如何测量10,000 A DC？

测量大约10,000 A电流的标准方法是什么？直流钳形表似乎只能达到2,000 A的刻度。

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这个问题的一些背景：

我是一名高中物理老师，我正在尝试使用超级电容器放电产生的大电流来改进一些经典实验。

特别是，我正在寻找一种在非常短的时间内测量超级电容器放电电流的好方法，例如本“跳环”实验：

安全有效地修改汤姆森跳环实验

这个问题的第二个动机只是因为我出于好奇，因为我对今天测量这种大电流的通常方法是什么的背景知识有所了解。

不，直流钳式探头的刻度远超过±10,000A。没有人甚至需要检查Amazon是否需要±12000A DC至40kHz电流探头吗？
我开玩笑 但是您完全可以在亚马逊上购买。他们有10库存。他们都没有资格获得Amazon Prime :(。

无论您做什么，都不要理会所有这些告诉您使用分流器的人。不，请勿使用分流器。在这种应用中使用分流器绝对没有优势，除了在测量精度上有非常微小的优势，而且还有巨大的弊端。

为什么分流是一个可怕的主意：

1. 通过测量可以具有任何合理分辨率的导体（分流器）的电阻电压来工作的任何解决方案，都将需要过大的压降。如另一幅海报所述，典型的50mV分流器将耗散500W。当您以不到一瓦的功耗测量电流时，这是不负责任的大量能源浪费。

2. 它将始终需要自己的主动冷却。因此，浪费了更多的能量，但更重要的是，您已经在配电系统中引入了单点故障。如果分流器的冷却在任何时候失效或性能下降，曾经能够被动地维持在10kA量级的电流将很快失效，从而导致分流器融化并像世界上定价最高，最慢的10kA一样动作。曾经制造过的保险丝。

3. 我们不要自欺欺人，不要随便用鳄鱼夹和香蕉插孔将10kA分流器与10kA容量的电缆串联。与电缆串联安装这样的设备将是一项艰巨的任务，而且您一时兴起也不容易拆卸。我希望它成为您系统中的永久责任。

4. 我不在乎电缆是否在1V电压下承载10kA（无论出于何种原因）-我（而且您自己也应该）在这种测量设备中要求电流隔离。10kA是很大的电流，仅在磁场中它就不能存储惊人的能量。

   我什至不知道能够承载的电线或汇流排的尺寸是多少，但让我们采用电感量相对较低的几何形状：直径2英寸的实心铜柱。如果采用简单的直线，则每米电感量约为728nH。在10kA时，仅在磁场中，该导体就会存储大约35J的能量！

   当然，在实践中，它会低得多，因为返回导体将在附近，并且可能是较大的扁平母线，从而进一步降低了电感。

   但是，尽管如此，您仍然应该计划使用10kA的电缆，以便在出现任何问题的情况下在与之相连的任何事物中引起一些明显的故障。包括（或特别是？）诸如1800美元的NI DAQ板之类的东西。墨菲定律可以推导出一条法则，该法则指出，数据采集设备的价格越昂贵，发生故障时将被彻底破坏。

   我开玩笑，但您明白我的意思-在这种情况下，隔离不容忽视。

现在，使用分流器有一个原因：准确性。

尽管我希望其中的某些优势会因分流器连接至实际载流导体以及感测线的结点处的热电偶效应引入的误差而降低。如果该电流也不是直流电，则将出现其他错误源。

但是，无论如何，分流不会是那个比我将建议合理的解决方案更准确。差异约为0.25％（最佳情况）对1％（最坏情况）。如果您要测量10,000安培，那么朋友之间的±100A是多少？

因此，总而言之，请勿使用分流器。

老实说，我认为没有比分流器更糟糕的选择了。使用数十种合适的霍尔效应夹钳式探头之一。

大多数手持式钳型表最多只能达到2,000A的原因是因为超出该范围并且导体会太大或形状不正常（例如，宽而扁平的母线），这将要求钳也太高可以随身携带任何便携式设备。

但是，他们肯定会制造钳位或环路电流探头，它们的测量范围不仅高达10,000A，而且远高于它。因此，只需使用其中之一即可。它们是高质量，安全，纯磁性的（可在霍尔效应下工作），完全隔离和表征，灵敏度约为0.3mV / A。

钳式电流探头之类的东西 （之前已链接到其在亚马逊上的页面）。

并且它们具有大至77mm至150mm的巨大窗户，适合您的电缆连接。除非您带着更奇特的东西走了...而且 不寒而栗。

无论哪种方式，我都认为您的电缆连接看起来类似于此图中的解决方案之一：

无论如何，玩得开心。注意安全。希望你不是超级坏人。

几年前，我从事过电力机车启动器的工作，反向运行配套的交流发电机，以使用我们开发的三相IGBT逆变器启动发动机。我们很容易获得每相电流10kA的电流来打破机车柴油机的动力。我们使用LEM公司的闭环霍尔电流传感器测量了相电流（用于矢量控制）。

