霍尔电流传感器如何测量电流

霍尔电流传感器如何测量电流
霍尔电流传感器是按照霍尔效应原理制成,对安培定律加以应⽤,即在载流导体周围产⽣⼀正⽐于该电流的磁场,⽽霍尔器件则⽤来测量这⼀磁场。因此,使电流的⾮接触测量成为可能。
霍尔电流传感器可分为直检式和闭环式霍尔电流传感器。
霍尔效应在1879年被E.H.霍尔发现,它定义了磁场和感应电压之间的关系,这种效应和传统的感应效果完全不同。当电流通过⼀个位于磁场中的导体的时候,磁场会对导体中的电⼦产⽣⼀个垂直于电⼦运动⽅向上的的作⽤⼒,从⽽在导体的两端产⽣电压差。
霍尔电流传感器是利⽤霍尔效应将⼀次⼤电流变换为⼆次微⼩电压信号的传感器。实际设计的霍尔传感器往往通过运算放⼤器等电路,将微弱的电压信号放⼤为标准电压或电流信号。上述原理制作⽽成的霍尔电流传感器,被称为直检式霍尔电流传感器或开环式霍尔电流传感器。
闭环式霍尔电流传感器,也称零磁通霍尔电流传感器或磁平衡式霍尔电流传感器,是基于磁平衡式霍尔原理,即闭环原理,当原边电流IP产⽣的磁通通过⾼品质磁芯集中在磁路中,霍尔元件固定在⽓隙中检测磁通,通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流,⽤于抵消原边IP 产⽣的磁通,使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理,传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。
霍尔电流传感器主要特性参数
pvc再生颗粒1、标准额定值IPN和额定输出电流ISN
IPN指电流传感器所能测试的标准额定值,⽤有效值表⽰(s),IPN的⼤⼩与传感器产品的型号有关。ISN指电流传感器额定输出电流,⼀般为10~400mA,当然根据某些型号具体可能会有所不同。
2、偏移电流ISO
偏移电流也叫残余电流或剩余电流,它主要是由霍尔元件或电⼦电路中运算放⼤器⼯作状态不稳造成的。电流传感器在⽣产时,在25℃,IP=0时的情况下,偏移电流已调⾄最⼩,但传感器在离开⽣产线时,都会产⽣⼀定⼤⼩的偏移电流。产品技术⽂档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。
3、线性度
线性度决定了传感器输出信号(副边电流IS)与输⼊信号(原边电流IP)在测量范围内成正⽐的程度,南京中旭电⼦科技有限公司的电流传感器线性度要优于0.5%。
强力磁盘4、温度漂移
偏移电流ISO是在25℃时计算出来的,当霍尔电极周边环境温度变化时,ISO会产⽣变化。因此,考虑偏移电流ISO的最⼤变化是很重要的,其中,IOT是指电流传感器性能表中的温度漂移值。
5、过载
电流传感器的过载能⼒是指发⽣电流过载时,在测量范围之外,原边电流仍会增加,⽽且过载电流的持续时间可能很短,⽽过载值有可能超过传感器的允许值,过载电流值传感器⼀般测量不出来,但不会对传感器造成损坏。
6、精度
霍尔效应传感器的精度取决于标准额定电流IPN。在+25℃时,传感器测量精度与原边电流有⼀定影响,同时评定传感器精度时还必须考虑偏移电流、线性度、温度漂移的影响。
霍尔电流传感器的测量⽅法
1、原边导线应放置于传感器内孔中⼼,尽可能不要放偏;
2、原边导线尽可能完全放满传感器内孔,不要留有空隙;
