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上海计量院“5kA可调直流电流比例标准装置的研制”通过专家验收

科技动态 2021-11-22

量值溯源是通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链,使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准(通常是国家计量基准或国际计量基准)联系起来的特性。通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链,使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准(通常是国家计量基准或国际计量基准)联系起来的特性,称为量值溯源。

2021年11月下旬,上海市计量测试技术研究院承担的“5kA可调直流电流比例标准装置的研制”项目完成的技术指标优于计划任务书要求顺利通过验收。

项目组在系统研究直流大电流测量理论和校准技术的基础上,研制了一套可调直流电流比例标准装置,技术指标达到:1A/0.1A~5000A/1A,测量不确定度7.4×10-8~1.6×10-6,解决了该量程内直流大电流全步进值溯源的难题。装置建立后,可应用于输配电、轨道交通和汽车等行业与领域,为直流大电流源、表、传感器等计量器具提供量值溯源服务。

直流电是电荷的单向流动或者移动,通常是电子。电流密度随着时间而变化,但是通常移动的方向在所有时间里都是一样的。在直流电路中,电子从阴极、负极、负磁极形成,并向阳极、正极、正磁极移动。不过,物理学家定义直流电为从正极到负极的运动。直流电是由电气化学和光电单元和电池产生的。

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直流电所通过的电路称直流电路,是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。在该直流电路中,形成恒定的电场。在电源外,正电荷经电阻从高电势处流向低电势处,在电源内,靠电源的非静电力的作用,克服静电力,再从低电势处到达高电势处,如此循环,构成闭合的电流线。所以,在直流电路中,电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势,为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。

测量直流电路中电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表。常用的有灵敏电流表(G表),电流表,伏特计,电桥,电势差计等。直流电源有化学电池,燃料电池,温差电池,太阳能电池,直流发电机等。利用直流电,还可以进行水的电解实验。将电极极插入水中,负极可以使水电解为氢气,正极则使水电解为氧气。直流电主要应用于各种电子仪器,电解,电镀,直流电力拖动等方面。

直流大电流测量装置是指在电解槽系列生产中,在线的直流大电流测量装置所测得的参数是直接衡量电解槽电流效率的主要数据。电解直流电流一般在1kA以上,最高可达300kA,正向400kA迈进,数值可观。直流电流不能像交流电流那样利用简单的装置即可按比例变换电流值,大电流和不能变换电流值是直流大电流流量的难点。有多种测量槽电流的装置,但都存在一些问题,有的测量精度偏低,有的功率消耗偏大,有的结构复杂维护困难,有的稳定性差等。许多发达国家都在设法攻克这些难题,研制更先进的测量装置以满足电解工业日益发展的需要。

直读式流测量装置包括分流器和直流电流互感器:

(1)分流器

最 早用于直流大电流测量的装置,是由锰镍铜合金片组成的串接在直流母线上的量具,两个电流端和两个电压端接至测量表计,从已知电阻上的电压降可测知电流值。其优点为结构简单可靠,不受外磁场影响,不需要辅助电源等。缺点是精度不可能太高,一般为0.5级,量程越大,体积及重量越大,精度下降,串接在直流母线中,安装、检修不便,有色金属消耗童大,功率损耗大。因此,分流器的使用受到限制,单个分流器一般仅用于10 kA以下的电流测量。

(2)直流电流互感器

由德国W.克莱麦尔教授于1936年研制成功。两个磁特性相同的闭合铁芯安装在同一框架内,套在直流母线上。母线即为互感器的一次绕组,每个铁芯各有一个特性相同的二次绕组,反极性串联后接入辅助交流电路中,被测直流电流的变化,改变了交流电路的感抗,也改变了交流电路中电流的大小,从而间接地测出直流电流值。

直流大电流传感器可用于测量0~500KA直流大电流,是一种采用霍尔元件作为检测元件的霍尔检测式直流大电流传感器。它将被测电流转换为霍尔电势,然后求和放大,把被测额定电流转换为额定直流0~5V电压和直流4~20mA电流信号。直流大电流传感器是一种性能可靠,技术先进的直流大电流的测量仪,广泛应用于冶金、化工、碳素等行业,该仪表可以同时输出标准的电压、电流信号,用于配接其它仪表作监示、控制用的信号源。直流大电流传感器由传感头和信号箱两部分组成,传感头为对开框式铝合金外壳结构,电路箱为防水、防腐、带静电屏蔽铝合金外壳。

新闻来源:上海市计量测试技术研究院


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