一霍爾電流傳感器概述

　　霍爾電流傳感器包括開(kāi)環(huán)式和閉環(huán)式兩種，高精度的霍爾電流傳感器大多屬于閉環(huán)式，閉環(huán)式霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，即閉環(huán)原理，當原邊電流IP產(chǎn)生的磁通通過(guò)高品質(zhì)磁芯集中在磁路中，霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通，通過(guò)繞在磁芯上的多匝線(xiàn)圈輸出反向的補償電流，用于抵消原邊IP產(chǎn)生的磁通，使得磁路中磁通始終保持為零。經(jīng)過(guò)特殊電路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確反映原邊電流的電流變化。

二霍爾電流傳感器工作原理

1直放式(開(kāi)環(huán))電流傳感器(CS系列)

圖1. 開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器原理

　　當原邊電流IP流過(guò)一根長(cháng)導線(xiàn)時(shí)，在導線(xiàn)周?chē)鷮a(chǎn)生一磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導線(xiàn)的電流成正比，產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內，通過(guò)磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出，其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標定為4V。

2磁平衡式(閉環(huán))電流傳感器(CSM系列)

圖2. 閉環(huán)式霍爾電流傳感器_磁平衡式霍爾電流傳感器原理

　　磁平衡式電流傳感器也稱(chēng)補償式傳感器，即原邊電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)一個(gè)次級線(xiàn)圈電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補償，其補償電流Is精確的反映原邊電流Ip，從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。

　　具體工作過(guò)程為：當主回路有一電流通過(guò)時(shí)，在導線(xiàn)上產(chǎn)生的磁場(chǎng)被磁環(huán)聚集并感應到霍爾器件上，所產(chǎn)生的信號輸出用于驅動(dòng)功率管并使其導通，從而獲得一個(gè)補償電流Is。這一電流再通過(guò)多匝繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與被測電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)正好相反，因而補償了原來(lái)的磁場(chǎng)，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數相乘所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相等時(shí)，Is不再增加，這時(shí)的霍爾器件起到指示零磁通的作用，此時(shí)可以通過(guò)Is來(lái)測試Ip。當Ip變化時(shí)，平衡受到破壞，霍爾器件有信號輸出，即重復上述過(guò)程重新達到平衡。被測電流的任何變化都會(huì )破壞這一平衡。一旦磁場(chǎng)失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應的電流流過(guò)次級繞組以對失衡的磁場(chǎng)進(jìn)行補償。從磁場(chǎng)失衡到再次平衡，所需的時(shí)間理論上不到1μs，這是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程。因此，從宏觀(guān)上看，次級的補償電流安匝數在任何時(shí)間都與初級被測電流的安匝數相等。

三霍爾電流傳感器應用

　　近年來(lái)，自動(dòng)化系統中大量使用大功率晶體管、整流器和可控硅，普遍采用交流變頻調速及脈寬調制電路，使得電路中不再只是傳統的50周的正弦波，出現了各種不同的波形。對于這類(lèi)電路，采用傳統的測量方法不能反應其真實(shí)波形，而且電流、電壓檢出元件也不適應中高頻、高di/dt電流波形的傳感和檢測。

　　霍爾效應傳感器，可以測量任意波形的電流和電壓。輸出端能真實(shí)地反映輸入端電流或電壓的波形參數。針對霍爾效應傳感器普遍存在溫度漂移大的缺點(diǎn)，采用補償電路進(jìn)行控制，有效地減少了溫度對測量精度的影響，確保測量準確；具有精度高、安裝方便、售價(jià)低的特點(diǎn)。

　　霍爾效應傳感器廣泛應用于變頻調速裝置、逆變裝置、ups電源、通信電源、電焊機、電力機車(chē)、變電站、數控機床、電解電鍍、微機監測、電網(wǎng)監測等需要隔離檢測電流電壓的設施中。

四霍爾電流傳感器測量

　　霍爾電流傳感器尤其是閉環(huán)式霍爾電流傳感器因其寬頻帶、交直流兩用、不易磁飽和等特點(diǎn)，在工業(yè)測控領(lǐng)域得到了廣泛的應用。然而，霍爾電流傳感器也存在一些不足：

1、相比電磁式電流互感器，其二次電流較小，抗干擾能力相對較弱；

2、易受環(huán)境磁場(chǎng)的影響，降低測量精度；

3、一般不提供角差指標，用于功率測量時(shí)，系統誤差無(wú)法溯源。

　　一般建議，霍爾電流傳感器用于不涉及功率測量的或對精度要求不高的以控制為目的的測量；對于工頻正弦電路的功率測量或電能計量，推薦采用電磁式電流互感器；對于變頻電量的高精度測量，尤其是相位相關(guān)的功率測量，推薦采用湖南銀河電氣有限公司研制的專(zhuān)用于變頻電量測量的SP系列變頻功率傳感器。

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