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    開環式及閉環式霍爾電流傳感器工作原理及磁飽和問題

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    開環式及閉環式霍爾電流傳感器工作原理及磁飽和問題

    發布日期:2018-09-06 作者: 點擊:

    一、回顧電磁式電流互感器磁飽和問題

    1、磁飽和現象

    所謂磁飽和是指電磁式電流互感器鐵芯中磁通密度大于飽和磁通密度之后,磁通密度不再因一次電流的增大而增大。

    2、磁飽和原因

    磁通密度為交變量,未發生磁飽和時,互感器鐵芯磁通密度的最大值為:Bm=E2/(4.44*f*N2*S)

    式中,E2為二次繞組感應電動勢,約等于二次繞組輸出電壓。N2為二次繞組匝數,S為鐵芯截面積。對于固定的互感器而言,N2和S為恒定值。

    因此,鐵芯磁通密度正比于二次電壓,反比于電流頻率。

    二次電壓由二次電流和二次負荷共同決定,可見,電磁式電流互感器的磁飽和原因有:

    A、一次電流過大,大于額定電流;

    B、二次負荷過大,大于額定二次負荷;

    C、電流頻率過低,低于額定頻率。

    3、磁飽和危害

    電流互感器發生磁飽和后,一次電流與二次電流不再成比例關系,電流互感器不能起到正常的測量或保護作用,引發安全事故。此外,磁飽和狀態下,鐵芯中磁通密度大,渦流損耗和磁滯損耗大,鐵芯發熱,容易損壞互感器。

    二、霍爾電流傳感器磁飽和問題

    許多霍爾電流傳感器廠家在其技術資料的也將無磁飽和作為霍爾電流傳感器的一個重要優點來宣傳?;魻栯娏鱾鞲衅鞑粫l生磁飽和幾乎是霍爾電流傳感器自應用以來就得到廣泛認可的主要優點之一。

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    事實是不是這樣呢?

    事實上,霍爾電流傳感器包含了非線性的磁芯,就已經決定了霍爾電流傳感器在特定情況下,一定會發生磁飽和!
    與電磁式互感器相比,開環式霍爾電流傳感器磁飽和原因只有一個,就是原邊電流足夠大。

    不會因為電流頻率低導致磁飽和,是霍爾電流傳感器的優點,也是開環式霍爾電流傳感器磁飽和特點。

    相比之下,電磁式互感器也有一個優點,就是二次負荷足夠小時,即便過載較多,也不會發生磁飽和。

    2、閉環式霍爾電流傳感器的磁飽和問題

    開環式霍爾電流傳感器磁飽和問題較簡單,相比之下,閉環式霍爾電流傳感器磁飽和問題似乎不可理解,因為閉環式霍爾電流傳感器正常工作時,磁芯中的磁通為零,零磁通下,自然不會飽和。

    然而,這只能將是在正常工作條件下!

    事實上,即便是電磁式電流互感器或開環式霍爾電流傳感器磁飽和問題都是發生在過載,頻率過低,負荷過大等非正常工作條件下,正常工作條件下,都不會發生磁飽和!

    從閉環式霍爾電流傳感器工作原理可知,零磁通是建立在副邊補償繞組產生的磁場可以抵消原邊導體產生的磁場的前提下。那么,當閉環式霍爾電流傳感器是不是任何情況下都可以維持這個零磁通呢?

    顯然不是!

    A、傳感器未供電的情況下,副邊補償繞組不產生電流,此時,閉環式霍爾電流傳感器相當于一個開環式霍爾電流傳感器,只要原邊電流夠大,就會發生磁飽和。

    B、正常供電,原邊電流過大。這是因為二次補償繞組可以產生的電流畢竟是有限度的,當原邊電流產生的磁場大于副邊補償繞組能夠產生的最大磁場時,磁平衡被打破,磁芯中有磁場通過,原邊電流繼續加大時,磁芯中磁場也隨著增大,原邊電流足夠大時,閉環式霍爾電流傳感器進入磁飽和狀態!

    與電磁式電流互感器及開環式霍爾電流傳感器相比,閉環式霍爾電流傳感器磁飽和現象不易發生,但不等于不會發生,使用不當或長時間過載,也會發生磁飽和。


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