電流互感器與羅氏線圈的區(qū)別

在電子電氣測量領(lǐng)域，能否測量出穩(wěn)定準(zhǔn)確的電流值是電力系統(tǒng)運行監(jiān)測的關(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量工具，其用途均在于測量準(zhǔn)確穩(wěn)定的電流信號，但不同的場景，選擇不同的測量工具會大大增加測量的準(zhǔn)確性。本文旨在從工作原理、性能特點和應(yīng)用場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)接入被測電路中；二次繞組的匝數(shù)多、導(dǎo)線細，直接連接測量設(shè)備。當(dāng)一次側(cè)有電流通過時，鐵芯中產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，二次繞組會感應(yīng)出與一次電流成比例的電流，其工作依賴鐵芯的磁耦合，通過匝數(shù)比來實現(xiàn)電流變換；而羅氏線圈則采用空心線圈設(shè)計，不依賴鐵芯，這也使得其避免了磁飽和問題，使其在測量大電流時具有獨特優(yōu)勢。它通過環(huán)繞載流導(dǎo)線，利用變化的磁場在繞組中感應(yīng)出電壓信號，電流與電壓信號的變化率成正比，由此測出被測電流值的大小。

（2）性能特點

在測量范圍這一領(lǐng)域，電流互感器適用于中低頻以及穩(wěn)態(tài)大電流的測量工作，其量程會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，羅氏線圈不會受到磁飽和的影響，擁有更為寬廣的頻率響應(yīng)，可對毫安級直至兆安級的脈沖電流進行測量，特別適宜用于高頻以及瞬態(tài)電流的測量，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)過載情況時鐵芯飽和會引發(fā)非線性失真現(xiàn)象。羅氏線圈有良好的線性度，在理論層面可達到無限線性，在測量大動態(tài)范圍電流的時候誤差值相對更小。

（3）應(yīng)用場景

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)的計量、繼電保護以及工業(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，它大多時候被用于測量和保護輸電線路電流，于工廠里面，它能為電機、變壓器等設(shè)備提供電流監(jiān)測服務(wù)，而羅氏線圈由于有寬頻響應(yīng)以及非接觸測量的特性，常用于高頻電流測量和瞬態(tài)電流分析工作。比如說，在開關(guān)電源的測試過程中，羅氏線圈可快速捕捉到高頻開關(guān)電流，也可以迅速對瞬態(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)、高精度的大電流測量場景；而羅氏線圈則適用于高頻、瞬態(tài)、大動態(tài)范圍電流的測量中。在不同的測量場景，根據(jù)不同的測量需求，選用合適的測量工具，會大大降低測量誤差，提高測量數(shù)據(jù)的可靠性。

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審核編輯 黃宇