公告/发布日期:2016/07/28

mile米乐m6(中国)官方网站v 开发出便携式钳形精密电流表

-轻松实现高精度直流电流测量-

积分

  • 开发了一款便携式电流表,可以使用钳式传感器精确测量高达 60 A 的直流电流
  • 通过自动检测和纠正传感器部分的误差因素实现高精度
  • 预计用于电动汽车开发和数据中心功耗监控


摘要

米乐m6官方网站[理事长中钵良二](以下简称“AIST”)物理测量标准研究部[研究部负责人 Yasuhiro Nakamura] 应用电工标准研究小组首席研究员 Atsushi Doumae、量子电工标准研究小组研究小组组长 Shinhisa Kaneko 和寺田电气制造有限公司 [社长寺田 Yoshiyuki Terada](以下简称“寺田电气”)共同致力于生产高达 60 A 的直流电钳形电流传感器

 电流测量在电气设备的研究和开发以及电气设备的操作中非常重要,并且钳式电流传感器由于易于从电线上安装和拆卸而被广泛使用。然而,虽然钳式电流传感器易于操作,但由于使用环境的影响会产生误差,因此其测量精度有限。特别是近年来,使用直流电的电源(DC电源)不断进步,但在测量直流电时问题也越来越明显。

 此次,我们开发了全新结构的直流电流钳型传感器和直流电流表,并增加了自动检测和修正测量值误差的功能,大大提高了测量精度。此外,通过在小型化和省电方面取得进展,我们创造了电池供电的便携式电流表。

 新开发的电流表将用于电力设备施工现场、电动汽车开发现场、大型直流供电数据中心等一起使用,可以轻松地高精度测量直流电流。未来,预计将通过早期发现建筑工地和开发现场的缺陷,为提高安全性、安保性和可靠性做出贡献,并通过提高数据中心电力监控的准确性,进一步促进节能。

新开发的便携式电流表照片(3通道型,长406毫米x宽499毫米x高192毫米,重量约82公斤)
新开发的便携式电流表(3通道型,长406毫米x宽499毫米x高192毫米,重量约82公斤)


发展的社会背景

 太阳能发电、燃料电池等分布式电源以及电动汽车等使用直流电的设备越来越受欢迎。此外,数据中心越来越多地引入直流电源以降低功耗。为了在这种情况下有效地使用电力,需要一种能够轻松、准确地测量直流电流的电流表。此外,人们对直流电流表的便携性和方便在没有商用电源插座的环境(例如车内或建筑工地)中使用的需求不断增加。

另一方面,能够容易地测量直流电流的钳式电流传感器存在由于使用环境的影响而在传感器中产生误差的问题。

研究历史

 AIST制定和维护作为电气测量标准的国家计量标准,并利用通过这些发展培育的精密测量技术来开发高精度传感器和测量装置,以及评估传感器和测量装置的技术的研究和开发。

 另一方面,寺田电气开发和制造与通信设备和电气设备相关的测量设备,拥有较高的技术能力。

 AIST 和 Terada Electric 共同研发了一种简单且高精度的直流电流表,以满足有效利用直流电的新测量需求。

研究内容

 当电流流动时,周围会产生磁场。根据该磁场的大小输出电信号霍尔元件,您可以无接触地测量直流电流。然而,利用该原理的传统钳式直流电流传感器使用霍尔元件。偏移及其波动和传感器的磁化强度(磁化) 会导致误差,使得高精度测量变得困难。

 电流表的钳式传感器部分检测磁化消磁的功能,以及检测和校正霍尔元件输出的偏移及其波动的功能(图1)。

新开发的直流电流钳型传感器结构图
图1 新开发的直流电流钳型传感器的结构

 我们对负责这些功能的部件进行了小型化,并在公文包内安装了具有上述功能的精密电流表(长406毫米,宽499毫米,高192毫米)。包括传感器在内的整个电流表重约82千克,方便携带。我们还致力于节约能源,内置电池可使其运行长达四个小时,因此可以在没有商用电源插座的环境中使用,例如车内或建筑工地。

 图2是使用新开发的便携式精密电流表和传统电流表评估测量误差的实验结果示例。经过这样的评估实验,我们最终评估所开发的便携式精密电流表的测量精度在01%左右。这比传统模型的精确度高出大约 10 倍。

新开发的电流表与传统电流表之间的测量误差评估示例图
图2 新开发的电流表与传统电流表之间的测量误差评估示例

未来计划

 AIST 和 Terada Electric 的目标是将联合开发的便携式精密电流表商业化。我们还计划将通过开发便携式精密电流表而积累的技术应用于其他测量仪器。



术语解释

◆钳形电流传感器
测量电流时,通常需要切断电线并将电流传感器或测量装置插入切断部分。钳形电流传感器只需夹住电线即可测量电流,而无需切割电线。[返回来源]
◆数据中心
集中安装和操作 IT 设备的设施。由于信息处理需求的增加而导致功耗快速增加已成为一个问题。[返回来源]
◆霍尔元件,偏移
磁铁、电流等创建磁空间(磁场)。霍尔元件是根据该磁场的大小输出电信号的元件之一。它利用了当施加垂直于流经样品的电流的磁场时,在垂直于电流和磁场的方向上产生电动势的现象(霍尔效应)。
在霍尔元件中,理想情况下,当没有磁场时,输出信号为零。然而,在实际的霍尔元件中,会产生称为偏移的非零信号,这会导致电流测量出现误差。[返回来源]
◆磁化、消磁
磁化是当从外部向与磁场发生反应的物质(磁性物质)施加磁场时,磁性物质整体变成磁体的现象。退磁是将磁化的磁性材料转变为不再具有磁性的状态的过程。[返回来源]



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