电机的性能在很大程度上取决于电流的控制。过大的电流可能导致电机过热,甚至烧毁;而过小的电流则可能使电机无法达到预期的输出功率。为了准确测量电机电流,特别是交流电流、脉冲电流的变化,应该使用柔性电流探头或者高频交直流探头。
一、探头选择
(1)根据电流频率选择:如果电机运行电流为工频 50Hz 或 60Hz 的低频电流,可选择低频柔性电流探头,其带宽可满足工频电流测量,且量程范围大,能适应不同功率电机的电流测量。若电机为变频电机,运行时会产生高频共模电流成分,此时应选用高频柔性电流探头,其高频带宽超过 10MHz,能够准确测量高频共模电流。
(2)根据电流大小选择:测量小电流电机时,可选用探头环外径较小、灵敏度较高的小环探头,其探头环外径典型值 3.5mm 和 4.5mm,可测量 50/60Hz 的微小电流 。对于大电流电机,则需选择可测电流范围大的探头,像大环柔性电流探头,可测峰值电流高达 3000kApk,能满足大电流电机驱动等场景的测量需求。
二、测量步骤
(1)准备工作:确保电机处于断电状态,并准备好相应的柔性电流探头、示波器或数据采集设备等。检查探头是否完好,有无损坏或老化迹象,若有问题应及时更换。
(2)连接探头与测量设备:将柔性电流探头的输出接口与示波器或数据采集设备的输入通道连接。一般常见的接口为 BNC 接口,连接时要确保接口牢固,避免接触不良影响测量结果。
(3)安装探头:将柔性电流探头的感应线圈部分轻轻环绕在电机的供电导线上。对于一些难以直接环绕的情况,可利用探头的柔性特点,尽可能使其紧密贴合导线,以保证测量的准确性。安装过程中要注意不要过度弯折或拉伸探头,防止损坏探头内部的线路。
(4)设置测量设备:开启示波器或数据采集设备,根据探头的灵敏度和测量范围,设置相应的测量参数,如量程、采样率、时间基准等。例如,若使用中环探头,灵敏度为 50mV/A,示波器则需设置 20X 衰减比例。
(5)启动电机并测量:在确保安全的前提下,给电机接通电源,使其正常运行。此时,柔性电流探头会感应到电机电流产生的磁场,并将其转换为电压信号传输给测量设备。通过测量设备可以实时观察到电机电流的波形、幅值、频率等参数,并可进行相应的数据记录和分析。
(6)测量结束:电机停止运行并断电后,先将探头从电机导线上取下,再断开探头与测量设备的连接。妥善保存好探头,避免受到挤压、碰撞或其他损坏。
三、注意事项
(1)避免干扰:电机运行环境中可能存在各种电磁干扰,为了确保测量的准确性,应尽量远离大型电机、变压器等设备,以减少外部磁场对柔性电流探头的干扰。同时,探头本身也应具有良好的屏蔽性能,如采用柔性屏蔽罗氏线圈,可有效降低干扰。
(2)校准探头:定期对柔性电流探头进行校准,以确保其测量精度。校准过程需使用专业的校准设备和方法,按照探头制造商提供的校准步骤进行操作。一般来说,校准周期为一年或根据使用频率和环境条件适当缩短校准周期。
(3)注意安全:在测量过程中,必须严格遵守安全操作规程,确保人员和设备的安全。避免在电机运行时触摸探头或导线,防止触电事故的发生。同时,也要防止电机过载、短路等故障对测量设备造成损坏。
(4)考虑温度影响:部分柔性电流探头的性能可能会受到温度的影响,如小环探头,其线圈工作温度范围为 - 20℃~90℃,积分盒工作温度范围为 0℃~40℃。因此,在高温或低温环境下使用时,需考虑温度对探头测量精度和稳定性的影响,并采取相应的防护措施。