
霍爾傳感器優點
1、霍爾傳感器可以測量任意波形的電流和電壓,如:直流、交流、脈沖波形等,甚至對瞬態峰值的測量。副邊電流忠實地反應原邊電流的波形。而普通互感器則是無法與其比擬的,它一般只適用于測量50Hz正弦波;
2、 原邊電路與副邊電路之間有良好的電氣隔離,隔離電壓可達9600Vrms;
3、精度高:在工作溫度區內精度優于1%,該精度適合于任何波形的測量;
4、線性度好:優于0.1%;
5、寬帶寬:高帶寬的電流傳感器上升時間可小于1μs;但是,電壓傳感器帶寬較窄,一般在15kHz以內,6400Vrms的高壓電壓傳感器上升時間約500uS,帶寬約700Hz。
6、測量范圍:霍爾傳感器為系列產品,電流測量可達50KA,電壓測量可達6400V。
霍爾電流傳感器使用時,需遵循以下注意事項:
1、為了得到較好的動態特性和靈敏度,必須注意原邊線圈和副邊線圈的耦合,要耦合得好,較好用單根導線且導線完全填滿霍爾傳感器模塊孔徑。
2、使用中當大的直流電流流過傳感器原邊線圈,且次級電路沒有接通電源|穩壓器或副邊開路,則其磁路被磁化,而產生剩磁,影響測量精度(故使用時要先接通電源和測量端M),發生這種情況時,要**行退磁處理。其方法是次邊電路不加電源,而在原邊線圈中通一同樣等級大小的交流電流并逐漸減小其值。
3、霍爾傳感器都具有較強的抗外磁場干擾能力,但是,為了獲得較高的測量準確度,當有較強的磁場干擾時,要采取適當的措施來解決。通常方法有:
調整模塊方向,使外磁場對模塊的影響較小;
在模塊上加罩一個抗磁場的金屬屏蔽罩。
4、測量的較佳精度是在額定值下得到的,當被測電流遠低于額定值時,要獲得較佳精度,原邊可使用多匝,但是,需要注意導線的空間位置(參照*一條)。
霍爾電流傳感器
霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換,通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集,廣泛應用于電流監控及電池應用、逆變電源及太陽能電源管理系統、直流屏及直流馬達驅動、電鍍、焊接應用、變頻器,UPS伺服控制等系統電流信號采集和反饋控制,具有響應時間快,電流測量范圍寬精度高,過載能力強,線性好,抗干擾能力強等優點。
1 開環霍爾電流傳感器
1.1.1 型號說明
1.1.2 技術指標
1.1.3 開口式開環霍爾電流傳感器
1.1.3.1 規格尺寸(mm)
1.1.3.2 規格參數對照表
注:額定電流未標注表示輸入電流交直流均可測量,訂貨時請注明。
1.2 閉口式霍爾電流傳感器
1.2.1 規格尺寸
1.2.2 規格參數對照表
注:額定電流未標注表示輸入電流交直流均可測量,訂貨時請注明。
1.2.3 接線方式
1.2.3.1 霍爾開口/閉口式開環電流傳感器
接線端子定義
1.2.3.2 霍爾(真有效值)電流傳感器
接線端子定義
霍爾傳感器注意事項
(1)電流傳感器必須根據被測電流的額定有效值適當選用不同的規格的產品。被測電流長時間**額,會損壞末較功放管(指磁補償式),一般情況下,2倍的過載電流持續時間不得**過1分鐘。
(2)電壓傳感器必須按產品說明在原邊串入一個限流電阻R1,以使原邊得到額定電流,在一般情況下,2倍的過壓持續時間不得**過1分鐘。
(3)電流電壓傳感器的較佳精度是在原邊額定值條件下得到的,所以當被測電流**電流傳感器的額定值時,應選用相應大的傳感器;當被測電壓**電壓傳感器的額定值時,應重新調整限流電阻。當被測電流低于額定值1/2以下時,為了得到較佳精度,可以使用多繞圈數的辦法。
(4)絕緣耐壓為3KV的傳感器可以長期正常工作在1KV及以下交流系統和1.5KV及以下直流系統中,6KV的傳感器可以長期正常工作在2KV及以下交流系統和2.5KV及以下直流系統中,注意不要**壓使用。
(5)在要求得到良好動態特性的裝置上使用時,較好用單根銅鋁母排并與孔徑吻合,以大代小或多繞圈數,均會影響動態特性。
(6)在大電流直流系統中使用時,因某種原因造成工作電源開路或故障,則鐵心產生較大剩磁,是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源,在原邊通一交流并逐漸減小其值。
