DIY大电流直流电流比较仪（DIY High Current DCC）
DCC是英文Direct Current Comparator 的缩写。 翻译过来就是直流电流比较仪。DCC本身就很难，再加上大电流，很难很难的东西，所以，这贴注定要成为马拉松贴。。。或者太监贴。。。。
而且不一定能成功，甚至不会有啥结果。。。。。。
不过，不就是试验么，不就是学习么，不动手哪能有收获？
什么高导磁率，什么超强屏蔽，什么对称性，以前仅仅是停留在理论上，到底这些东西有什么影响，要亲自尝试一番，才能知道滋味。 DIY 大电流 DCC有啥用？
DCC最原始的应用，就是能获得非常稳定的电流比率，因此可以把大电流转换成小电流，所以应用之一就是精密测试大电流、发生精密大电流。
也有人问，大电流直接用分流器测试不就行了，还麻烦DCC做啥？事实上，大电流用分流器测试处于两难的地步。比如500A电流下用多大的阻值分流器？用0.1mR，那么，压降只有0.05V，这么小的电压难于精确测试，放大、噪音、热电动势影响大，势必要增大采样电阻才好。但另一方面，0.1mR电阻的功率已经有25W了，再增加电阻会造成功率进一步的增大，发热厉害，温漂大，热电动势也随之增大，散热不好将严重影响精度。所以，分流器很难在大电流下测试精确的电流。而有了DCC，就可以把大电流转换为小电流，方便测试了。
两个精密可控的电流源有了，然后让它们通过不同的电阻，对比其电压是否相同，就是先了精密电阻对比，用来精密测试小电阻、精密模拟小电阻。 到底什么是大电流 DCC？
有源平衡法电流互感器，是通过在气隙上放置线性霍尔，通过平衡线圈引入另一个大小相同、方向相反的安匝，当气隙的磁场为零，说明达到安匝平衡，电流就可以测试出来。大电流的原边基本都是1匝，副边N匝则电流为原边的1/N即可达到平衡，取得以小测大的目的。下图这个LC500-S-SP7就是采用此法的500A精密电流比率测试器，比率精度可以达到0.2%：
DCC也类似，只不过零磁通平衡检测是用了另外一个绕组，加上方波驱动，通过探测二次谐波的方法来检测是否达到了平衡，具有灵敏度超高的特点，可以判断很小的失衡。
右边的主电流源流过铁心绕组圈数很少（大电流1匝）的原边，圈数很多的副绕组流过电流值较小的跟踪电流源，最后达到平衡，使得原边和副边都具有相同的匝数×电流（安匝，AT）。Np = Ns ×n，其中n为匝数比。假设原边为1匝，副边为1000匝（n=1000），那么就可以把500A电流转换成0.5A，而测试0.5A就容易得多了（比如图中的用Rd=1欧标准电阻采样和高位表测试）。由于线圈的匝数没什么可变的量，n是固定不变的，因此这种方式可以得到非常精确的电流比率。
测量用的DCC（例如我的9975：https://bbs.38hot.net/read.php?tid=4488），原边和副边安匝都是100，这是比较优化和均衡后的。然而，要测试大电流，例如500A，原边至少一匝，这样势必要500安匝，很大了，担心短暂失衡的时候，铁心磁通密度太高达到饱和甚至被磁化，因此就要采取特别措施（比如加粗铁芯截面积）。
上面图片的接法，实际上就是一个大电流模拟电阻，主电流源就是电阻的电流引线，而电压表测试的两个端子就是模拟电阻的电压引线。兰斯汀的RT600就是这样一个仪器，其中间的两个巨大电流端子就是输入外接大电流的（如果不太大也可以在1/100和1/10柱子上输入，接了电阻的P1、P2在最右边接线柱输出。当然，这个仪器完全可以作为电流互感器来用，需要把连接Rd的短路片断开即可。
也许有人会问，既然是模拟电阻，如何改变阻值？
实际上RT600有电阻箱拨盘，在后面。
也可以看一下兰斯丁的另外一个类似的东西，RT300，也就是BZ6D
DCC的另外一个应用，是可以直接对比两个不同阻值的电阻。
