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干貨:霍爾電流傳感器的應(yīng)用

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ID:13282 發(fā)表于 2017-8-17 19:22 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
1.1背景
傳感器是將各種參量送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng),進(jìn)行智能監(jiān)測、控制的最前端。隨著科技的發(fā)展,數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化傳感器應(yīng)用日益廣泛,以其傳統(tǒng)方式不可比擬的優(yōu)勢漸漸成為技術(shù)的趨勢和主流。
近年來,新一代功率半導(dǎo)體器件大量進(jìn)入電力電子、交流變頻調(diào)速、逆變裝置及開關(guān)電源等領(lǐng)域。原有的電流、電壓檢測元件已不適應(yīng)中高頻、高di/dt電流波形的傳遞和檢測;魻栯娏、電壓傳感器/變送器模塊是近十幾年發(fā)展起來的測量控制電流、電壓的新一代工業(yè)用電量傳感器,是一種新型的高性能電氣檢測元件。
霍爾電流、電壓傳感器/變送器模塊具有優(yōu)越的電性能,是一種先進(jìn)的、能隔離主電路回路和電子控制電路的電檢測元件。它綜合了互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又克服了互感器和分流器的不足(互感器只適用于50Hz工頻測量;分流器無法進(jìn)行隔離測量)。利用同一只霍爾電流電壓傳感器/變送器模塊檢測元件既可以檢測交流也可以檢測直流,甚至可以檢測瞬態(tài)峰值,因而是替代互感器和分流器的新一代產(chǎn)品。

1.2傳感器的發(fā)展方向
1、向高精度發(fā)展:
隨著自動(dòng)化生產(chǎn)程度的不斷提高,對(duì)傳感器的要求也在不斷提高,必須研制出具有靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。目前能生產(chǎn)萬分之一以上的傳感器的廠家為數(shù)很少,其產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。
2、向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展:
傳感器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的抗干擾等性能,研制高可靠性、寬溫度范圍的傳感器將是永久性的方向。提高溫度范圍歷來是大課題,大部分傳感器其工作范圍都在-20℃~70℃,在軍用系統(tǒng)中要求工作溫度在-40℃~85℃范圍,而汽車鍋爐等場合要求傳感器的溫度要求更高,因此發(fā)展新興材料(如陶瓷)的傳感器將很有前途。
各種控制儀器設(shè)備的功能越來越大,要求各個(gè)部件體積能占位置越小越好,因而傳感器本身體積也是越小越好,這就要求發(fā)展新的材料及加工技術(shù),目前利用硅材料制作的傳感器體積已經(jīng)很小。如傳統(tǒng)的加速度傳感器是由重力塊和彈簧等制成的,體積較大、穩(wěn)定性差、壽命也短,而利用激光等各種微細(xì)加工技術(shù)制成的硅加速度傳感器體積非常小、互換性可靠性都較好。
4、向微功耗及無源化發(fā)展:
傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化,工作時(shí)離不開電源,在野外現(xiàn)場或遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地方,往往是用電池供電或用太陽能等供電,開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向,這樣既可以節(jié)省能源又可以提高系統(tǒng)壽命。目前,低功耗損的芯片發(fā)展很快,如T12702運(yùn)算放大器,靜態(tài)功耗只有1.5µA,而工作電壓只需2~5V。
5、向智能化數(shù)字化發(fā)展:
隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能,其輸出不再是一個(gè)單一的模擬信號(hào)(如0~10mV),而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào),有的甚至帶有控制功能,這就是所說的數(shù)字傳感器。

1.3國內(nèi)外發(fā)展情況
國內(nèi)傳感器技術(shù)起步晚,發(fā)展較慢,因此和美國、日本等發(fā)達(dá)國家產(chǎn)生了一定的差距。國內(nèi)和國外的敏感元件與傳感器作為信息系統(tǒng)的要害基礎(chǔ)元器件,在國外一直得到了高度重視,很多發(fā)達(dá)國家為了奪取未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn),大力投入人力、物力和財(cái)力來發(fā)展它。國外在敏感元件與傳感器的研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用主要表現(xiàn)為:①自動(dòng)化技術(shù)中經(jīng)典的傳感囂正在被新材料、新原理、多功能、微結(jié)構(gòu)所取代;②與數(shù)字化技術(shù)、通信技術(shù)的緊密結(jié)合;③集成化、智能化和微型化進(jìn)展。
近幾年來,國內(nèi)的新興傳感器企業(yè)越來越多,國內(nèi)產(chǎn)品的市場額份雖然也在逐漸提高,但國外產(chǎn)品大面積傾入國內(nèi)市場的力量仍然不容忽視。如何加強(qiáng)國內(nèi)企業(yè)自身優(yōu)勢,提高我們的傳感器技術(shù)成為了業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。


1.4  相關(guān)工作
霍爾電流傳感器的應(yīng)用:
方案:測電壓輸出信號(hào)

1.5  本文主要研究內(nèi)容
以零磁通閉環(huán)產(chǎn)品為例(主要依據(jù)霍爾效應(yīng)原理)
當(dāng)原邊導(dǎo)線經(jīng)過電流傳感器時(shí),原邊電流ip會(huì)產(chǎn)生電磁力線,原邊磁力線集中在磁芯氣隙周圍,內(nèi)置在磁芯氣隙中的霍爾墊片可產(chǎn)生和原邊磁力線成正比的,大小僅為幾毫伏的感應(yīng)電壓,通過后續(xù)電子電路可把這個(gè)微小的信號(hào)轉(zhuǎn)變成副邊電流is,并存在以下關(guān)系式:is/ns=ip/np
詳細(xì)見附錄A
                                霍爾電流傳感器的應(yīng)用-測電壓輸出信

2.1 引言
隨著城市人口和建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,各種用電設(shè)備的增多,用電量越來越大,城市的供電設(shè)備經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),用電環(huán)境變得越來越惡劣,對(duì)電源的“考驗(yàn)”越來越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),每天,用電設(shè)備都要遭受120次左右各種的電源問題的侵?jǐn)_,電子設(shè)備故障的60%來自電源.因此,電源問題的重要性日益凸顯出來。原先作為配角,資金投入較少的電源越來越受到廠商和研究人員的重視,電源技術(shù)遂發(fā)展成為一門嶄新的技術(shù)。
  而今,小小的電源設(shè)備已經(jīng)融合了越來越多的新技術(shù)。例如開關(guān)電源、硬開關(guān)、軟開關(guān)、參數(shù)穩(wěn)壓、線性反饋穩(wěn)壓、磁放大器技術(shù)、數(shù)控調(diào)壓、PWM、SPWM、電磁兼容等等。實(shí)際需求直接推動(dòng)電源技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步,為了自動(dòng)檢測和顯示電流,并在過流、過壓等危害情況發(fā)生時(shí)具有自動(dòng)保護(hù)功能和更高級(jí)的智能控制,具有傳感檢測、傳感采樣、傳感保護(hù)的電源技術(shù)漸成趨勢,檢測電流或電壓的傳感器便應(yīng)運(yùn)而生并在我國開始受到廣大電源設(shè)計(jì)者的青睞。