(7)傳感器抗外磁場能力為:距離傳感器5~10cm一個**過傳感器原邊電流值2倍的電流,所產生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時,相間距離應大于5~10cm。
(8)為了使傳感器工作在較佳測量狀態,應使用圖1-10介紹的簡易典型穩壓電源。
(9)傳感器的磁飽和點和電路飽和點,使其有很強的過載能力,但過載能力是有時間限制的,試驗過載能力時,2倍以上的過載電流不得**過1分鐘。
(10)原邊電流母線溫度不得**過85℃,這是ABS工程塑料的特性決定的,用戶有特殊要求,可選高溫塑料做外殼。
霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器主要適用于工業控制領域的電壓和電流測量。由于傳感器一般不提供角差指標,對于需要準確測量交流電功率的場合,應對其角差指標進行驗證,這一點需特別注意。工頻電量測量可用互感器替代,變頻電量測量可用電壓、電流組合式的變頻功率傳感器替代。
霍爾傳感器分類
霍爾傳感器分為線型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器兩種。
(一)開關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器,斯密特觸發器和輸出級組成,它輸出數字量。開關型霍爾傳感器還有一種特殊的形式,稱為鎖鍵型霍爾傳感器。
(二)線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射較跟隨器組成,它輸出模擬量。
線性霍爾傳感器又可分為開環式和閉環式。閉環式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。.
開關型
其中Bnp為工作點“開”的磁感應強度,BRP為釋放點“關”的磁感應強度。當外加的磁感應強度**過動作點Bnp時,傳感器輸出低電平,當磁感應強度降到動作點Bnp以下時,傳感器輸出電平不變,一直要降到釋放點BRP時,傳感器才由低電平躍變為高電平。Bnp與BRP之間的滯后使開關動作更為可靠。
鎖鍵型
當磁感應強度**過動作點Bnp時,傳感器輸出由高電平躍變為低電平,而在外磁場撤消后,其輸出狀態保持不變(即鎖存狀態),必須施加反向磁感應強度達到BRP時,才能使電平產生變化。
線性型
輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系,如圖3所示,可見,在B1~B2的磁感應強度范圍內有較好的線性度,磁感應強度**出此范圍時則呈現飽和狀態。
開環式電流傳感器
由于通電螺線管內部存在磁場,其大小與導線中的電流成正比,故可以利用霍爾傳感器測量出磁場,從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合于大電流傳感。
霍爾電流傳感器工作原理,標準圓環鐵芯有一個缺口,將霍爾傳感器插入缺口中,圓環上繞有線圈,當電流通過線圈時產生磁場,則霍爾傳感器有信號輸出。
閉環式電流傳感器
磁平衡式電流傳感器也叫霍爾閉環電流傳感器,也稱補償式傳感器,即主回路被測電流Ip在聚磁環處所產生的磁場通過一個次級線圈,電流所產生的磁場進行補償, 從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態。
磁平衡式電流傳感器的具體工作過程為:當主回路有一電流通過時,在導線上產生的磁場被聚磁環聚集并感應到霍爾器件上, 所產生的信號輸出用于驅動相應的功率管并使其導通,從而獲得一個補償電流Is。 這一電流再通過多匝繞組產生磁場 ,該磁場與被測電流產生的磁場正好相反,因而補償了原來的磁場, 使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數相乘 所產生的磁場相等時,Is不再增加,這時的霍爾器件起指示零磁通的作用 ,此時可以通過Is來平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。 一旦磁場失去平衡,霍爾器件就有信號輸出。經功率放大后,立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡,所需的時間理論上不到1μs,這是一個動態平衡的過程。