3、需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN,不要相差太⼤。如条件所限,⼿头仅有⼀个额定值很⾼的传感器,⽽欲测量的电流值⼜低于额定值很多,为了提⾼测量精度,可以把原边导线多绕⼏圈,使之接近额定值。例如当⽤额定值100A的传感器去测量10A的电流时,为提⾼精度可将原边导线在传感器的内孔中⼼绕⼗圈(⼀般情况,NP=1;在内孔中绕⼀圈,NP=2;……;绕九圈,NP=10,则NP&TImes;10A=100A与传感器的额定值相等,从⽽可提⾼精度);
4、当欲测量的电流值为IPN/10的时,在25℃仍然可以有较⾼的精度。
霍尔电流传感器的使⽤注意事项
A、接线时注意接线端⼦的裸露导电部分,尽量防⽌ESD冲击,需要有专业施⼯经验的⼯程师才能对该产品进⾏接线操作。电源、输⼊、输出的各连接导线必须正确连接,不可错位或反接,否则可能导致产品损坏。
B、产品安装使⽤环境应⽆导电尘埃及腐蚀性
C、剧烈震动或⾼温也可能导致产品损坏,必须注意使⽤场合。
霍尔电流传感器如何测量电流
三种⽅式可以测量霍尔电流传感器的电流:
1、⽤霍尔电流传感器;霍尔电流传感器最⼤的可以达到⼏⼗万A,完全可以检测,不过成本⽐较⾼。
2、如果是交流电流的话,可以⽤交流电流互感器;输出信号是AC0-1A或者AC0-5A信号,数显表和变送器都可以来接收这个信号。
3、罗⽒线圈;罗⽒线圈只能检测⼯频交流电流,还需要⼀个外置的积分器,最后满量程输出的电压是原始波形的AC0-1V,你可以给数显表或者给变送器在进⾏下⼀步的转换。
霍尔电流传感器的应⽤
1继电保护与测量:在⼯业应⽤中,来⾃⾼压三相输电线路电流互感器的⼆次电流,如分别经三只霍尔电流传感器,按⽐例转换成毫伏电压输出,然后再经运算放⼤器放⼤及有源滤波,得到符合要求的电压信号,可送微机进⾏测量或处理。在这⾥使⽤霍尔电流传感器可以很⽅便地实现了⽆畸变、⽆延时的信号转换。
2、在直流⾃动控制调速系统中的应⽤:在直流⾃动控制调速系统中,⽤霍尔电流电压传感器可以直接代替电流互感器,不仅动态响应好,还可实现对转⼦电流的最佳控制以及对晶闸管进⾏过载保护。
3、在逆变器中的应⽤:在逆变器中,⽤霍尔电流传感器可进⾏接地故障检测、直接侧和交流侧的模拟量传感,以保证逆变器能安全⼯作。
4、在不间断电源中的应⽤:在该应⽤中,⽤霍尔电流传感器进⾏控制,保证逆变电源正常⼯作。使⽤霍尔电流传感器1发出信号并进⾏反馈,以控制晶闸管的触发⾓,霍尔电流传感器2发出的信号控制逆变器,霍尔电流传感器3控制浮充电源。由于其响应速度快,霍尔电流传感器特别适⽤于计算机中的不间断电源。
5、在电⼦点焊机中的应⽤:在电⼦点焊机电源中,霍尔电流传感器起测量和控制作⽤。它的快速响应能再现电流、电压波形,将它们反馈到可控整流器A、B,可控制其输出。⽤斩波器给直流迭加上⼀个交流,可更精确地控制电流。⽤霍尔电流传感器进⾏电流检测,既可测量电流的真正瞬时值,⼜不致引⼊损耗。
6、⽤于电车斩波器的控制:电车中的调速是由调整电压实现的。⽽将霍尔电流传感器和其它元件配合使⽤,并将传感器的所有信号输⼊控制系统,可确保电车正常⼯作。
rct-3417、在交流变频调速电机中的应⽤:⽤变频器来对交流电机实施调速,在世界各发达国家已普遍使⽤,且有取代直流调速的趋势。⽤变频器控制电机实现调速,可节省10%以上的电能。在变频器中,霍尔电流传感器的主要作⽤是保护昂贵的⼤功率晶体管。由于霍尔电流传感器的响应时间往往⼩于5µs,因此,出现过载短路时,在晶全管未达到极限温度之前即可切断电源,使晶体管得到可靠的保护。垄玥菲
