實(shí)驗(yàn)名稱

柔性電流探頭

在電容放電瞬態(tài)電流的測量

1｜電容放電電流特性

電容放電過程中，儲(chǔ)存在電容中的電荷通過外部回路迅速釋放，伴隨高頻、大電流脈沖，其波形特征包括：

快速上升沿：放電瞬間電流上升時(shí)間可達(dá)微秒級(jí)（如5us），需高帶寬探頭捕捉細(xì)節(jié)；

大電流峰值：儲(chǔ)能電容放電電流可達(dá)數(shù)百安培，需寬量程探頭避免信號(hào)飽和；

高頻振蕩：回路電感與電容形成LC諧振，要求探頭具備高信噪比和相位一致性。

傳統(tǒng)電流互感器因帶寬限制和磁飽和問題難以滿足需求，而本次實(shí)驗(yàn)使用的DK-0700憑借非接觸式設(shè)計(jì)和高頻響應(yīng)特性成為理想選擇。

2｜DK-0700探頭的核心優(yōu)勢

高頻帶寬與瞬態(tài)捕捉能力

帶寬覆蓋：DC-50Hz至10MHz，滿足電容放電脈沖上升時(shí)間要求（如100ns脈沖對(duì)應(yīng)3.5MHz帶寬需求）；

抗干擾設(shè)計(jì)：14mV峰峰值噪聲水平，結(jié)合示波器高分辨率模式可有效抑制高頻振蕩中的雜波。

2、大電流測量與安全性

量程范圍：7A~700A，覆蓋典型電容放電場景（如超級(jí)電容組或電力電子設(shè)備測試）；

耐壓保護(hù)：線圈耐壓3kV，適用于高壓電容回路測量，避免擊穿風(fēng)險(xiǎn)。

3、靈活安裝與校準(zhǔn)特性

非侵入式測量：柔性線圈可環(huán)繞導(dǎo)體安裝，適應(yīng)狹小空間布局；

3｜測量系統(tǒng)搭建與操作流程

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

直流穩(wěn)壓電源PA2002（200V 2A）

高壓CBB電容（示例規(guī)格：10uf 275V）

品致DK-0700柔性電流探頭（10MHz帶寬，量程700A）

數(shù)字示波器MDO7500A

放電負(fù)載：功率電阻

絕緣工具：陶瓷鑷子、絕緣手套

2、安全防護(hù)措施

高壓防護(hù)：操作80V以上電壓時(shí)佩戴絕緣手套，實(shí)驗(yàn)區(qū)域設(shè)置絕緣橡膠墊；

接地保護(hù)：電源、電容外殼與示波器共地，消除電位差風(fēng)險(xiǎn)。

3、搭建電路：

電容與直流電源連接，探頭連接示波器，選擇連接線先接上電容一邊（瞬間電流可達(dá)幾百A 普通的連接線可能會(huì)被電流瞬間打黑），clip-around線圈套入連接線中。示波器設(shè)置好相關(guān)參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)過程：

①低壓預(yù)實(shí)驗(yàn)（5V充電）

設(shè)置電源輸出5V，開啟充電10秒（確保電容電壓穩(wěn)定）；

安全放電操作：用絕緣鑷子夾持導(dǎo)線，短暫觸碰電容兩極（持續(xù)時(shí)間<0.5秒），模擬快速放電；

記錄示波器捕獲的電流波形，分析峰值電流與上升時(shí)間（預(yù)期值：5V下峰值約50A，上升時(shí)間微秒級(jí)）。

②高壓實(shí)驗(yàn)（120V充電）

20V階段：

充電至20V，用銅棒輕觸放電，觀察波形振蕩特性，記錄峰值電流（約50A）；

50V階段：

設(shè)置電源輸出50V，開啟充電10秒（確保電容電壓穩(wěn)定）；短暫觸碰電容兩極（持續(xù)時(shí)間<0.5秒），觀察波形振蕩特性，記錄峰值電流（約100A）；

80V測試：

充電前確認(rèn)電容耐壓標(biāo)識(shí)（≥100V），充電完成后，通過短接電容兩極放電，DK-0700捕捉瞬態(tài)電流（預(yù)期峰值100-150A）。

100V測試：

充電完成后，通過短接電容兩極放電，DK-0700捕捉瞬態(tài)電流（預(yù)期峰值150-200A）。

120V測試：

充電完成后，通過短接電容兩極放電，DK-0700捕捉瞬態(tài)電流（預(yù)期峰值200-300A）。

4｜關(guān)鍵數(shù)據(jù)記錄與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

經(jīng)典實(shí)驗(yàn)波形

低壓實(shí)驗(yàn)：5V充電電壓

高壓實(shí)驗(yàn)：80V充電電壓

高壓實(shí)驗(yàn)：120V充電電壓

分析

從以上數(shù)據(jù)來看，電容放電的瞬態(tài)峰值電流與充電電壓近似呈線性正比關(guān)系，比例系數(shù)約為2.4 A/V，但在某些電壓點(diǎn)可能存在偏差，可能由于測量誤差或ESR的臨時(shí)變化。并且可以基本確定震蕩頻率與充電電壓無相關(guān)性。

5｜實(shí)驗(yàn)意義與應(yīng)用延伸

本實(shí)驗(yàn)通過階梯式加壓與精細(xì)化測量，完整呈現(xiàn)了電容放電瞬態(tài)電流的特性規(guī)律，可應(yīng)用于：

儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)：優(yōu)化電容組并聯(lián)拓?fù)洌档突芈芳纳姼校?/p>

功率器件選型：根據(jù)實(shí)測電流峰值與di/dt數(shù)據(jù)，選擇匹配的IGBT或MOSFET；

安全標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證：為高壓設(shè)備的短路保護(hù)電路設(shè)計(jì)提供實(shí)測數(shù)據(jù)支撐

6｜總結(jié)

品致DK系列柔性電流探頭憑借其高帶寬、大電流量程和非接觸式測量優(yōu)勢，為電容放電瞬態(tài)電流分析提供了高精度解決方案。

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審核編輯 黃宇