本来作为传统的DCC电阻桥，其主电源是内部发生的（也有外部扩展），但电流很大的场合还是要外接，然后再原边电路里增加一个标准电阻，就可以实现电阻桥的功能了。
与上一幅图不同，主电流源回路里串入了被测电阻Rx，而Rd的要选择成正好为Rx的n倍。
例如n=1000，那么当Rx选1mR的时候，Rd就选1欧。由于两个电流源完全独立，因此可以把两个电阻的下端用导线链接，实现电阻的背靠背测试。
要求是怎样的？
原边电流范围：50A～500A
电流比：1000:1
副边电流范围：0.05A～0.5A
原边电流范围：5A～50A
电流比：100:1
副边电流范围：0.05A～0.5A
副边电阻：1欧姆标准电阻
比率不确定度：10ppm
由于必须有个目标，因此先初步给出以上参数，实在有困难再调整。
500A对于自己来说不算小了，无论是500A的电源、500A的开关、500A的调整，都很具有挑战性，参考：https://bbs.38hot.net/read.php?tid=10230
因此，500A的目标已经很高了，不会去考虑600A甚至1000A。
比率1000：1也很自然，最好是10进制的，以前考虑过500：1，结果换算麻烦，取消。
100：1也太小，换算下来的5A也大，不便于测试。而10000：1走了另一个极端，得到的50mA倒是不错，就是这1万圈线圈绕不起。1000圈是我手工绕制能接受的上限。
至于10ppm，很可能也有难度。国产的成品小电流下也就做到1ppm而已。
其它的要求例如温漂，这个一般不用去说了，DCC都不会很差，就像PWM的温漂不大一样。
这些要求，就是瞎琢磨的，但后来找到JJF 1087-2002，居然还真差不多
别人都说怎么做的？
在自己做事之前，参考一下别人成功的案例，是很有必要的。
可惜，大电流DCC太专业，难于找到实物，不可能有机会拆。找不到电流图，甚至连使用手册也都没有。
1、高联的150A扩展器
2、高联的3000A扩展器
3、MI的100A和2000A系统
4、兰斯丁的RT200扩展器
技术指标
1．电流范围： 0-200 安
2．匝比准确度：
1:1000 ≤ 5×10-6 最大电流 200 安
1:100 ≤ 3×10-6 最大电流10安
1:10 ≤ 2×10-6 最大电流1安
3．噪 声： ≤ 3 微安匝
4．漂 移： ≤ 3 微安匝/30分钟
5．跟踪误差： ≤ 2 微安匝/格
6．输出最大电流：≤ 200 mA
5、武汉龙成600A模拟电阻
6、武汉龙成1000A电流表
7、文献中的100A直流大电流标准及检定系统
8、600A直流电流自动化测量系统的建立
9、20000A直流电流比较仪
10、100kA多通道开口磁调制式直流大电流比较仪
11、大电流比较仪电磁屏蔽的研究
12、多通道开口式直流大电流比较仪
其中2、3为铁心，4、5为两个大小相同、电流方向相反的激励/探测线圈，8是磁屏蔽也是框型铁心，9是副边补偿线圈。
13、直流大电流测量技术研究
14、“等安匝绕组串并联法”进行直流大电流校准
15、美国发明专利US3153758，Current comparator device having plural magnetic cores and multiple windings
http://www.freepatentsonline.com/3153758.html
10、内铁心
11、检测绕组
12、静电屏蔽
13、静电屏蔽非短路开口
14、偏差绕组
15a、内部励磁绕组
16、第二铁心
17、第二铁心气隙
15b、内部励磁绕组
18、次级绕组
19、主绕组
16、美国发明专利US3490038，RESISTANCE MEASURING APPARATUS HAVING A MAGNETIC MODULATOR FOR COMPARING THE RESISTANCE RATIO OF TWO RESISTORS
