霍爾高精度電流傳感器原理  航智供   

     霍爾高精度電流傳感器原理是按照霍爾效應(yīng)原理制成，對(duì)安培定律加以應(yīng)用，即在載流導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，而霍爾器件則用來(lái)測(cè)量這一磁場(chǎng)。但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的霍爾電流傳感器的核心部件霍爾芯片及霍爾傳感器都必須從歐美及日本進(jìn)口，核心技術(shù)被壟斷，不適合自主開(kāi)發(fā)。而磁通門(mén)電流傳感器的極限測(cè)量精度比霍爾電流傳感器高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

      第二代工控級(jí)磁通門(mén)電流傳感器 HIT 系列普及型磁通門(mén)電流傳感器的研發(fā)，包含 20A\60A\200A\300A\600A\1000A\2000A\5000A 型號(hào)，2019 年 6 月份將開(kāi)始量產(chǎn)。國(guó)內(nèi)shou次將磁通門(mén)技術(shù)應(yīng)用在工控級(jí)電流傳感器上，并實(shí)現(xiàn)了小型化，接口和體積都與霍爾電流傳感器相同，用來(lái)直接替代霍爾電流傳感器。而且測(cè)量精度有萬(wàn)二和萬(wàn)五型號(hào)，超低零漂和溫漂。

      既然普及型磁通門(mén)電流傳感器可以直接替代霍爾電流傳感器，那么我們可以看到以下霍爾電流傳感器的應(yīng)用都可換成磁通門(mén)電流傳感器。

相對(duì)霍爾電流傳感器來(lái)說(shuō)具有更高的精度，更低的零漂和溫漂，各性能都有提高。

1、繼電保護(hù)與測(cè)量：在工業(yè)應(yīng)用中，來(lái)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(cè)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(wú)畸變、無(wú)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zui佳控制以及對(duì)晶閘管進(jìn)行過(guò)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(cè)、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(cè)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(cè)，既可測(cè)量電流的真正瞬時(shí)值，又不致引入損耗。

6、用于電車(chē)斬波器的控制：電車(chē)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suoyou信號(hào)輸入控制系統(tǒng)，可確保電車(chē)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(lái)對(duì)交流電機(jī)實(shí)施調(diào)速，在世界各發(fā)達(dá)**已普遍使用，且有取代直流調(diào)速的趨勢(shì)。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(guò)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(lái)，對(duì)用電情況進(jìn)行監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)過(guò)載，便及時(shí)使受控的線路斷開(kāi)，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(cè)和巡檢等。

9、在接地故障檢測(cè)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(lái)進(jìn)行接地故障的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，可保證用電安全。

10、在電網(wǎng)無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償中的應(yīng)用：電力系統(tǒng)無(wú)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(guò)程**現(xiàn)過(guò)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zui佳。無(wú)功功率的自動(dòng)采樣若用霍爾電流、電壓傳感器來(lái)進(jìn)行，由于它們的響應(yīng)速度快，且無(wú)相位差，在保證“及時(shí)、準(zhǔn)確”上會(huì)具有xianzhu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(kāi)口處放置霍爾器件，將環(huán)形磁芯夾在被測(cè)電流流過(guò)的導(dǎo)線外，即可測(cè)出其中流過(guò)的電流。這種鉗形表既可測(cè)交流也可測(cè)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(cè)。12、電功率測(cè)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(cè)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(lái)進(jìn)行測(cè)試。為了將被測(cè)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(cè)試對(duì)比，結(jié)果表明霍爾電流傳感器zui為適用。

13、開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用：近代出現(xiàn)的開(kāi)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(wú)論是電壓控制型還是電流控制型開(kāi)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(lái)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(lái)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(jiǎn)便而成為shou選的電流、電壓傳感器。

14、在大電流檢測(cè)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(lái)進(jìn)行大電流的測(cè)量和控制，既可滿(mǎn)足測(cè)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(cè)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(cè)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(guò)載保護(hù)器、通信線路的保護(hù)開(kāi)關(guān)等等。這種電磁耦合器既可做成開(kāi)關(guān)式，也可做成模擬量輸出式。