電流互感器與羅氏線圈的區(qū)別

在電子電氣測(cè)量領(lǐng)域，能否測(cè)量出穩(wěn)定準(zhǔn)確的電流值是電力系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。電流互感器（如圖 1）和羅氏線圈（如圖 2）是兩種常用的電流測(cè)量工具，其用途均在于測(cè)量準(zhǔn)確穩(wěn)定的電流信號(hào)，但不同的場(chǎng)景，選擇不同的測(cè)量工具會(huì)大大增加測(cè)量的準(zhǔn)確性。本文旨在從工作原理、性能特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景上分析兩者的差異。

圖1 羅氏線圈

圖2 電流傳感器

（1）工作原理

電流互感器是基于電磁感應(yīng)定律，其主要由鐵芯和一、二次繞組構(gòu)成。一次繞組的匝數(shù)少、導(dǎo)線粗，串聯(lián)接入被測(cè)電路中；二次繞組的匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)，直接連接測(cè)量設(shè)備。當(dāng)一次側(cè)有電流通過(guò)時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，二次繞組會(huì)感應(yīng)出與一次電流成比例的電流，其工作依賴鐵芯的磁耦合，通過(guò)匝數(shù)比來(lái)實(shí)現(xiàn)電流變換；而羅氏線圈則采用空心線圈設(shè)計(jì)，不依賴鐵芯，這也使得其避免了磁飽和問(wèn)題，使其在測(cè)量大電流時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。它通過(guò)環(huán)繞載流導(dǎo)線，利用變化的磁場(chǎng)在繞組中感應(yīng)出電壓信號(hào)，電流與電壓信號(hào)的變化率成正比，由此測(cè)出被測(cè)電流值的大小。

（2）性能特點(diǎn)

在測(cè)量范圍這一領(lǐng)域，電流互感器適用于中低頻以及穩(wěn)態(tài)大電流的測(cè)量工作，其量程會(huì)受到鐵芯飽和情況的限制，一般出現(xiàn)在數(shù)百安至數(shù)千安的范圍，羅氏線圈不會(huì)受到磁飽和的影響，擁有更為寬廣的頻率響應(yīng)，可對(duì)毫安級(jí)直至兆安級(jí)的脈沖電流進(jìn)行測(cè)量，特別適宜用于高頻以及瞬態(tài)電流的測(cè)量，在精度與線性度方面，電流互感器在工頻狀態(tài)下有較高的精度，然而當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載情況時(shí)鐵芯飽和會(huì)引發(fā)非線性失真現(xiàn)象。羅氏線圈有良好的線性度，在理論層面可達(dá)到無(wú)限線性，在測(cè)量大動(dòng)態(tài)范圍電流的時(shí)候誤差值相對(duì)更小。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景

電流互感器憑借在工頻狀態(tài)下有高精度以及擁有成熟的技術(shù)，故而在電力系統(tǒng)的計(jì)量、繼電保護(hù)以及工業(yè)設(shè)備監(jiān)控等諸多方面有著廣泛應(yīng)用，在變電站當(dāng)中，它大多時(shí)候被用于測(cè)量和保護(hù)輸電線路電流，于工廠里面，它能為電機(jī)、變壓器等設(shè)備提供電流監(jiān)測(cè)服務(wù)，而羅氏線圈由于有寬頻響應(yīng)以及非接觸測(cè)量的特性，常用于高頻電流測(cè)量和瞬態(tài)電流分析工作。比如說(shuō)，在開(kāi)關(guān)電源的測(cè)試過(guò)程中，羅氏線圈可快速捕捉到高頻開(kāi)關(guān)電流，也可以迅速對(duì)瞬態(tài)電流的變化做出響應(yīng)。

綜上，電流互感器常適用于低頻、穩(wěn)態(tài)、高精度的大電流測(cè)量場(chǎng)景；而羅氏線圈則適用于高頻、瞬態(tài)、大動(dòng)態(tài)范圍電流的測(cè)量中。在不同的測(cè)量場(chǎng)景，根據(jù)不同的測(cè)量需求，選用合適的測(cè)量工具，會(huì)大大降低測(cè)量誤差，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。

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審核編輯 黃宇