http://www.freepatentsonline.com/3490038.html
你打算怎么做？方案？
方案暂时没有，采取摸石头过河的方法，试验到哪里归纳到哪里，不会有太多的提前。
磁芯与屏蔽。。。
现有一个外径145mm、截面15mm×15mm的坡莫合金：
数量上是不够的，因此这个只能是做铁心性能测试用。让我们再看一下目标结构：
此图来自国外的一本叫做《The Current Comparator》的书中，除了双铁心、双检测绕组外，紧接着要有铜箔静电屏蔽，这个倒是好办。
但接下来需要一个框式磁屏蔽，同时也作为第三个铁心，也是要求高导磁率，这个就比较难。看结构要有一定厚度，是4片拼接起来的：2个同样的圆盘、两片长度不同的片，而且要合并的严丝合缝，否则漏磁，这是难点。当然，加工的时候可以先拿下来在外边把两个圆弧焊接在圆盘上，但最后一个圆盘一定要放上去再“焊接”，温度不能高，或者干脆不焊接，靠公差压紧。
再外边有一个铜箔屏蔽，也好办。
方案更新，2014-1-30
由于最近得到几只IT 600-S ULTRASTAB，就是基于与DCC相同的磁通门原理，但为小型化的电流传感器。
通过简单解剖，查看别人的文章和论文，重新改变自己的路子如下：
仿造电路部分
---抄电路
---分析原理
---确定元件参数。这一步也有一些难点，比如电容的容量可能需要拆下来才能精确测试，电感线圈的匝数和磁心磁导率从外部不太可能精确得到
---制板、找元件、焊接、板级单元测试
---整板替代测试，功能和性能要达到原电路水准
---替换元件，甚至更改电路，争取提高性能
仿造磁头部分
---拆解一个磁头，完全拆掉，但磁芯和屏蔽一定要争取不破坏
---利用原磁心和屏蔽，重新绕线，复原磁头，评估因不规范绕线、非对称绕线对性能的影响
---可以重复拆开、重复绕线，改变各种参数继续评估
---寻找全新替换材料，自己做全新磁头。电路可以用原来IT600-S的，也可以用仿造的。
为了能够得到优良的性能、好零点、高线性，需要在以下两个方面努力：
1、电转磁，有原边和副边电流不平衡，就能体现出铁心的非零磁通。这就需要所有的“电”都转换成“磁”，不能有漏磁。需要超高导磁率铁心、需要磁屏蔽、需要绕线平均、平衡。
2、磁转电，铁心只要有非零磁通，就能正确的检测出来。这就需要合适的探测技术，包括电子电路部分，也包括驱动/检测线圈参数、屏蔽、防干扰等。
也许材料还好办，因为尽管DCC的线性超高，但并不需要材料的高线性，这就需要在工艺上多下工夫了。
绕组。。。当然是用漆包线了；
还要均匀绕制；
载流2.5-4.0A/mm2；
也许要考虑内阻，嫌大的话可以加粗；
激励/探测线圈，两个并联，当然要方向相反；
（暂时就想这么多）
看一个高联9975的铁心/绕组吧，手边只有这个实物，而且还不能继续拆，原理还不太一样，这个不需要再穿入测试电流线了，因此铁心是满绕、没有空间了。
IT 600-S的内部和磁头
其中，最外边是副边绕组，2绕组，每绕组750匝，漆包线是0.38mm的，截面积0.11平方，合计电阻25.4欧（指标<28欧）。
铁心+线包外直径90mm，内直径大约30mm，猜测内部还有磁框和2个铁心。
有一个补偿绕组，同线径，但内阻只有4.2欧，因此圈数大约280匝。
最内部有2个相同的激励/检测绕组，线更细，圈数更少，大约每个只有100匝。
主恒流源。。。 跟踪恒流源。。。 平衡检测。。。 零点检测。。。 其它1。。。 其它2。。。 其它3。。。 参考材料
字节数，名称
82,790 100A直流大电流标准及检定系统.pdf
453,972 100kA多通道开口磁调制式直流大电流比较仪.pdf
420,453 20000A直流电流比较仪.pdf