霍爾原理電流傳感器是基于霍爾磁平衡原理(閉環)和霍爾直測式(開環)兩種基本原理。
開環電流傳感器的原理:原邊電流IP產生的磁通被高品質磁芯聚集在磁路中,霍爾元件固定在很小的氣隙中,對磁通進行線性檢測,霍爾器件輸出的霍爾電壓經過特殊電路處理后,副邊輸出與原邊波形一致的跟隨輸出電壓,此電壓能夠精確反映原邊電流的變化。
霍爾電流傳感器可以測量各種類型的電流,從直流電到幾十千赫茲的交流電,其所依據的工作原理主要是霍爾效應,
當原邊導線經過電流傳感器時,①原邊電流IP會產生磁力線,②原邊磁力線集中在磁芯周圍,③內置在磁芯氣隙中的霍爾電極可產生和原邊磁力線成正比的大小僅幾毫伏的電壓,④電子電路可把這個微小的信號轉變成副邊電流IS,⑤并存在以下關系式:
(1)
其中,IS—副邊電流;
IP—原邊電流;
NP—原邊線圈匝數;
NS—副邊線圈匝數;
NP/NS—匝數比,一般取NP=1。
電流傳感器的輸出信號是副邊電流IS,它與輸入信號(原邊電流IP)成正比,IS一般很小,只有100~400mA。如果
輸出電流經過測量電阻RM,則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的輸出電壓信號。
霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉。當帶電粒子(電子或空穴)被約束在固體材料中,這種偏轉就導致在垂直電流和磁場的方向上產生正負電荷的聚積,從而形成附加的橫向電場。對于圖一所示的半導體試樣,若在X方向通以電流Is,在Z方向加磁場B,則在Y方向即試樣A,A′電極兩側就開始聚積異號電荷而產生相應的附加電場。電場的指向取決定于測試樣品的電類型。顯然,該電場是阻止載流子繼續向側面偏移,[1]
當載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時,樣品兩側電荷的積累就達到平衡,故有其中EH為霍爾電場,V是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設試樣的寬為b,厚度為d,載流子濃度為n,則 即霍爾電壓VH(A、A′電極之間的電壓)與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數 稱為霍爾系數,它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數,只要測出 VH(伏)以及知道IIs(安)、B(高斯)和d(厘 米)可按下式計算RH(厘米3/庫侖)
安科瑞電氣股份有限公司[股票代碼:300286.SZ]是一家為智能電網用戶端提供智能電力監控、電能管理、電氣安全等系統性解決方案的國內少數幾家企業之一。
公司自2003年6月成立以來,專注于用戶端智能電力儀表的研發應用、生產和銷售,致力于為用戶提供35(10)/0.4kV變電所自動化系統、建筑光伏發電系統、電能質量治理系統、電能分項計量系統、電氣火災監控系統、醫療IT配電系統、數據中心能耗監測系統、通信基站電源管理系統、消防設備電源監控系統、消防應急照明和疏散指示系統、*門監控系統以及智能照明系統、鋰電池管理系統、電動汽車充電系統等產品和服務,提高客戶用電效率和用電安全。
公司是國家火炬計劃重點**企業和軟件企業。先后參與GB/T22264-2008《安裝式數字電測量儀表》、JB/T10736-2007《低壓電動機保護器》、GB/T15576-2008《低壓成套無功補償裝置》、GB/T22387-2008《剩余電流動作繼電器》等多項電力儀表標準和行標的起草或編制。截至2018年6月30日,公司擁有5項商標,已獲得授權的**178項,擁有軟件著作權143項。ACR網絡電力儀表列為國家重點新產品,公司被上海經信委列為智能電網產業重點企業之一。
公司設在江陰的生產基地——江蘇安科瑞電器制造有限公司,采用無鉛生產工藝;采用**的信息化管理系統,是江蘇省兩化融合試點企業;擁有功能完善的產品試驗中心,可開展環境、電磁兼容、安全性、可靠性等多種試驗;制造過程中嚴格執行ISO9001管理標準,為公司產品產業化、規模化實施提供了**。
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