霍尔电流传感器

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霍尔电流传感器的工作原理

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霍尔电流传感器的工作原理

发布日期:2019-06-12 作者: 点击:

霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。如果在输入端通入控制电流IC,当有一磁场B穿过该器件感磁面,则在输出端出现霍尔电势VH。霍尔电势VH的大小与控制电流IC和磁通密度B的乘积成正比。霍尔电流传感器是按照霍尔效应原理制成,对安培定律加以应用,即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场,而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此,使电流的非接触测量成为可能。

霍尔电流传感器的工作原理

它是基于磁平衡式霍尔原理,根据霍尔效应原理,从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic,并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁感应强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向(即霍尔输出端之间),将产生一个电势VH,称其为霍尔电势,其大小正比于控制电流I。与磁感应强度B的乘积。即有式中:K为霍尔系数,由霍尔元件的材料决定;I为控制电流;B为磁感应强度;VH为霍尔电势。

霍尔电流传感器由于具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和无插入损耗等诸多优点,因而被广泛应用于变频器、逆变器、电源、电焊机、变电站、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测的大电流、电压等各个领域中。霍尔传感器需用到直流电源供电才可正常工作,在做产品设计时需要考虑其功率消耗。

霍尔电流传感器.jpg

霍尔电流传感器的优点

1、非接触检测

在进口设备的再改造中,以及老旧设备的技术改造中,显示出非接触测量的优越性;原有设备的电气接线不用丝毫改动就可以测得电流的数值。

2、精度高

使用分流器的弊端是不能电隔离,且还有插入损耗,电流越大,损耗越大,体积也越大,人们还发现分流器在检测高频大电流时带有不可避免的电感性,不能真实传递被测电流波形,更不能真实传递非正弦波型。电流传感器完全消除了分流器以上的种种弊端,且精度和输出电压值可以和分流器做的一样。

3、使用方便

取一只LT100-C型电流传感器,在M端与电源零端串入一只100mA的模拟表头或数字万用表,接上工作电源,将传感器套在电线回路上,即可准确显示主回路0~100A电流值。

4、测量范围广

它可以测量任意波形的电流和电压,如直流、交流、脉冲、三角波形等,甚至对瞬态峰值电流、电压信号也能忠实地进行反映。

5、动态性能好

响应时间快,可小于1us;普通互感器的响应时间为10~20ms。

6、可靠性、灵活性高

平均无故障工作时间长,平均无故障时间>5~10小时。传统的检测元件受规定频率、规定波形,响应滞后等很多因素的限制,不能适应大功率变流技术的发展,应运而产生的新一代霍尔电流电压传感器,以及电流电压传感器与真有效枝AC/DC转换器组合成为一体化的变送器,已成为人们熟知最佳检测模块。另外,电子电力装置向高频化、模块化、组件化、智能化发展,使装置设计者得心应手,这将是电子电力技术史上划时代的根本性变革。

霍尔电流传感器要想得到发展,首先就要提高灵敏度、恶劣条件下的稳定性、降低工作电压、微功耗;其次是敏感元件及其处理电路集成化、小型化;第三必须做到功能多样化,同一种敏感机理的敏感器,引用和融合了电子技术其他分支的相关成熟技术,可形成新功能或复合功能的新型品种;最后要便于组网,传感器捕获的信息便于与其上层、下层机接口和有线或无线传输,以利执行、保存、处理。

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