2.2閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理
閉環(huán)霍爾電流傳感器是用霍爾器件作為核心敏感元件、用于隔離檢測電流的模塊化產(chǎn)品,其工作原理是霍爾磁平衡式的 ( 或稱霍爾磁補(bǔ)償式、霍爾零磁通式 ) 。眾所周知,當(dāng)電流流過一根長的直導(dǎo)線時(shí),在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場,磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流的大小成正比,這一磁場可以通過軟磁材料來聚集,然后用霍爾器件進(jìn)行檢測,由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號(hào)有良好的線性關(guān)系,因此,可以用測得的輸出信號(hào),直接反應(yīng)導(dǎo)線中電流的大小,即 I ∝ B ∝ VH ,式中 I 為通過導(dǎo)線中的電流; B 為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度; VH 為霍爾器件在磁場中產(chǎn)生的霍爾電壓。 選擇適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù),上述關(guān)系可表示為等式。 對(duì)于霍爾輸出電壓 VH 的處理,人們?cè)O(shè)計(jì)了許多種電路,但總體來講可分為兩類:一類為開環(huán) ( 或稱直測式、直檢式 ) 霍爾電流傳感器;另一類為閉環(huán)(或稱零磁通式、磁平衡式 ) 霍爾電流傳感器。閉環(huán)霍爾電流傳感器的工作原理是磁平衡式的.即原邊電流 (IN) 所產(chǎn)生的磁場通過一個(gè)副邊線圈的電流 (IM) 所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償.使霍爾器件始終處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。
電流傳感器的輸出信號(hào)是副邊電流is,它與輸入信號(hào)(原邊電流ip)成正比,is一般很小,只有10~400ma。如果輸出電流經(jīng)過測量電阻rm,總可以得到一個(gè)與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號(hào)。
技術(shù)要求:
1.va指電流傳感器供電電壓,它必須在傳感器所規(guī)定的范圍內(nèi)。超過此范圍,傳感器不能正常工作或可靠性降低。
2.測量范圍ipmax一般高于標(biāo)準(zhǔn)額定值inp。
2.3傳感器應(yīng)用計(jì)算
電流傳感器的主要計(jì)算公式如下:
    NPIP=NSIS;   計(jì)算原邊或副邊電流
    VM=RMI;     計(jì)算測量電壓
    VS=RSIS;     計(jì)算副邊電壓
    VA=e+VS+VM;  計(jì)算供電電壓
    其中,e是二極管內(nèi)部和晶體管輸出的壓降,不同型號(hào)的傳感器有不同的e值。這里我們僅以HNC-300LT為例,這種傳感器的匝數(shù)比NP/NS=1/2000、標(biāo)準(zhǔn)額定電流值IPN=300A rms 、供電電壓VA的范圍為±12V~±15V(±5%)、副邊電阻RS=30Ω ,在雙極性(±VA)供電,其傳感器測量量程>100A且無防止供電電源意外倒置的保護(hù)二極管的情況下,e=1V。在上述條件下:
   (1)給定供電電壓VA,計(jì)算測量電壓VM和測量電阻RM:
    假設(shè):供電電壓VA=±15V
    根據(jù)上述公式得:
    測量電壓VM=9.5V;
    測量電阻RM=VM/IS =63.33Ω;
     副邊電流IS=0.15A。
    所以當(dāng)我們選用63.33Ω的測量電阻時(shí),在傳感器滿額度測量時(shí),其輸出電流信號(hào)為0.15A ,測量電壓為9.5V。
  (2)給定供電電壓和測量電阻,計(jì)算欲測量的峰值電流;
   假設(shè):供電電壓VA=±15V,測量電阻RM=12Ω,
