10,000 A DCを測定するにはどうすればよいですか？

約10,000 Aの電流を測定する標準的な方法は何ですか？DCクランプメーターには、最大2,000 Aのスケールしかないようです。

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この質問の背景：

私は高校の物理教師であり、ウルトラキャパシタ放電からの大電流を使用していくつかの古典的な実験を改善しようとしています。

特に、この「ジャンピングリング」実験のように、非常に短い時間でウルトラコンデンサの放電電流を測定する良い方法を探しています。

トムソンのジャンピングリング実験の安全で効果的な修正

この質問の2番目の動機は、今日のそのような高電流を測定する通常の方法が何であるかという私の背景知識に対する好奇心からそれを知りたいだけだからです。

いいえ、DCクランププローブのスケールは±10,000Aを大きく上回ります。Amazonで±12000A DCから40kHzの電流プローブが必要かどうかを誰もチェックしていませんか？
冗談です。ただし、Amazonで完全に購入できます。また、在庫は10個あります。ただし、Amazon Primeの資格はありません:(。

あなたが何をするにしても、シャントを使うように言っているこれらの人々をすべて無視してください。いいえ、シャントを使用しないでください。このアプリケーションでシャントを使用する利点は、測定精度が非常にわずかである点と、途方もなく大きなマイナス面を除いて絶対にありません。

シャントがひどい考えである理由：

1. 妥当な分解能を持つ導体（シャント）の抵抗電圧を測定することで機能するソリューションでも、非常に大きな電圧降下が必要になります。別のポスターで述べたように、典型的な50mVのシャントは500Wを消費します。これは、1ワット未満の電力消費で電流を測定できる場合、無責任に大量のエネルギーを無駄にします。

2. 常に独自のアクティブ冷却が必要です。無駄なエネルギーがはるかに多くありますが、さらに重要なことは、配電システムに単一障害点を導入していることです。かつて10kAのレベルで受動的に実行できたものは、いずれかの時点でシャントの冷却が失敗するかパフォーマンスが低下すると、シャントが溶けて世界で最も高値で最も低速の10kAのように動作する場合、非常に迅速に失敗しますこれまでに作られたヒューズ。

3. 自分自身をからかわないでください。ワニ口クリップとバナナジャックを使用して、10kA容量のケーブルと10kAのシャントを何気なく直列に接続するだけではありません。そのようなデバイスをそのケーブルと直列にインストールすることは簡単な作業ではなく、気まぐれに簡単に削除できるものではありません。私はそれがあなたのシステムの永続的な責任になると期待しています。

4. ケーブルが（何らかの理由で）1Vで10kAを伝送するかどうかは気にしません-私（そしてあなた自身）は、そのような測定装置でガルバニック絶縁を要求します。10kAは多くの電流であり、磁場だけで恐ろしい量のエネルギーを蓄えずにはいられません。

   それを運ぶことができるワイヤまたはバスバーの寸法がどうなるかさえ知りませんが、比較的低インダクタンスのジオメトリ、直径2インチの固体銅ポールで行きましょう。単純な直線の場合、1メートルあたり〜728nHのインダクタンスがあります。10kAでは、この導体には磁場だけで約35Jのエネルギーが保存されます！

   もちろん、実際には、戻り導体が近くにあるため、はるかに低くなり、おそらく大きくて平坦なバスバーになり、インダクタンスがさらに低下します。

   しかし、それでも、何か問題が発生した場合、接続されているものに大きな障害を引き起こす10kAケーブルを計画する必要があります。1800ドルのNI DAQボードのようなものを含む（または特に？）。マーフィーの法則から導き出せる法則があります。この法則では、データ収集装置が高価になるほど、障害が発生した場合により徹底的に破壊されます。

   冗談ですが、あなたは私の言いたいことを理解します。この状況では、孤立は却下されません。

さて、シャントを使用する理由が1つあります。それは精度です。

この利点の一部は、シャントが実際の電流を運ぶ導体とセンスラインに接続されている接合部での熱電対効果による誤差によって低下すると予想しています。この電流がDCでもない場合、追加のエラーソースが表示されます。

しかし、それにもかかわらず、シャントは、私が提案しようとしている合理的な解決策よりもはるかに正確になることはありません。差は、0.25％（最良の場合）対1％（最悪の場合）程度です。ただし、10,000アンペアを測定している場合、友人の間で±100Aは何ですか？

