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一、導言：
鉗形電流表是一種廣泛應用在電力檢修、工業(yè)檢測等大電流測量場景的儀器，本文將對其典型校準方法做討論分析。本文閱讀時間約5分鐘。
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二、目錄：
1.?背景：鉗形電流表原理與分類
2.?鉗形電流表典型校準方法及對比分析
3.?天恒校準解決方案
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三、正文：
1.?背景：鉗形電流表原理與分類
·?工作原理
鉗形電流表是一種將開合的磁路套在載流導體上測量其電流值的儀表，測量時無需斷開回路即可得到被測電路的電流值。其工作原理為通過畢奧薩伐爾定律確定載流導線周圍磁場強度與電流的關系，已知無限長載流導體的電流為I，則距離載流導體為r的A點產(chǎn)生的磁通密度按照式（1）計算：
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由式（1）可知，載流導線周圍特定位置的磁通密度與電流值大小成正比，與該位置和載流導線的距離成反比。因此，可通過測量磁通密度間接測量電流值，測量時常將被測載流導線垂直穿過鉗形電流表鉗口幾何中心（見圖2）。
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· 分類
鉗形電流表按照測量原理可分為互感式、霍爾效應式和磁調制式，各原理測量對象和特點見表1：
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表1??鉗形電流表各測量原理說明
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·?典型參數(shù)
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2.?鉗形電流表典型校準方法及對比分析
·?測量誤差分析
鉗形電流表的工作原理是通過檢測磁場來間接測量電流，最理想的校準方法是采用標準電流源對一根無限長的導線施加測試電流，并使該導線垂直穿過被校鉗形表的幾何中心。但實際工作中，導線不可能無限長，會帶來一定的誤差。
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如圖3所示，無限長載流導線W0在P點產(chǎn)生的磁通密度B0按式（2）計算；如圖4所示，有限長載流導線W1在P點產(chǎn)生的磁通密度BX按式（3）計算：
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鉗形電流表所測量的電流值與其所檢測到的磁通密度成正比，由此可得到有限長載流導線所帶來的系統(tǒng)相對誤差γ（%）按式（4）計算：
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實際測量中，鉗形電流表測量有限長導線電流會產(chǎn)生誤差，圖5所示列出了不同取值D和L下的誤差γ（%）：
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圖5? 不同取值D和L下的誤差
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由圖可知：
· 鉗形電流表檢測線圈直徑D越大，測量所產(chǎn)生的的系統(tǒng)誤差越大；
· 鉗形電流表檢測線圈直徑D固定時，鉗形電流輸出環(huán)的載流導線長度L越大，系統(tǒng)誤差越小。
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·?等效安匝法
鉗形電流表校準需要高精度的標準大電流源作為原邊電流，但千安級的高精度交直流大電流源設計制造難度大，成本較高，因此早期通常使用等效安匝法進行校準。
等效安匝法，即將數(shù)十安培的標準電流源通過多匝線圈，并穿過被校鉗形表鉗口進行校準，此時鉗形電流表檢測到的電流為等效安匝電流=標準電流源電流×線圈匝數(shù)。
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w/2代表C0柱與C1柱、C2柱的中心線距離，h代表鉗形電流輸出環(huán)載流導體中心線的高度。
在繞制過程中，匝與匝之間應保持良好的絕緣，整個鉗形電流輸出環(huán)制作應盡量保持中心對稱。
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等效安匝法受漏電流、線圈形狀、外磁場等因素影響，準確度較低，且匝數(shù)增加時，電感呈平方倍快速增加，對校準源帶感性負載能力要求較高，僅適用于低精度鉗形電流表的校準。
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·?單匝法
單匝法是一種將千安級大電流通過單匝標準電流環(huán)穿過鉗形電流表的鉗口，從而對鉗形電流表進行校準的方法。典型單匝法鉗形電流環(huán)輸出結構見圖7。
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銅環(huán)制作中，應保持A-A’成軸對稱，且直徑不小于1m，與電流源端子應保持可靠牢固的連接并接觸良好。
持續(xù)大電流工作時，其溫升應不超過20℃。
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單匝法的銅環(huán)方便拆卸，便于使用高等級的穿心電流互感器或直流比較儀對裝置進行交直流電流的測量校準，校準時高等級溯源裝置其不確定度應不大于校準裝置允許誤差絕對值的1/4，且鐵心的幾何中心應置于鉗形表鉗口放置處。單匝法是校準鉗形電流表的主要方法，符合鉗形電流表高準確度等級發(fā)展的方向。
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表2 ?單匝法和等效安匝法對比
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3.?天恒校準解決方案
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