    則:VM+VS=(RM+RS)×IS =VA-e=14V
    而:RM+RS=12W+30W=42W,
    則最大輸出副邊電流:ISmax= 0.333A
    原邊峰值電流:IPmax=ISmax(NS/NP)=666A
    這說明,在上述條件下,傳感器所能測量的最大電流即原邊峰值電流為666A。如果原邊電流大于此值,傳感器雖測量不出來,但傳感器不會(huì)被損壞。
  (3)測量電阻(負(fù)載電阻)能影響傳感器的測量范圍。
   測量電阻對(duì)傳感器測量范圍也存在影響,所以我們需要精心選擇測量電阻。用下式可計(jì)算出測量電阻:
   其中,VAmin—扣除誤差后的最小供電電壓;
   e—傳感器內(nèi)部晶體管的電壓降;
  RS—傳感器副邊線圈的電阻;
   ISmax—原邊電流IP為最大值時(shí)的副邊電流值。
   另外我們可以通過下式確認(rèn)所選傳感器的穩(wěn)定性。
    如果VAmin不符合上式,則會(huì)造成傳感器的不穩(wěn)定。一旦出現(xiàn)這種情況,我們可以有以下三種方法克服:
    1)更換電壓更大的供電電源;
    2)減小測量電阻的值;
    3)將傳感器更換成RS較小的傳感器。
   例如,某種型號(hào)的電流傳感器,其標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN=1000A,匝數(shù)比NP/NS=1/2000,e值為1.5V,副邊電阻RS=30Ω,測量電阻RM=15W,用15V電源單極性供電。則VA=30V(單極性供電是雙極性供電的2倍), 而:
    IS=IP×NP/NS =0.5A   
    VS=RS×IS=15V
    VM=RM×IS=7.5V
    =24V<30V
    通過以上檢驗(yàn),可知這種傳感器在此條件下測量能保證穩(wěn)定性。它所能測量的原邊電流的最大值(即測量范圍)=1267A

2.4提高測量精度的方法
除了安裝接線、即時(shí)標(biāo)定校準(zhǔn)、注意傳感器的工作環(huán)境外,通過下述方法還可以提高測量精度:
  1、原邊導(dǎo)線應(yīng)放置于傳感器內(nèi)孔中心,盡可能不要放偏;
  2、原邊導(dǎo)線盡可能完全放滿傳感器內(nèi)孔,不要留有空隙;
  3、需要測量的電流應(yīng)接近于傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN,不要相差太大。如條件所限,手頭僅有一個(gè)額定值很高的傳感器,而欲測量的電流值又低于額定值很多,為了提高測量精度,可以把原邊導(dǎo)線多繞幾圈,使之接近額定值。例如當(dāng)用額定值100A的傳感器去測量10A的電流時(shí),為提高精度可將原邊導(dǎo)線在傳感器的內(nèi)孔中心繞十圈(一般情況,NP=1;在內(nèi)孔中繞一圈,NP=2;……;繞九圈,NP=10,則NP×10A=100A與傳感器的額定值相等,從而可提高精度);
  4、當(dāng)欲測量的電流值為IPN/10的時(shí),在25℃仍然可以有較高的精度。


2.5霍爾電流傳感器主要特性參數(shù)
1、標(biāo)準(zhǔn)額定值IPN和額定輸出電流ISN
  IPN指電流傳感器所能測試的標(biāo)準(zhǔn)額定值,用有效值表示(A.r.m.s),IPN的大小與傳感器產(chǎn)品的型號(hào)有關(guān)。 ISN指電流傳感器額定輸出電流,一般為10~400mA,當(dāng)然根據(jù)某些型號(hào)具體可能會(huì)有所不同。
2、 偏移電流ISO
偏移電流也叫殘余電流或剩余電流,它主要是由霍爾元件或電子電路中運(yùn)算放大器工作狀態(tài)不穩(wěn)造成的。電流傳感器在生產(chǎn)時(shí),在25℃,IP=0時(shí)的情況下,偏移電流已調(diào)至最小,但傳感器在離開生產(chǎn)線時(shí),都會(huì)產(chǎn)生一定大小的偏移電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮了偏移電流增加的影響。
3、 線性度
線性度決定了傳感器輸出信號(hào)(副邊電流IS)與輸入信號(hào)(原邊電流IP)在測量范圍內(nèi)成正比的程度,南京中旭電子科技有限公司的電流傳感器線性度要優(yōu)于0.5%。
4、 溫度漂移