您可以在他们的网站上找到高达20kA的电流传感器，如果您想购买很多传感器，他们也可以定制传感器：

LEM电流传感器

我公司为电镀液提供了高达15kA的电流表。他们只是使用了分流器（50mV或60mV = 15kA IIRC）。

如果您的电流具有很高的高频分量，则可能需要采取特殊的预防措施-它不需要太多的电感即可引起问题。

另请注意，10kA * 50mV的压降为500W，因此它们将在全电流下消耗相当大的功率。

通过使用JohnD（+1）建议的LEM传感器，可以减少或避免上述两个问题，但是，在要测量相对稳定的DC电流的情况下，成本可能会更高。

如果有一种方法可以暂时在较低电流下运行实验装置，则可以在装置中的任何导体上拾取任意两个裸露的点，连接电压表，以已知电流进行校准，并将该长度的导体用作固有分流器。

您可以在当前水平获得分流器。这是一家公司的一个产品系列。他们有其他型号，并且有其他供应商。

系列G分流器

电容放电从低于50V开始并达到10kA？

$5 \cdot 10^{-3} \Omega$

通常，快速高电流脉冲的起始点是帽组和脉冲形成网络上的电压增加了几个数量级。

我将罗格夫斯基的建议放在第二位，它们足够快地看到动作，并且负担最小。

$I^2R$

保持相对较小的能量（较大的上限没有太大帮助，因为它们会产生自感），并且较小的能量水平==安全的能量水平。

我认为您不会轻易从50V的上限银行提供10kA的电流，但是我有兴趣地等待尝试的消息。

它考虑了约50 Ohm的信号，并且并联电阻的ESR比您的超级电容低，因此50 mV是放电电流传感器的最佳解决方案。

我将使用1/2英寸的铜管，并使标准压降为50mV。其他顾问可能没有考虑总的功率损耗/放电比是相当有效的，持续时间极短，因此能量损耗相对较低（以焦耳为单位），甚至不可能上升1'C。

您需要确定ESR * C = Td，放电时间。

• 然后使用低损耗的优质同轴电缆（1 / Td损耗低）和端接50欧姆示波器，检测脉冲完全平坦而不振铃，并且响应速度比脉冲Td快。

即使在10kA时，在<100ns内产生50mV脉冲的500W损耗也非常低。

我已经精确地将这种方法用于100kA，唯一的技巧是消除了感应串扰（EMI），但是使用6英寸实心铜臂进行1英尺分流，以得到50mV满量程。

• 为了实现信号和返回长度的完美对称，我将在长度之间使用半刚性同轴电缆来连接直角路由的同轴电缆，而屏蔽接地仅在抽头源处终止。

如果同轴电缆与大电流路径的摆放角度不理想，则会发生天线耦合错误。显然，与铜管的连接需要使用丙烷焊枪焊接较宽的铜法兰，然后用短焊机的焊丝或较重的Litz焊丝将电感减小至100nH以下，并降低电感。

大多数其他答案都假定您要连续测量10KA 。但是，您的参考使用表明它仅适用于约5毫秒的脉冲。由于时间短，获得测量的唯一方法是使用存储示波器捕获波形。
您还需要将传感器连接到“范围”。只要它是“匹配”正在使用的“示波器”，无论它是分流器还是钳位器都不是很重要。

应实施并遵循适当的安全措施（如参考实验中所述）。

当我13岁时，我做了一个类似的实验，我所做的就是制作一对铜歧管，并在歧管之间焊接铜管。有效地分流。然后，我在其上放了一个霍尔钳，并使用示波器来测量脉冲，并对曲线下的面积进行积分。

我敢肯定，有很多更好的方法可以做到，但是到了13岁时，有了示波器和家用工具，这个方法就行了。也许您可以使用两个铜母线，并在它们之间创建焊丝分流器。

奔赴城市的废金属市场和电子垃圾过剩商店，总是有很多有趣的东西，而且在大多数情况下，他们只是把它给了我。

我的建议是要么测量环/力的位移，然后返回当前值。

或者，您可以建立一个电磁体的美感……并从教室的另一侧测量它的磁场……

关于如何测量极大电流问题的一般部分，还有一些称为FOCS的设备，它们使用法拉第效应确定导线的磁场，然后计算电流。例如，ABB出售用于测量高达500 kA DC的设备。另请参阅：http : //www.ee.co.za/wp-content/uploads/legacy/ABB%20Innovation%20in%20high%20DC.pdf

我无法告诉您如何测量稳态电流。但是，您似乎对测量脉冲感兴趣。如果您将一根导体充分隔离，则可以在附近放置一个矩形环路，使其一侧与大电流平行。测量感应电压并用示波器记录下来。那会给你电流的导数。由于极少的电流流入检测环路，因此与分流器相比，对被测电流的影响可以忽略不计。

您必须将电流导体的绝缘直段截取为环路尺寸的几倍。没有其他导体，周围也没有铁磁性会弄乱磁场的圆柱对称性！校准将取决于您相对于主电流导体构建和定位环路的精度。由于您是物理学家，我想您将可以查找μ̻并计算出与大电流导体平行的环路部分中的感应电压（伏秒/安培）。确保减去在环路后沿感应的电压！

好的，您已经感应并记录了dI / dt。要获得实际电流，有两种方法：如果您的示波器支持，则将采样和量化的示波器数据传输到电子表格中，然后在其中进行积分以获得实际电流。或者，您可以在示波器和电流速率传感器环路之间使用模拟积分器。

归纳法不仅仅是一种理论；真的行。

测量大约10,000 A电流的标准方法是什么？直流钳形表似乎只能达到2,000 A的刻度。

您的放电电流可能不会达到那种电流。

话虽这么说，电流互感器将是我的工作方式：简单，有效且便宜：只需在导体周围绕成一圈即可。

对其进行校准可能很棘手。

除此之外，请尝试使用一些霍尔效应传感器->使其远离导体。我不确定它们的动态特性-在这里可能很重要。

另一个想法：假设您不会承受10,000amp，那么您可能会在这里使用细线。这样，您只需拿起两个点并测量两个点上的电压降即可。除非电流持续一段时间，否则自热不会成为问题。

基本上导体本身就是一个采样电阻。

如果您使用坚固的铜条作为导管，则将无法正常工作。