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影响分流器测量精度的重要因素

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  • 发布时间:2017/4/12 17:50:13
  • 作者:hb_yinhe

  分流器是目前测量电流的非常常用的方法,在很多测量、计量领域应用都非常广泛。分流器测量电流基于欧姆定律,测量原理非常简单,高精度的分流器可以达到非常高的精度,因此得到广泛的应用。但是在高精度的测量领域,分流器的温升成了影响分流器测量精度的重要因素。

分流器简介

  分流器实际就是一个阻值很小的电阻,也就会有跟电阻同样的特性。我们知道电阻阻值会随着温度变化发生变化,具体到分流器来说,阻值的变化直接影响测量的精度。

  两个基本概念

01电阻率

  电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种物质所制成的原件(常温下20°C)的电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率。电阻率与导体的长度、横截面积等因素无关,是导体材料本身的电学性质,由导体的材料决定,且与温度有关。电阻率ρ的单位:国际单位制中,电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m),常用单位是欧姆·平方毫米/米。

02电阻温度系数

  电阻温度系数表示电阻当温度改变1度时,电阻值的相对变化,当温度每升高1℃时,导体电阻的增加值与原来电阻的比值。单位为ppm/℃(即10E(-6)·℃)。电阻温度系数越小,温升对阻值的变化越小。对于测量用的分流器来说,电阻温度系数越小,对测量的影响也就越小。

温度对分流器测量精度的影响

  为了减少电阻温度系数,分流器一般采用合金材质,锰铜合金是最常用的分流器材质。

  锰铜电阻温度系数:5.0×10-6(1/℃)

  20℃锰铜合金电阻率ρ:4.2×10-7(Ω.m)

  锰铜合金相对来说具有很小的电阻温度系数,很低的对铜热电势,并且有特别优良的电阻年稳定性,以及良好的焊接性和加工性。所以广泛应用于电工仪表的计量技术和基准单位的分流器。

  对于锰铜合金分流器来说,虽然很小的电阻温度系数,但是温度同样是影响分流器精度的重要因素,对于精密仪器来说,这个影响足以对精度构成误差。

  假设:锰铜合金分流器阻值2mΩ,功率250W,电阻温度系数是5ppm,自加热系数为0.1℃/W。

  当输入电流为100A时,分流器消耗功率为:

  P =I2R =1002×0.002=20W;

  此时分流器温升为20×0.1℃ = 2℃,此时对阻值的影响偏差为2×5ppm = 10ppm,即为0.0005%。

  当输入电流为1000A时,分流器消耗功率为:

  P =I2R =10002×0.002=2000W;

  此时分流器温升为2000×0.1℃ = 200℃,此时对阻值的影响偏差为200×5ppm = 1000ppm,即为0.05%。

  由此看来,随着电流增大,温升对分流器测量影响也就越大,在小电流的情况下,这种影响完全可以忽略,但是电流越大,误差也会随着增大,成为不可忽视的影响因素。