電力標準ソース、高調波ソース、電力品質標準ソースの校正などの広帯域電流測定シナリオでは、多くの場合、100 A および 100 kHz 未満の広帯域電流を測定する必要があります。校正時にデジタル マルチメータを直接使用すると、次の点で問題が発生することがよくあります。
1) 範囲が限られている: デジタル マルチメータは一般に最大電流 20A までしか測定できず、一部のモデルでは 2A しか測定できません。
2) 低い AC 精度: Keysight 3458A を例にとると、測定された AC 電流が 1A の場合、最高の精度はわずか約 0.1% です。
3) 信頼性: 通常、高精度デジタルメーターの電流測定の耐衝撃性と耐久性は、電圧測定の耐衝撃性と耐久性よりもはるかに低くなります。
したがって、大電流を小電流または小電圧信号に変換して測定するという変換方法を使用する必要があります。現在よく使われている方式としては、抵抗方式、トランス方式、コンパレータ方式などが挙げられます。
この記事では主に抵抗法について説明します。
抵抗法の動作原理は次のとおりです。 オームの法則 (図 1 を参照)。抵抗は測定電流を流した後に電圧に変換され、デジタルマルチメータの電圧端子に接続して測定します。このときの測定電流は式(1)により計算されます。
抵抗器の抵抗値は通常、標準の DC ブリッジを使用して校正されます。ただし、交流電流を測定する場合、抵抗器自体が一定の分布インダクタンスと分布容量を持っているため(図2参照)、交流測定時の抵抗器の等価インピーダンスは式(2)で計算できます。
式 (2) から、抵抗器の抵抗値は周波数とともに変化し、同時に抵抗器の両端の電圧は電流に対して位相シフトを持ち、これが正確な測定に非常に悪影響を与えることがわかります。 AC電流と電力の測定。
まず第一に、抵抗器のインピーダンス値は周波数によって変化するため、異なる周波数での測定電流の測定振幅も異なります。通常、AC-DC の差は、さまざまな周波数における抵抗器のインピーダンスと DC 抵抗の差を表すために使用されます。
第二に、電流に対する抵抗器の両端の電圧の間に位相シフトが存在します。AC電源から P=U×I×cosφ、測定された電流の位相測定に偏差がある場合、電力測定に大きな干渉を引き起こすことがわかります。異なる位相差Δφの下での位相によって生じる電力誤差を表1に示します。この表から、位相差が大きい場合、つまり力率が非常に低い場合には、小さな位相誤差でも電力誤差が発生する可能性があることがわかります。非常に大きな電力エラーについて。
表 1. 異なる位相差での位相によって生じる電力誤差
TUNKIAは、標準抵抗器の使用における上記の問題を分析し、かご型同軸構造の設計と高品質の抵抗部品の選択により、ACおよびDCの差および位相差が精度測定に与える影響を効果的に低減しました。
同軸シャントの構造と外観を図 3 に示します。同軸シャントは、高精度の抵抗部品と PCB プリント基板で構成されています。ディスク A には N 型同軸コネクタが取り付けられています。電流は基板 A の同軸コネクタの中点から入力され、基板 A の片面の中心から放射状に各ストリップ PCB の高電位側に流れます。 。
抵抗体を通った後、短冊基板の反対側からA基板の低電位端面に戻り、最終的に同軸コネクタの下端を通って電流源に戻ります。シャントの出力電位は同軸コネクタを備えたCプレートから取り出されます。
電流は並列 PCB の両側で同じ逆方向に流れるため、ループのインダクタンスは大幅に減少します。また、電圧ループと電流ループはほぼ直交しており、両者間の相互インダクタンスはほぼゼロである。したがって、高周波測定中に、より小さなACおよびDC差および位相変位を取得できます。
実際の測定では、交流電流の測定値は式(4)に従って計算されます。