したがって、結論として、シャントを使用しないでください。

私は正直にシャントより悪いオプションを考えることができません。多数の適切なホール効果クランプオンプローブのいずれかを使用します。

ほとんどのハンドヘルドクランプメーターが2,000Aまでしか上昇しない理由は、それをはるかに超えており、コンダクターが大きすぎるか、またはクランプを必要とする異常な形状（幅広で平坦なバスバーなど）になるためです。手持ちの持ち運び可能なものなら何でも使用できます。

しかし、彼らは確かに測定範囲が10,000Aだけでなく、それよりもはるかに高いクランプオンまたはループ電流プローブを作成します。したがって、それらのいずれかを使用してください。これらは、高品質、安全、純粋な磁気（ホール効果で動作）、完全に分離され、特性化されており、感度は0.3mV / A程度です。

クランプオン電流プローブのようなもの （以前はAmazonのページにリンクされていました）。

また、配線に合わせて77mmから150mmの大きな大きな窓があります。あなたがもっとエキゾチックな何かに行っていない限り...そして 寒さ。

いずれにせよ、ケーブル配線は次の図のソリューションのいずれかに似ていると思われます。

とにかく、楽しんでください。安全である。うまくいけば、あなたはスーパー悪役ではありません。

私は数年前に電気機関車スターターに取り組み、コンパニオンオルタネーターを逆に運転して、開発した3相IGBTインバーターでエンジンを始動しました。機関車ディーゼルエンジンのスティクションを解消するために、電流のフェーズごとに10kAを簡単に取得しました。LEM Corporationの閉ループホール電流センサーを使用して、（ベクトル制御の目的で）相電流を測定しました。

ウェブサイトで最大20kAの現在のセンサーを見つけることができます。多くのセンサーを購入したい場合は、カスタムセンサーも実行できます。

LEM電流センサー

私の会社は、めっき浴用に最大15kAの電流計を提供しています。シャントを使用しました（50mVまたは60mV = 15kA IIRC）。

電流に非常に高い周波数成分がある場合、特別な予防措置を講じる必要があります。問題を引き起こすのにそれほどインダクタンスを必要としません。

また、10kA * 50mVの降下は500Wであるため、全電流でかなりの電力を消費します。

上記の両方の問題は、JohnDが提案するLEMセンサー（+1）を使用することで軽減または回避できますが、比較的安定したDC電流を測定する場合はコストが高くなる可能性があります。

一時的に低電流で実験セットアップを実行する方法がある場合は、セットアップ内の任意の導体の露出したスポットを2つ選び、電圧計を取り付け、既知の電流で較正し、その長さの導体を固有のシャントとして使用できます。

現在のレベルでシャントを取得できます。これは、ある会社の1つの製品シリーズです。彼らには他のモデルがあり、他のサプライヤーもいます。

シリーズGシャント

50V未満で始まり10kAになるキャップ放電？

$5 \cdot 10^{-3} \Omega$

通常、高速の高電流パルスの開始点は、キャップバンクとパルス形成ネットワーク上の数桁の電圧です。

私はロゴウスキーの提案を2番目に言います、彼らは行動を見るのに十分速く、最小限の負担を課します。

$I^2R$

エネルギーを比較的小さくしてください（より大きなキャップは、自己インダクタンスを引き起こすため、あまり役に立ちません）。そして、小さなエネルギーレベル==安全なエネルギーレベルです。

50Vの上限の銀行から10kAを簡単に供給できるとは思わないが、興味を持って試みの試みの言葉を待っている。

50オームの信号と、スーパーキャップよりも低いESRのシャント、50 mVが放電電流センサーの最良の答えだと考えています。

他のアドバイザーは、総電力損失/放電比が適度に効率的で、持続時間が非常に短いため、ジュールのエネルギー損失が比較的低く、さらに上昇する可能性が低いと考えているかもしれません1'C。

ESR * C = Td、放電時間を決定する必要があります。

• 次に、1 / Tdで低損失の良い同軸ケーブルを使用し、検出パルスがリンギングなしで完全にフラットな50オーム終端スコープを使用し、パルスTdよりも速く応答します。

100ns未満で50mVのパルスを生成するための500Wの損失は、10kAでも非常に低いエネルギーです。

私はこの方法を100kAで正確に使用しましたが、唯一のトリックは誘導クロストーク（E​​MI）を排除することでしたが、1フィートのシャントに6インチの固体銅アームを使用してフルスケールを50mVにしました。

