详解电流探头的工作原理

电流探头是根据法拉第原理设计的一种磁环，用于测量导线中的干扰电流信号。使用电流探头能够测量流经导线的电流大小。电流探头分为AC/DC电流探头以及AC电流探头。前者可以测量直流以及交流电流的大小，后者只可以测量交流电流的大小

为了分析电流探头的工作原理，根据图1提取电流探头的等效电路模型（如图3所示）：M为电流探头与被测导线的互感；L1为穿过电流探头的被测导线的自感；L为电流探头绕线的自感；C为分布电容；r为绕线电阻；R为仪器内阻（一般为50Ω）；V0为输出电压；Z为虚线内的总电阻。

从式（5）可以看出，Zt与M，L，C，r，都有关系，单从公式上去判断很难得出结论，因而也很难指导电流探头的设计。

为了更简单地分析传输阻抗的影响因素，忽略分布电容，绕线电阻，此时与形成低通滤波器。假设初级电流幅值不变按频率扫描，则互感电压按20dB每十倍频增加，如图4 的曲线Ⅰ所示。在低频时，自感L 产生的感抗很小，随着频率的增大，感抗逐渐增大，当频率点f0增至感抗与负载阻抗相等时，感抗所产生的压降也开始按20dB 每十倍频增加，如图4 的曲线Ⅲ所示。整个合成电压如曲线Ⅱ所示。

从图4 的曲线Ⅱ可以看出，过了频率点f0之后，输出电压变得平坦，是个理想的电流探头工作区。在此工作频率区域内，传输阻抗Zt为一常数。

审核编辑：汤梓红