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  4. 霍爾電流傳感器

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    主流電流傳感器原理與應用

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    主流電流傳感器原理與應用

    發布日期:2019-03-13 作者: 點擊:

    市場上的電流傳感器五花八門,大家都聽說過或者用過,但你真的懂電流傳感器嗎?

    電流傳感器就是把大電流轉換為同頻同相的小電流以便于測量或實現隔離。根據不同的變換原理,電流傳感器一般有霍爾效應、磁通門、電磁感應、羅氏線圈(電磁感應原理及安培環路定律)、分流器(歐姆定理)這五種技術。本文只討論主流的傳感器即霍爾效應和磁通門的傳感器。

    基于霍爾效應的電流鉗在鐵芯中加工一個氣隙放置霍爾元件。利用霍爾元件測量氣隙中的磁感應強度,根據控制方式不同,有開環和閉環兩種類型。開環和閉環霍爾型電流鉗都可以測量直流和交流。

    開環霍爾型電流傳感器——直測式

    開環霍爾型使用線性度較好的霍爾元件,霍爾元件輸出電壓正比于被測電流。

    閉環霍爾型電流傳感器——磁平衡原理

    閉環霍爾型使用零磁通技術,鐵芯上有補償線圈。當初級有被測電流在鐵芯中產生磁通時,霍爾元件檢測鐵芯中的磁感應強度,通過負反饋將此誤差電壓轉換為電流驅動補償線圈,抵消鐵芯中的磁通,最終被測電流與補償線圈產生的磁通量大小一致方向相反,通過測量補償線圈的電流即可按照匝數比換算出被測電流。

    閉環霍爾對霍爾元件的線性度依賴較小,鐵芯工作在零磁通下,因此精度比開環的高?;魻栐枰峁┕ぷ麟妷?,因此這兩種電流鉗都要供電,閉環霍爾需要驅動補償線圈耗電更大。

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    開環霍爾型與閉環霍爾型電流傳感器的區別

    帶寬區別:微觀上講,氣隙處的磁場始終在零磁通附近變化,由于磁場變化幅度非常小,變化的頻率非???,因此閉環型電流傳感器具有非??斓捻憫獣r間。實際中,閉環霍爾傳感器的帶寬高達100kHZ左右,開環式的帶寬在10kHZ以下。閉環霍爾傳感器的帶寬比開環霍爾傳感器的高。

    精度區別:傳統開環式霍爾傳感器副邊輸出與磁芯處的磁感應強導磁材質制作而成,非線性和磁滯效應是導致所有高導磁材料的固有特點,因此,開環式霍爾電流傳感器一般線性度較差,且原邊信號在上升和下降過程中副邊輸出不同,導致傳統開環式霍爾傳感器的精度比閉環式霍爾傳感器精度低。隨著技術的發展,開環式霍爾傳感器的精度已經能夠達到閉環式霍爾傳感器的精度。

    磁通門技術的電流傳感器

    利用磁通門技術的電流傳感器,精度優于0.05%,甚至達到12ppm,但是這種類型傳感器非常昂貴并且很脆弱。在使用中一旦未給傳感器供電情況下,通有被測電流,會造成傳感器損壞。

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    關鍵詞:電流傳感器

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