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1、第8卷第10期Vol.8No.102006年10月ElectronicComponent&DeviceApplicationsOct2006LEM公司磁平衡式霍尔检零电流传感器的工作原理和应用12成小玲,黄大华(1.西安创联超声技术有限责任公司,陕西西安710065;(2.西安西电电力整流器有限公司,陕西西安710077)摘要:霍尔电流传感器是当今电子测量领域中应用最多的传感器之一,广泛应用于电力、电子、交流变频调速、逆变装置、电子测量和开关电源等诸多领域,可完全替代传统的互感器和分流器,并具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失
2、测量电路能量等优点。文中着重介绍了LEM公司生产的磁平衡式霍尔检零电流传感器的性能、特点、工作原理和应用注意事项,给出了该传感器几种典型应用举例。关键词:霍尔传感器;测量;直流电流0引言类:第一类是以测量被测电路中电阻数值已知的电阻器上电压降为基础的测量设备。第二类是利近年来,新型功率半导体器件已经大量进入用被测电流所产生的磁场为基础的测量设备。电力电子、交流变频调速、逆变装置及开关电源其中第一类测量设备通常与被测电路有电的等领域,因而,对电流信号实现准确测量的意义联系,因此主要使用于测量较低电压电路中的电越来越重要。霍尔电流传感器具有精度高、
3、线性流,采用的测量设备简单,一般不需要辅助电好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失被测源,并且它是外磁场实际上对测量准确度毫无影电路能量等诸多优点,因而被广泛应用于变频调响的唯一方法。这种方法是以测量被测电流通过速装置、逆变装置、UPS电源、逆变焊机、变电已知电阻上的电压降为基础的。测量5～10kA以站、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网下的电流普遍使用做成分流器形式的单个电阻量监控系统和需要隔离检测大电流、电压的各个领具,它是由锰铜合金制成的低欧姆四端电阻,其域中。在电力电子产品中,对大电流进行精确的电流输入端接入被测电流,电压降则由电位
4、端钮检测和控制也是产品安全可靠运行的根本保证。引出。分流器由两个大的铜接头组成,在这两个直流电流的测量,尤其是大电流的测量,一接头之间焊接锰铜合金制成的片状或棒状电阻元直是一个备受关注的重要课题。在工业计量、工件,分流器的电压降由电位端钮引出。业控制和设备运行安全保护等实际应用当中,电为了测量直流大电流,人们通常采用经过校流测量就好比一个人的眼睛。电流测量装置本身正的、可以相互替换的分流器,其额定电压降是的安全、准确、稳定和可靠是其它监控系统正常规定的,经校正的分流器的额定电压降应为运行的基本保证。60mV或75mV。随着技术进步和技术要求的不
5、断提高,以及应用场合的不同,测量直流电流的解1直流电流测量方法决方案也是多种多样,表1列出了几种应用比较多的测量方式。现有的直流大电流测量设备可以分为两大瑞士LEM公司以制造磁平衡式霍尔检零电流传感器著称于世,该类传感器所能提供的直流电收稿日期:2006-08-22582006.10www.ChinaECD.net第8卷第10期Vol.8No.102006年10月名企推介Oct2006表1直流电流测量方法主要优点主要缺点适用范围分流器电路结构简单、可靠,不受外磁场影响。损耗大、不可隔离。6kA以下无功损耗大、50%量程下磁调制式直流电流互感器电
6、路结构相对简单、稳定、可隔离。6～20kA以下测量准确度差。铁心不会饱和、测量范围大,功耗相对较磁平衡式霍尔检零电流传感器造价高。从mA到500kA低,可隔离。直测式霍尔电流传感器体积小,功耗低,可隔离。过量程测量范围小。8～400kA流测量范围可以从直流电流的mA级到500kA。生的磁场。通过沿磁路安装的磁通探测器(霍尔传感器)检测铁心间隙中的磁通。如果磁通不为2霍尔传感器的工作原理零,霍尔传感器就会有(原、副边磁通不平衡的偏差)电压信号输出。该信号经高增益放大器放霍尔电流传感器是根据霍尔原理制成的。它大后,再调节二次电流以抵消原、副边安匝数
7、不有两种工作方式,即磁平衡式和直测式。霍尔电平衡所产生的偏差,在铁芯中,始终保持二次电流传感器一般由原边电路、聚磁环、霍尔器件、流所产生的磁通能够抵消原边电流I所产生的磁次级线圈和放大电路等组成。图1所示为霍尔电通。磁平衡式霍尔检零电流传感器的主要特点是流传感器的工作原理。磁路铁心不会饱和。邻近电流传感器的导电母线排所产生的外部磁场会对磁平衡式霍尔检零电流传感器的准确测量有一定影响。LEM公司所采取的办法是用补偿线圈进行补偿,消除其影响。图2所示为磁平衡式霍尔检零电流传感器原理图。图1霍尔器件工作原理图2.1直测式电流传感器众所周知,当电流通过
8、一根长导线时,在导线周围将产生一磁场,这一磁场的大小与流过导线的电流成正比,它可以通过磁芯聚集感应到霍图2磁平衡式霍尔检零电流传感器原理图尔器件上并使
