PK-110脉冲电流互感器军工脉冲功率源瞬态电流测试应用案例

某军工科研院所脉冲功率实验室开展电磁发射装置脉冲放电系统研发试验，装置依靠高压电容储能瞬时释放大电流驱动发射线圈，用于武器系统瞬态功率特性标定。原有进口 PEARSON 互感器存在饱和阈值低、上升沿响应慢、供货周期长、采购成本高等问题，项目组选用西安普科 PRBTEK PK-110 脉冲电流互感器替代进口产品完成全流程测试验证。

核心测试指标要求

峰值电流：单次放电脉冲峰值最高 5000A，全程不能出现磁饱和；

波形捕捉：脉冲上升沿仅几十纳秒，需完整还原 10%~90% 上升时间、脉宽、顶降、电流时间积；

安全隔离：放电回路电压最高 3kV，必须实现被测高压回路与示波器电气隔离，防止高压窜入损坏测试设备；

长期测试：批量重复脉冲试验，幅值衰减误差控制在 5% 以内；

仪器兼容：输出信号适配 Tektronix 高速示波器，50Ω 阻抗匹配无信号反射失真。

PK-110 核心匹配参数

变比：5000A/10A:1V（±5%）

前沿上升时间：50ns（同工况 PEARSON 产品实测 66ns）

最大峰值电流：5000A

最大电流时间积：0.1A・s，实测可达 0.14A・s 不饱

顶降：10%/ms

输出阻抗：50Ω，标配 BNC 接口

穿心孔径 Φ51mm，可直接穿过高压粗导线，安装便捷

二、测试系统搭建

1. 整套设备清单

被测对象：10kV 脉冲储能电容 + 发射线圈放电回路；

测量核心：普科 PK-110 脉冲电流互感器；

采集设备：Tektronix MDO4000 系列 2.5GSa/s 高速示波器；

辅助配件：50Ω 同轴屏蔽电缆、绝缘测试台、高压分压器、时序触发模块；

对比参照：同规格进口 PEARSON 110 电流互感器。

2. 接线与安装流程

断电操作：断开脉冲储能电容高压供电，确认回路无残余电压；

穿心安装：将放电主回路铜导线穿过 PK-110 中心 Φ51mm 通孔，居中放置避免偏心影响精度；

信号连接：互感器 BNC 输出口通过 50Ω 线缆接入示波器通道，示波器输入阻抗设置 50Ω 匹配；

安全隔离：互感器外壳可靠接地，与高压回路保持绝缘距离，杜绝触电风险；

预调试：低压小电流预放电，确认波形无噪声、基线稳定后再开展满功率试验。

三、实测过程与数据对比

试验分为上升沿响应测试、大电流时间积饱和测试、批量重复脉冲稳定性测试三个阶段，同步记录 PK-110 与进口 PEARSON 产品数据。

阶段 1：前沿上升时间测试

脉冲触发后捕捉电流上升沿波形：

PEARSON 产品实测上升时间：66ns，波形前沿存在明显圆滑失真；

PK-110 普科互感器实测上升时间：22ns，陡峭边沿完整还原，无信号延迟、无畸变；

优势：50ns 标称上升指标优于进口产品，精准捕捉纳秒级瞬态突变，满足脉冲功率时序分析需求。

阶段 2：电流时间积抗饱和测试

峰值 4800A、持续 28μs 长脉冲放电，计算电流时间积≈0.134A・s：

进口 PEARSON 互感器：波形中段明显下塌，磁饱和失效，无法读取真实幅值；

PK-110 互感器：全程波形平直无塌陷，实测电流时间积 0.14A・s，超过额定 0.1A・s 仍不饱和，幅值误差仅 3.2%，满足长脉宽大能量脉冲测量要求。

阶段 3：批量重复性试验

连续 1000 次 4500A 峰值脉冲循环测试：

PK-110 输出电压波动范围 ±4.1%，符合 ±5% 精度公差；

顶降波形稳定，每毫秒幅值衰减 10%，与手册参数完全吻合；

50Ω 输出阻抗匹配无高频振荡，示波器读取波形干净，无电磁干扰杂波。

四、应用优势与解决的行业痛点

替代进口，降本增效

相比 PEARSON 同型号产品，采购成本降低 45%，国内现货交付周期 7 天，原厂提供技术支持，解决进口设备货期长、售后响应慢的难题。

抗饱和性能更强

同等电流时间积工况下进口互感器饱和失效，PK-110 可耐受更高能量脉冲，适配军工大功率放电、雷电冲击等极端测试场景。

超快瞬态响应

22ns 实测上升沿，远超进口 66ns，精准捕捉武器发射瞬间微秒级电流变化，为装置功率优化、线圈损耗计算提供精准时域数据。

安全可靠，适配高压工况

电磁感应非接触测量，高压回路与测量端数千伏电气隔离，避免高压击穿示波器，大幅降低实验室测试安全事故风险。

安装适配性强

Φ51mm 大穿心孔径，粗铜排、高压电缆可直接穿过，法兰固定孔 2×Φ4.5，可长期固定在试验台，无需每次拆装调整。

五、场景拓展与落地成效

项目验收成果

整套脉冲放电系统电流波形、峰值、电荷量数据全部满足军工科研验收标准，PK-110 正式纳入该实验室标准化测试设备清单，后续多套脉冲功率源均统一采用该型号。

延伸适用场景

新能源：大功率储能逆变器短路脉冲电流监测；

工业：大功率开关管、IGBT 瞬态冲击电流测试；

科研：Marx 高压脉冲发生器、材料等离子改性放电测量。

长期使用反馈

连续 6 个月上千次大功率脉冲试验，互感器无磁芯老化、接口损坏问题，非人为损坏享受一年原厂质保，配套出厂检测报告、合格证，数据可溯源，满足军工资料归档要求。

六、操作注意事项

接入 / 拆除互感器前必须完全切断被测高压回路，释放电容残余电荷，防止触电；

严禁在潮湿、易燃易爆环境开展测试；

示波器必须设置 50Ω 输入阻抗，否则会出现信号反射、幅值失真；

单次脉冲峰值不可长期超过 5000A，避免磁芯不可逆饱和；

测试完成后妥善收纳说明书、出厂检测报告，设备存放于干燥常温环境。

以上内容由普科科技/PRBTEK整理分享， 西安普科电子科技有限公司致力于示波器测试配附件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、罗氏线圈、电流互感器、射频测试线缆及测试附件线等。致力于成为电子配附件国产化知名品牌；全面系统解决电子测试测量行业仪器附配件价格高、货期长、品类不全的三大痛点。为千万电子工程师彻底打通电子测试的“最后一厘米”!更多信息，欢迎登陆官方网站进行咨询：https://www.prbtek.cn/