偏移電流ISO是在25℃時(shí)計(jì)算出來的,當(dāng)霍爾電極周邊環(huán)境溫度變化時(shí),ISO會(huì)產(chǎn)生變化。因此,考慮偏移電流ISO的最大變化是很重要的,其中,IOT是指電流傳感器性能表中的溫度漂移值。
5、 過載
電流傳感器的過載能力是指發(fā)生電流過載時(shí),在測量范圍之外,原邊電流仍會(huì)增加,而且過載電流的持續(xù)時(shí)間可能很短,而過載值有可能超過傳感器的允許值,過載電流值傳感器一般測量不出來,但不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。
6、 精度
霍爾效應(yīng)傳感器的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)額定電流IPN。在+25℃時(shí),傳感器測量精度與原邊電流有一定影響,同時(shí)評(píng)定傳感器精度時(shí)還必須考慮偏移電流、線性度、溫度漂移的影響。
2.6傳感器的抗干擾性
 。1)電磁場
   霍爾效應(yīng)電流傳感器,利用了原邊導(dǎo)線的電磁場原理。因此下列因素直接影響傳感器是否受外部電磁場干擾。
(2)傳感器附近的外部電流大小及電流頻率是否變化;
(3)外部導(dǎo)線與傳感器的距離、外部導(dǎo)線的形狀、位置和傳感器內(nèi)霍爾電極的位置;
(4)安裝傳感器所使用的材料有無磁性;
  (5)所使用的電流傳感器是否屏蔽;
  為了盡量減小外部電磁場的干擾,最好按上述要求安裝傳感器。
2.7霍爾電流傳感器的性能特點(diǎn)
1可測量任意波形的電流;魻栯娏鱾鞲衅髂K可以測量任意波形的電流參量,如直流、交流和脈沖波形等。也可以對(duì)瞬態(tài)峰值參數(shù)進(jìn)行測量,其副邊電路可以忠實(shí)地反映原邊電流的波形。這一點(diǎn)普通互感器無法與其相比,因?yàn)槠胀ǖ幕ジ衅饕话阒贿m用于50Hz的正弦波;
    2精度高。一般的霍爾電流傳感器模塊在工作區(qū)域內(nèi)的精度優(yōu)于1%,該精度適合于任何波形的測量,而普通互感器精度一般為3%~5%,且只適合于50Hz的正弦波形;
    3線性度優(yōu)于0.5%;
    4動(dòng)態(tài)性能好。一般霍爾傳感器模塊的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于7μs,跟蹤速度di/dt高于50A/μs;
霍爾電流傳感器模塊以其優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能為提高現(xiàn)代控制系統(tǒng)的性能提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)(無感元件)。一般普通互感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間為10~20μs,這顯然已不適應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展的需要(感性元件);
    5工作頻帶寬?稍0~20kHz頻率范圍內(nèi)很好地工作;
    6過載能力強(qiáng),測量范圍大(0~±10000A)
    7可靠性高,平均無故障工作大于5×10000小時(shí);
    8尺寸小,重量輕,易于安裝且不會(huì)給系統(tǒng)帶來任何損失。
2.8霍爾電流傳感器的應(yīng)用
    1繼電保護(hù)與測量 :在工業(yè)應(yīng)用中,來自高壓三相輸電線路電流互感器的二次電流,如分別經(jīng)三只霍爾電流傳感器,按比例轉(zhuǎn)換成毫伏電壓輸出,然后再經(jīng)運(yùn)算放大器放大及有源濾波,得到符合要求的電壓信號(hào),可送微機(jī)進(jìn)行測量或處理。在這里使用霍爾電流傳感器可以很方便地實(shí)現(xiàn)了無畸變、無延時(shí)的信號(hào)轉(zhuǎn)換。  
    2、在直流自動(dòng)控制調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 :在直流自動(dòng)控制調(diào)速系統(tǒng)中,用霍爾電流電壓傳感器可以直接代替電流互感器,不僅動(dòng)態(tài)響應(yīng)好,還可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子電流的最佳控制以及對(duì)晶閘管進(jìn)行過載保護(hù)。
