普科PK‑101脉冲电流互感器在脉冲功率装置电容放电电流测试中的应用

某高校脉冲功率实验室，开展强电磁脉冲相关科研实验。实验系统依靠高压储能电容组释放巨大脉冲电流，用于模拟冲击工况。测试需求：

脉冲峰值电流最高可达 24000A，脉冲持续微秒‑百微秒级别；

需要捕捉脉冲电流峰值、上升沿时间、电流时间积，评估电容储能系统输出能力；

测试环境电磁干扰极强；要求测量端和高压储能回路电气隔离，保护示波器与科研人员安全；

无源互感器，不需要供电，适合冲击试验；

选用普科PK‑101 脉冲电流互感器，最大峰值 25000A，变比 100A:1V，最大电流时间积 0.3A・s开展试验。

二、系统硬件配置

被测对象：高压储能电容放电试验平台；

测量核心：PK‑101 脉冲电流互感器；

采集仪器：200MHz 带宽数字示波器；

接线：互感器 BNC 输出端通过 50Ω 同轴电缆接入示波器 50Ω 输入阻抗。

核心参数匹配说明

最大峰值电流 25000A，预留安全余量覆盖 24000A 被测脉冲；

前沿上升时间 50ns，可以捕捉快速上升脉冲边沿；

最大电流时间积 0.3A・s，满足本次试验脉冲能量要求，避免磁芯提前饱和失真；

无源器件，无需供电，高压侧与测量侧电气隔离，隔离高压窜入示波器通道；输出阻抗 50Ω，匹配同轴传输线缆阻抗，减少信号反射失真。

三、试验测试流程

1. 硬件安装

将高压放电铜排穿过 PK‑101 互感器中心通孔，铜排居中放置，避免偏心带来测量误差；互感器本体可靠固定在实验台，减少冲击振动移位；BNC 输出使用 50Ω 低损耗同轴电缆接到示波器，示波器通道设置 50Ω 输入阻抗。

重点：脉冲互感器必须匹配 50Ω 负载，不可以使用 1MΩ，否则顶降、波形会严重失真。

2. 示波器参数设置

根据互感器变比 100A:1V，示波器换算：示波器读取 1V 对应实际电流 100A；设置合适的时基，捕捉微秒级脉冲；开启单次触发模式，等待电容放电触发。

3. 多组储能电压梯度放电试验

依次设置储能电容充电电压 2kV、4kV、6kV，分多组进行放电试验，记录每组脉冲波形。

2kV 充电：脉冲峰值 9200A，上升沿 125ns，无饱和，波形完整；

4kV 充电：脉冲峰值 16500A，波形正常，未出现畸变；

6kV 充电：脉冲峰值 23700A，接近设备上限；波形前沿 58ns，没有明显饱和扭曲；

对比同条件下进口 Pearson 同款产品，PK‑101 抗饱和表现更优，同等电流时间积条件下波形失真更小。

4. 故障比对测试

刻意提高储能电压超过互感器的电流时间积上限，可以观察到磁芯饱和，波形顶部被削平，以此验证试验必须严格控制单次放电的电流‑时间积分，防止互感器饱和造成数据失效。

四、案例测试成果

成功获取不同储能电压下电容放电脉冲的峰值电流、上升时间、脉冲宽度关键时域参数，用于评估储能系统输出性能；

无源隔离特性解决高压强电磁环境下的安全测量难题，避免高压倒灌损坏昂贵示波器；

实测验证 PK‑101 的电流时间积指标，明确该设备在本实验条件下的安全工作边界；

实现进口脉冲互感器国产化替代，大幅降低实验室设备采购成本。

五、关键注意事项

必须 50Ω 终端匹配，不可用 1MΩ 输入；

导体尽量从互感器孔洞正中心穿过，偏心会带来幅值误差；

严格控制电流时间积 (A・s)，不只是看峰值电流，脉冲宽度大时更容易发生磁芯饱和；

实验做好机械固定，放电瞬间的电磁冲击力会带动互感器发生位移；

属于无源交流类互感器，不能测量直流稳态电流，只适合脉冲 / 瞬态冲击电流。

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