鉗形泄漏電流表，以保證其測量數(shù)值的準(zhǔn)確性和有效性。