139,468 600A直流电流自动化测量系统的建立.pdf
69,347 DCC型直流大电流在线检测标准器.pdf
196,478 Heavy DC sensing theory and double magnetic detector.pdf
755,397 JJF 1087-2002 直流大电流测量过程控制技术规范.pdf
308,288 “等安匝绕组串并联法”进行直流大电流校准.pdf
534,060 临近外电流对直流电流比较仪影响的研究.pdf
79,777 关于大电流测试问题的研究.pdf
191,039 关于建立国家直流大电流比例标准的意见.pdf
121,048 双重磁检测器直流大电流比较仪的稳定性研究.pdf
447,671 多通道开口式直流大电流比较仪.zip
429,125 多通道直流大电流比较仪的稳定.pdf
111,304 大电流比较仪电磁屏蔽的研究.pdf
166,858 工业现场用直流漏电流比较仪.pdf
174,007 我国直流大电流测量技术的应用现状和发展方向.pdf
206,665 新型直流大电流比较仪的建模与仿真研究.pdf
95,664 无铁心式直流大电流传感器.pdf
81,901 电流互感器选型原则.pdf
399,572 电流比较仪技术在精密测量中的应用.pdf
229,546 直流2000A大电流标准装置及检定系统.pdf
95,341 直流大电流校准仪的研制.pdf
59,971 直流大电流比例加法校准线路的研究.pdf
232,069 直流大电流比例标准自校系统的研制.pdf
168,783 直流大电流比较仪谐波影响问题的研究.pdf
213,936 直流大电流测量技术研究.pdf
333,110 直流大电流测量电路中电流纹波的研究.pdf
1,017,856 直流电流检测综述.doc
189,509 磁调制器的建模与仿真研究.pdf
665,380 磁调制器的理论与计算_一_.pdf
400,631 磁调制器的理论与计算_二_.pdf
99,885 磁调制式直流放大器的动态性能分析.pdf
186,016 磁调制式直流放大器的静态性能分析.pdf
291,683 高精度直流大电流标准源的研制.pdf
美国有关DCC的几个专利： 【全文完】 沙发！ 板凳！！ 地板！ 我挖个坑来听 . . . 占位学习
DCC的关键在那个低漏磁、低损耗的变压器吧？
从理论上说可能O形变压器的形式最好了，不过好的磁芯难得到。
还是搬个凳子听课。 挖坑等长篇小说。。 站位听课！ 学习。。。。。
这是一篇比较新的文章。谁有计量技术杂志，扫描上来看看。
计量技术MEASUREMENT TECHNIQUE
2011 No.3 P.15-18
--------------------------------------------------------------------------------
临近外电流对直流电流比较仪影响的研究
滑晓欣 邵海明 林飞鹏 张志凯 李立平
摘 要：为评定直流电流比较仪(简称:DCC)的不确定度,本文研究了临近导体电流(以F简称:外导体)对比较仪影响的因素.介绍直流电流比较仪铁芯的内部结构;以比较仪串并联比例校准试验为例,分析外导体对比较仪的影响.采用试验验证的方法,研究外导体对直流电流比较仪影响的规律,评定了外导体体影响对直流电流比较仪引入的不确定度分量.
关键词：直流电流比较仪;外导体;磁屏蔽
作者单位：滑晓欣（福建省计量科学研究院,福州,350001）
邵海明（中国计量科学研究院,北京,100013）
林飞鹏（中国计量科学研究院,北京,100013）
张志凯（浙江省计量科学研究院,杭州,310013）
李立平（浙江省丽水电业局,丽水,323000） 排队听课 老大利害，支持! 留位置学习
页:
[1]
2