    3、在逆變器中的應(yīng)用: 在逆變器中,用霍爾電流傳感器可進(jìn)行接地故障檢測、直接側(cè)和交流側(cè)的模擬量傳感,以保證逆變器能安全工作。  
    4、在不間斷電源中的應(yīng)用: 在該應(yīng)用中,用霍爾電流傳感器進(jìn)行控制,保證逆變電源正常工作。使用霍爾電流傳感器1發(fā)出信號(hào)并進(jìn)行反饋,以控制晶閘管的觸發(fā)角,霍爾電流傳感器2發(fā)出的信號(hào)控制逆變器,霍爾電流傳感器3控制浮充電源。由于其響應(yīng)速度快,霍爾電流傳感器特別適用于計(jì)算機(jī)中的不間斷電源。
    5、在電子點(diǎn)焊機(jī)中的應(yīng)用 :在電子點(diǎn)焊機(jī)電源中,霍爾電流傳感器起測量和控制作用。它的快速響應(yīng)能再現(xiàn)電流、電壓波形,將它們反饋到可控整流器A、B,可控制其輸出。用斬波器給直流迭加上一個(gè)交流,可更精確地控制電流。用霍爾電流傳感器進(jìn)行電流檢測,既可測量電流的真正瞬時(shí)值,又不致引入損耗。  
    6、用于電車斬波器的控制: 電車中的調(diào)速是由調(diào)整電壓實(shí)現(xiàn)的。而將霍爾電流傳感器和其它元件配合使用,并將傳感器的所有信號(hào)輸入控制系統(tǒng),可確保電車正常工作。  
    7、在交流變頻調(diào)速電機(jī)中的應(yīng)用: 用變頻器來對(duì)交流電機(jī)實(shí)施調(diào)速,在世界各發(fā)達(dá)國家已普遍使用,且有取代直流調(diào)速的趨勢。用變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速,可節(jié)省10%以上的電能。在變頻器中,霍爾電流傳感器的主要作用是保護(hù)昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間往往小于5μs,因此,出現(xiàn)過載短路時(shí),在晶全管未達(dá)到極限溫度之前即可切斷電源,使晶體管得到可靠的保護(hù)。  
    8、用于電能管理: 霍爾電流傳感器,可安裝到配電線路上進(jìn)行負(fù)載管理。霍爾電流傳感器的輸出和計(jì)算機(jī)連接起來,對(duì)用電情況進(jìn)行監(jiān)控,若發(fā)現(xiàn)過載,便及時(shí)使受控的線路斷開,保證用電設(shè)備的安全。用這種裝置,也可進(jìn)行負(fù)載分配及電網(wǎng)的遙控、遙測和巡檢等。  
    9、在接地故障檢測中的應(yīng)用: 在配電和各種用電設(shè)備中,可靠的接地是保證配電和用電設(shè)備安全的重要措施。采用霍爾電流傳感器來進(jìn)行接地故障的自動(dòng)監(jiān)測,可保證用電安全。
    10、在電網(wǎng)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償中的應(yīng)用: 電力系統(tǒng)無功功率的自動(dòng)補(bǔ)償,是指補(bǔ)償容量隨負(fù)荷和電壓波動(dòng)而變化,及時(shí)準(zhǔn)確地投入和切除電容器,避免補(bǔ)償過程中出現(xiàn)過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)牟缓侠砗筒唤?jīng)濟(jì),使電網(wǎng)的功率因數(shù)始終保持最佳。無功功率的自動(dòng)采樣若用霍爾電流、電壓傳感器來進(jìn)行,由于它們的響應(yīng)速度快,且無相位差,在保證“及時(shí)、準(zhǔn)確”上會(huì)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
    11、霍爾鉗形電流表: 將磁芯做成張合結(jié)構(gòu),在磁芯開口處放置霍爾器件,將環(huán)形磁芯夾在被測電流流過的導(dǎo)線外,即可測出其中流過的電流。這種鉗形表既可測交流也可測直流。用鉗形表可對(duì)各種供電和用電設(shè)備進(jìn)行隨機(jī)電流檢測。 12、電功率測量 :將負(fù)載電壓進(jìn)行變換,令其與霍爾器件的工作電流成比例,將負(fù)載電流通入磁芯繞組中,作為霍爾電流傳感器的被測電流,霍爾電流傳感器輸出的霍爾電壓即可指示功率,以構(gòu)成霍爾功率計(jì)。
