大电流试验系统校准方法研究

张杰 吴勇 郭攀峰

安徽省计量科学研究院 安徽合肥 230051

大电流试验系统一般分为具有输出功能和输入功能两类。具有输出功能的试验系统一般由电流输出装置、电压监测装置、电流监测装置以及负载等共同或部分组成整套回路。而输入功能的试验系统一般由产生电流的被试品或电流源、电流输入装置、电压监测装置、电流监测装置共同或部分组成的整套回路。其中电压监测装置一般由交直流电压表或直接用于调节输出并具有显示功能的调压装置构成[1-2]。电流监测装置一般由电流表、电流传感器、分流器和其它可用于测量回路电流的试验仪器构成。负载可以是电子负载、实物电阻和用于试验的试验对象等。

1 大电流测试系统的计量特性

1.1 试验电压

试验系统直流电压最大允许误差为：±（0.05%-10%）。

试验系统交流电压最大允许误差为：±（0.05%-10%）。

1.2 试验电流

试验系统直流电流最大允许误差为：±（0.05%-10%）。

试验系统交流电流最大允许误差为：±（0.05%-10%）。

1.3 电流监测装置

电流监测装置直流电流最大允许误差为：±（0.05%-10%）。

电流监测装置交流电流最大允许误差为：±（0.05%-10%）。

2 测试系统的校准方法

2.1 电压示值误差

（1）标准电压源法。将标准电压源接入被校试验系统的电压采样端，此时被校试验系统应处于非试验状态。根据被校系统的基本量程选取电压量程的10%、20%、50%、80%、100%五个校准点，对于非基本量程一般选取量程的10%、50%、100%三个校准点即可。标准电压源输入交流电压或者直流电压是由被校试验系统决定的。

根据选取的校准点设置标准电压源的输出电压，输出后，待被校试验系统电压显示稳定后，记录被校试验系统显示电压值。电压示值误差按式（1）计算：

（2）标准电压表法。将负载接入被校试验系统，将标准电压表接入负载两端后，启动被校试验系统。根据被校系统电压设置范围一般选取整段量程的10%、20%、50%、80%、100%五个校准点，也可根据委托方要求进行校准点的选取。如选取试验对象作为负载，需同委托方协商经同意后进行校准。标准电压表所置交流电压或者直流电压档位是由被校试验系统决定的。

根据选取的校准点设置试验系统的输出电压，输出后，待标准电压表电压显示稳定后，记录标准电压表的显示电压值。电压示值误差按式（2）计算：

2.2 电流示值误差

（1）标准电流表法。根据被校试验系统的输入输出功能不同，将负载或电流源接入被校试验系统，将标准电流表接入试验回路后，启动被校试验系统。根据被校系统电压设置范围一般选取整段量程的10%、20%、50%、80%、100%五个校准点，也可根据委托方要求进行校准点的选取。如选取试验对象作为负载，需同委托方协商经同意后进行校准。标准电流表所置交流电流或者直流电流档位是由被校试验系统决定的[3]。

根据选取的校准点设置试验系统的输入或输出电流，待标准电流表电流显示稳定后，读取并记录标准电流表的显示电流值。电流示值误差按式（3）计算：

（2）分流器法。根据被校试验系统的输入输出功能不同，将负载或电流源接入被校试验系统，将分流器接入试验回路后，启动被校试验系统。如选取试验对象作为负载，需同委托方协商经同意后进行校准。

（3）电流传感器法。根据被校试验系统的输入输出功能不同，将负载或电流源接入被校试验系统，将标准电流传感器接入试验回路后，启动被校试验系统。校准点的选择参照2.2.1。如选取试验对象作为负载，需同委托方协商经同意后进行校准。

2.3 电流监测装置的校准

电流监测装置作为大电流测试系统中重要组成部分，需要时可单独进行校准。常见的电流监测装置包括电流表、分流器、电流传感器、电流探头、大电流测试仪、钳形表等。

根据实际情况的不同可从标准电流表、标准分流器和标准电流传感器中选取合适的设备，按要求接入试验回路中进行校准。

回路电流的可通过校准实验室常见的稳定性较好的恒电流发生装置获取，如互感器校验装置、钳形电流表校验装置和大电流发生装置等。如果电流监测装置配套使用的大电流试验系统经量值溯源并具有良好的稳定性，可与客户协商经同意后，作为回路电流的获取途径。

选取合适的校准点并设置回路电流，读取并记录回路中电流监测装置的读数，同时读取标准电流表、标准分流器或标准电流传感器的电流值。电流示值误差按式（4）计算：

3 结语

本文以大电流参数的校准为主要方向，未限定具体适用的单个设备种类，给出常规的校准方法，该方法简单、实用、适用范围较广。另外，负载使用选择方面也尝试了使用现场试验样品代替标准负载，强调了委托方在校准工作开展过程中的地位。