• 信号とリターンの長さを完全に対称にするために、長さの間にセミリジッド同軸を使用して、タップグランドでのみ終端されたシールドグラウンドで直角ルーティング同軸に接続します。

同軸が高電流経路に対して完全に直角に配置されていない場合、アンテナ結合エラーが発生します。明らかに銅管への接続には、プロパントーチではんだ付けされた幅の広い銅フランジが必要で、その後、溶接機のワイヤまたは太いリッツ線を短くしてインダクタンスを100nHをはるかに下回って低下させます。

他のほとんどの答えは、10KAを継続的に測定することを前提としています。ただし、参照した使用では、約5ミリ秒のパルスのみであることを示しています。この短い時間のため、測定値を取得できる唯一の方法は、ストレージスコープを使用して波形をキャプチャすることです。
また、「スコープに接続されたセンサーが必要です。シャントであろうとクランプであろうと、使用されているスコープに「一致する」限り、それほど重要ではありません。

適切な安全対策を実装し、従う必要があります（参照実験のように）。

私が13歳のとき、私は同様の実験を行い、銅パイプをマニホルド間にはんだ付けした銅のマニホルドのペアを作成しました。実質的にシャント。次に、ホールクランプをその上に置き、スコープを使用してパルスを測定し、曲線の下の領域を統合しました。

私はそれを行うためのより良い方法がたくさんあると確信していますが、スコープと家庭用ツールを備えた13歳には、これはうまくいきました。おそらく、2つの銅バスバーを使用して、それらの間に溶接ワイヤシャントを作成できます。

街の金属くずの場所や電子機器のジャンク品の余剰店に走ると、いつもたくさんの面白いものが手に入りました。

私の提案は、リング/力の変位を測定し、現在に戻ることです。

または、電磁石の美しさを1つ構築するだけで、教室の反対側からフィールドを測定することもできます...

非常に大きな電流をどのように測定するかという問題の一般的な部分については、ワイヤの磁場を決定して電流を計算するためにファラデー効果を使用するFOCSと呼ばれるデバイスもあります。たとえば、ABBは、最大500 kAのDCを測定するデバイスを販売しています。参照：http : //www.ee.co.za/wp-content/uploads/legacy/ABB%20Innovation%20in%20high%20DC.pdf

定常電流の測定方法を説明することはできません。ただし、パルスの測定に興味があるようです。導体の1つが十分に絶縁されている場合、長方形のループを近くに配置して、片側を大電流に平行にすることができます。誘起電圧を測定し、オシロスコープで記録します。それはあなたの現在の派生物を与えます。センスループにはほとんど電流が流れないため、シャントの場合と同様に、測定される電流への影響は無視できます。

ループ寸法の数倍の電流導体の分離した直線部分が必要です。フィールドの円筒対称性を台無しにする他の導体や強磁性体はありません！また、キャリブレーションは、主電流導体に対してループをどの程度正確に構築および配置するかによって異なります。あなたは物理学者なので、μ̻を調べて、大電流導体に平行なループセグメントの誘導電圧（ボルト秒/アンペア）を計算できると思います。ループのバックエッジに誘導される電圧を必ず減算してください！

OK、dI / dtを検知して記録しました。実際の電流を取得するには、2つの方法があります。オシロスコープがサポートしている場合、サンプリングおよび量子化されたオシロスコープのデータをスプレッドシートに転送し、そこで統合して実際の電流を取得します。または、スコープと現在のレートセンサーループの間にアナログ積分器を使用できます。

帰納は単なる理論ではありません。それは実際に動作します。

約10,000 Aの電流を測定する標準的な方法は何ですか？DCクランプメーターには、最大2,000 Aのスケールしかないようです。

あなたの放電電流は、おそらくそのような電流に近づかないでしょう。

そうは言っても、変流器が私のやり方です。シンプルで効果的で安価です。ただ、導線の周りに一本のワイヤループが必要です。

ただし、キャリブレーションを行うのは難しい場合があります。

それ以外の場合は、いくつかのホール効果センサーを試してください->導体から離してください。私はそれらの動的特性についてはよくわかりません。

別のアイデア：10,000アンペアを維持するつもりがないと仮定すると、ここで細いワイヤーを使用する可能性があります。それにより、2つのポイントを選択して、2つのポイントでの電圧降下を測定できます。電流が一定時間持続しない限り、自己発熱は問題になりません。

基本的に、導体自体はサンプリング抵抗です。

太い銅棒をコンジットとして使用している場合は機能しません。