片状分流器和棒状分流器基本误差的分析

片状分流器和棒状分流器基本误差的分析

王炳

（广州广电计量检测股份有限公司广东省广州市510656）

摘要：直流分流器由两个铜接头及其之间板状或棒状电阻元件组成。相同条件下，片状的分流器和棒状的分流通过的电流密度大小不一样，所以散热快慢也不一样，本文根据JJG1069-2011直流分流器检定规程的要求，分析同等条件下片状分流器和棒状分流器基本误差大小之间有哪些因素影响。

关键词；片状分流器；棒状分流器；基本误差；散热快慢

直流分流器由两个铜接头及其之间片状或棒状电阻元件组成。本文依据JJG1069-2011直流分流器检定规程中检定直流分流器的检定方法，分析片状分流器和棒状分流器之间误差大小的有那些因素影响，为后续直流分流器计量工作中提供参考作用。

一、直流分流器的检定方法

1、依据JJG1069-2011直流分流器检定规程中，采用直流标准电流源法对直流分流器进行检定，其检定示意图如图一所示：

2.直流分流器基本误差的检定

根据JJG1069-2011直流分流器检定规程，以及检定规程的解读（刘浩、项琼、章述汉）可知。分流器在大电流的作用下都会产生发热的现象，随着电流的增加和时间的延长，发热现象越来越明显，这是影响分流器基本误差的主要原因。

为了验证温度是影响直流分流器基本误差的关键因素。下面将同一个分流器置于变压器绝缘油中与置于普通环境中基本误差测量结果进行比较。

由表1和表2两组数据可知，当分流器置于高压绝缘油的环境中时，电阻温度变化小导致分流器的电阻值处于恒定的状态，而处于普通环境下的分流器，随着通过的电流增大和时间的延长，分流器处于冷热交替的状态，分流器的温度会逐渐上升，分流器的阻值也随着温度的变化而发生改变。所以测得置于普通环境下的分流器的基本误差值都比置于高压绝缘油环境下测得的基本误差值相对偏高。由此可以验证温度是影响分流器基本误差的关键因素。

二、片状分流器与棒状分流器基本误差的比较

1、数学模型

我们知道分流器实际上是非常小的电阻，电流通过它的时候，分流器本身会消耗功率。以“75mV1000A”分流器为例，当分流器通过其额定最大1000A电流时，可以算出其消耗的功率为：P=UI=0.075V*1000A=75W。由焦耳-楞次定律可知，电流通过导体时会放出热量，其放出的热量称为焦耳热。而电流通过分流器产生的焦耳热会使分流器表面温度升高。分流器的温度升高进而影响了分流器的基本误差。根据焦耳-楞次定律公式（Q=P*t=UI*t）和电流密度公式J=I/S（电流密度单位为：A/m2）可知，可得出分流器的发热量Q为：Q=U*J*S*t，由此公式可知，当电流通过相同的截面积、电压、和时间时，当分流器的电流密度越大，其发热量就越大。下面我们用片状分流器和棒状分流器进一步验证。

其中棒状分流器的截面积为：π×0.25mm2×6根=1.175mm2，以输入100A电流为例，则可以算出其电流密度为：100A/1.175mm2=85.11A/mm2。而片状分流器的截面积为：1.64mm×0.19mm×3片=0.935mm2，以输入100A电流为例，则可以算出其电流密度为：100A/0.935mm2=106.95A/mm2。由此可知，做成三片分流器的材料差不多也可以做成六根的棒状的分流器。但对它们电流密度的进行比较可知，棒状分流器的电流密度比片状分流器的电流密度下降20.4%。

2、实验验证

在相同环境温度下，分别对规格“75mV100A”的棒状分流器和片状分流器通过100A额定最大电流下，实测棒状分流器和片状分流器的温度比较。

由实验验证可知，同一个规格的片状分流器和棒状分流器，在相同的实验环境下，通过相同的电流100A时，等到两个分流器达到热稳定状态下时，实验测得片状分流器的表面温度比棒状分流器的表面温度高，片状分流器的温度上升速率比棒状分流器温度上升速率快。

三.结束语

棒状分流器和片状分流器在计量当中比较常见的两种分流器，通过对同一个规格的棒状分流器和片状分流器的基本误差进行对比，同等条件下的棒状分流器比片状分流器的电流密度会小很多。结合JJG1069-2011检定规程解读得出的结论：“温度是影响分流器基本误差的关键因素”。而电流密度越大的分流器，温度上升得越快。因此，在同等条件下的棒状分流器和片状分流器，棒状分流器比片状分流器受到温度的影响更小。所以，在平常计量或者选购分流器的时候，我们应该把这些因素考虑进去。为计量分流器的时候，提供参考作用。

参考文献：

[1]JJG1069-2011直流分流器检定规程；国家质量监督检验检疫总局颁布。

[2]JJG1069-2011直流分流器检定规程的解读；刘浩、项琼、汪泉、章汉述。

[3]直流分流器电压降测量结果不确定度评定；陈志忠、古建平、王敬喜。

作者简介：王炳，男，本科，就职于广州广电计量检测股份有限公司；研究方向：电子，电磁计量。