8、⽤于电能管理:霍尔电流传感器,可安装到配电线路上进⾏负载管理。霍尔电流传感器的输出和计算机连接起来,对⽤电情况进⾏监控,若发现过载,便及时使受控的线路断开,保证⽤电设备的安全。⽤这种装置,也可进⾏负载分配及电⽹的遥控、遥测和巡检等。
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9、在接地故障检测中的应⽤:在配电和各种⽤电设备中,可靠的接地是保证配电和⽤电设备安全的重要措施。采⽤霍尔电流传感器来进⾏接地故障的⾃动监测,可保证⽤电安全。
10、在电⽹⽆功功率⾃动补偿中的应⽤:电⼒系统⽆功功率的⾃动补偿,是指补偿容量随负荷和电压波动⽽变化,及时准确地投⼊和切除电容器,避免补偿过程中出现过补偿和⽋补偿的不合理和不经济,使电⽹的功率因数始终保持最佳。⽆功功率的⾃动采样若⽤霍尔电流、电压传感器来进⾏,由于它们的响应速度快,且⽆相位差,在保证“及时、准确”上会具有显著的优点。
11、霍尔钳形电流表:将磁芯做成张合结构,在磁芯开⼝处放置霍尔器件,将环形磁芯夹在被测电流流过的导线外,即可测出其中流过的电流。这种钳形表既可测交流也可测直流。⽤钳形表可对各种供电和⽤电设备进⾏随机电流检测。12、电功率测量:将负载电压进⾏变换,令其与霍尔器件的⼯作电流成⽐例,将负载电流通⼊磁芯绕组中,作为霍尔电流传感器的被测电流,霍尔电流传感器输出的霍尔电压即可指⽰功率,以构成霍尔功率计。
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12、在⼒⼯频谐波分析仪中的应⽤:在电⼒系统中,电⽹的谐波含量⼀般⽤电⼒⼯频谐波仪来进⾏测
试。为了将被测电压和电流变换成适合计算机A/D采样的电压,⼈们曾将各种电⼒⼯频谐波分析仪的取样装置,如电流互感器、电压互感器、电阻取样与光隔离耦合电路等和霍尔电流传感取样测试对⽐,结果表明霍尔电流传感器最为适⽤。
13、开关电源中的应⽤:近代出现的开关电源,是将电⽹的⾮稳定的交流电压变换成稳定的直流电压输出的功率变换装置。⽆论是电压控制型还是电流控制型开关电源,均采⽤脉冲宽度调制,借助驱动脉冲宽度与输出电压幅值之间存在的某种⽐例关系来维持恒压输出。其中,宽度变化的脉冲电压或电流的采样、传感等均需⽤电流、电压传感器来完成。霍尔电流、电压传感器以其频带宽、响应时间快以及安装简便⽽成为⾸选的电流、电压传感器。
14、在⼤电流检测中的应⽤:在冶⾦、化⼯、超导体的应⽤以及⾼能物理(例如可控核聚变)试验装置中都有许多超⼤型电流⽤电设备。⽤多霍尔探头制成的电流传感器来进⾏⼤电流的测量和控制,既可满⾜测量准确的要求,⼜不引⼊插⼊损耗,还免除了像使⽤罗果勘斯基线圈法中需⽤的昂贵的测试装置。图47⽰出⼀种⽤于DⅢ-D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采⽤这种霍尔电流传感器,可检测⾼达到300kA的电流。
15、⽤作电磁隔离耦合器:⽤霍尔电流传感器的⼯作原理,可做成电磁耦合器。⽤初级线圈的电流控制霍尔器件的输出,⽤这个输出信号控制其它的电路,既收到隔离的效果,⼜达到耦合的⽬的。⽤这
种电路可做成霍尔继电器、过载保护器、通信线路的保护开关等等。这种电磁耦合器既可做成开关式,也可做成模拟量输出式。

本文发布于:2024-09-25 12:29:59,感谢您对本站的认可!

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