    12、在力工頻諧波分析儀中的應(yīng)用 :在電力系統(tǒng)中,電網(wǎng)的諧波含量一般用電力工頻諧波儀來進(jìn)行測試。為了將被測電壓和電流變換成適合計(jì)算機(jī)A/D采樣的電壓,人們?cè)鴮⒏鞣N電力工頻諧波分析儀的取樣裝置,如電流互感器、電壓互感器、電阻取樣與光隔離耦合電路等和霍爾電流傳感取樣測試對(duì)比,結(jié)果表明霍爾電流傳感器最為適用。
13、開關(guān)電源中的應(yīng)用 :近代出現(xiàn)的開關(guān)電源,是將電網(wǎng)的非穩(wěn)定的交流電壓變換成穩(wěn)定的直流電壓輸出的功率變換裝置。無論是電壓控制型還是電流控制型開關(guān)電源,均采用脈沖寬度調(diào)制,借助驅(qū)動(dòng)脈沖寬度與輸出電壓幅值之間存在的某種比例關(guān)系來維持恒壓輸出。其中,寬度變化的脈沖電壓或電流的采樣、傳感等均需用電流、電壓傳感器來完成;魻栯娏、電壓傳感器以其頻帶寬、響應(yīng)時(shí)間快以及安裝簡便而成為首選的電流、電壓傳感器。  
    14、在大電流檢測中的應(yīng)用 :在冶金、化工、超導(dǎo)體的應(yīng)用以及高能物理(例如可控核聚變)試驗(yàn)裝置中都有許多超大型電流用電設(shè)備。用多霍爾探頭制成的電流傳感器來進(jìn)行大電流的測量和控制,既可滿足測量準(zhǔn)確的要求,又不引入插入損耗,還免除了像使用羅果勘斯基線圈法中需用的昂貴的測試裝置。圖47示出一種用于DⅢ-D托卡馬克中的霍爾電流傳感器裝置。采用這種霍爾電流傳感器,可檢測高達(dá)到300kA的電流。   
    15、用作電磁隔離耦合器: 用霍爾電流傳感器的工作原理,可做成電磁耦合器。用初級(jí)線圈的電流控制霍爾器件的輸出,用這個(gè)輸出信號(hào)控制其它的電路,既收到隔離的效果,又達(dá)到耦合的目的。用這種電路可做成霍爾繼電器、過載保護(hù)器、通信線路的保護(hù)開關(guān)等等。 這種電磁耦合器既可做成開關(guān)式,也可做成模擬量輸出式。
結(jié)論:
在城市用電設(shè)備增多,農(nóng)村供電設(shè)備老化欠修的情況下,城鄉(xiāng)各地經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電壓不穩(wěn)、電路短路、過流等現(xiàn)象,結(jié)果造成人民生活不便和儀器損毀。在電源技術(shù)中使用傳感檢測功能可以使電源設(shè)備更加小型化、智能化和安全可靠。
電源技術(shù)發(fā)展到今天,已融合了電子、功率集成、自動(dòng)控制、材料、傳感、計(jì)算機(jī)、電磁兼容、熱工等諸多技術(shù)領(lǐng)域的精華,我們有理由相信,在21世紀(jì)的電源技術(shù)中,傳感器也將發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,所以對(duì)電流傳感器的應(yīng)用和設(shè)計(jì)開發(fā),傳感器工作者應(yīng)該給予足夠重視。
     霍爾電流傳感器因其型號(hào)多,量程寬(電流5~10000A;電壓5~5000V)、高精度、靈敏度高、線性度好、規(guī)范、易安裝、抗干擾能力強(qiáng)、質(zhì)量可靠、平均無故障時(shí)間MTBF長等優(yōu)點(diǎn),在各個(gè)領(lǐng)域特別是在機(jī)車牽引和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中值得用戶信賴。

電流傳感器的主要計(jì)算公式:
NPIP=NSIS;   計(jì)算原邊或副邊電流
VM=RMI;      計(jì)算測量電壓
VS=RSIS;     計(jì)算副邊電壓
VA=e+VS+VM;  計(jì)算供電電壓


is/ns=ip/np
is-副邊電流
ip-原邊電流
    np-原邊線圈匝數(shù)
    ns-副邊線圈匝數(shù)
    np比/ns-匝數(shù),一般取np=1

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