交流电能表电流采样:内置分流器与互感器的应用之道浏览数:51

电能表的核心功能不仅是测量负载功率的大小,还要反映功率使用的时间。为实现这一目标,电表需要将电网中的大电流转换为小信号,供内部计量芯片处理。

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为什么不能直接测量大电流?主要是因为安全性和实用性的考虑。家庭和工业用电电流可能高达几十甚至数百安培,直接测量如此大的电流不仅对电表本身是巨大负担,也存在严重安全隐患。

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电流采样元件的作用就像是电表的“电流缩放器”,它们按比例缩小电流,使其适合测量电路处理。这种转换必须尽可能精确,因为任何误差都会直接影响电费计算。


电能表内置分流器与电流互感器对比1.jpg


目前交流电能表内部主流的电流采样元件包括分流电阻器(简称分流器)、电流互感器(CT)。电流互感器与分流器的优劣差异源于其工作原理和结构设计,需结合场景需求权衡选择:

对比维度
分流器
电流互感器
优点
1. 成本低廉、结构简单,显著降低整机成本; 
2. 体积小巧、无磁性元件饱和、迟滞问题,小电流场景测量稳定性好,适配紧凑空间设计;
 3. 额定电流范围内可提供精准电压信号,无电磁干扰隐患。
1. 具备电气隔离功能,一次侧与二次侧物理隔离;
 2. 精度和线性度优异,宽电流、宽温度范围内性能稳定;
 3. 量程适配灵活,通过调整绕组匝数比适配几十安培至数千安培电流,便于电表标准化设计。
缺点
1. 高压场景需额外搭配隔离电路,增加设计复杂度与成本;
 2. 不适用于高电流、宽温度波动场景;
1. 成本较高且体积、重量大,定制化规格成本更高;
 2. 易受篡改和磁干扰,磁芯可能被外部磁体、高压脉冲干扰而饱和,影响计量精度,需额外增加防篡改设计;
 3. 制造工艺复杂,对磁芯材料、绕组绕制精度要求严格。


电能表内置分流器与电流互感器对比2.jpg

交流电能表电流采样元件的选型,核心是“场景适配优先,兼顾精度与成本”。高压、大电流、需电气隔离的工业及电力系统场景,优先选用电流互感器,低压、小电流、成本敏感的民用及微型仪器场景,可选用分流器,同时做好散热和隔离设计。

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