工業(yè)場(chǎng)合電力應(yīng)用廣泛,對(duì)電流的測(cè)量必不可少,因此在很多領(lǐng)域均用到電流傳感器測(cè)量器件用于測(cè)量電流。
基于不同原理有不同類(lèi)型的電流傳感器。對(duì)于不同的被測(cè)電流的類(lèi)型,有不同類(lèi)型的傳感器(原理不同)對(duì)應(yīng),比如測(cè)量純交流(通常的市電)還是以互感器為主,既經(jīng)濟(jì)又可靠,精度也能保證。如果被測(cè)的交流電流非常大,那么羅氏線圈(Rogowski Coil)則有著明顯的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于測(cè)量直流來(lái)說(shuō),我們經(jīng)常用到的是基于霍爾原理的電流傳感器。
霍爾原理的電流傳感器應(yīng)用非常廣泛,自上個(gè)世紀(jì)末開(kāi)始流行,國(guó)內(nèi)的通訊電源開(kāi)始采用來(lái)自于國(guó)外技術(shù)的霍爾電流傳感器,得到了很好的應(yīng)用效果,此后國(guó)內(nèi)供應(yīng)廠商也如雨后春筍般涌現(xiàn)。柏艾斯初創(chuàng)于2004年,技術(shù)源于于歐洲,經(jīng)過(guò)大量的技術(shù)創(chuàng)新,形成了自己的風(fēng)格,和自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。
表1 各種測(cè)量方法性能對(duì)比
在一般工業(yè)場(chǎng)合,霍爾原理的應(yīng)用最為普遍,其他原理我公司只涉及到一部分,比如磁通門(mén)、羅氏線圈,互感器(電流變壓器)、分流器等,對(duì)于光纖電流測(cè)量和xMR測(cè)量本公司沒(méi)有進(jìn)行深入的研究。因此我們僅對(duì)霍爾開(kāi)環(huán)原理和閉環(huán)原理進(jìn)行展示和討論。
霍爾開(kāi)環(huán)原理比較簡(jiǎn)單,通過(guò)霍爾元器件,直接感測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng),放大輸出即可,即Ip->H->B->Vh->Vout這樣的簡(jiǎn)單邏輯。
閉環(huán)霍爾原理是在開(kāi)環(huán)霍爾的基礎(chǔ)上增加了反饋線圈(二次補(bǔ)償線圈),使得磁芯中的磁通保持在零磁通狀態(tài),所以閉環(huán)霍爾電流傳感器也叫作零磁通電流傳感器或者磁平衡電流傳感器(當(dāng)然,只要屬于閉環(huán)反饋原理的電流傳感器,其磁芯均為零磁通或磁平衡狀態(tài)),其原理圖如下:
其邏輯是:Ip->H->B->Vh->Vout->Is->B=0??梢?jiàn)磁芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終保持為零,二次線圈的輸出電流Is大小為Ip/N,嚴(yán)格按照匝數(shù)比輸出,比如1000A閉環(huán)電流傳感器輸出電流為1000A/5000,輸出為200mA (按照1:5000的匝數(shù)比輸出)。
這種閉環(huán)反饋的原理,可以使磁芯始終工作在零磁通的狀態(tài),也就是其磁感應(yīng)強(qiáng)度始終為零。應(yīng)用這種閉環(huán)反饋原理,基于磁通門(mén)或AMR,GMR,TMR的磁阻電流傳感器也能取得同樣的效果。
對(duì)于開(kāi)環(huán)霍爾來(lái)說(shuō),由于工藝簡(jiǎn)單,在直流測(cè)量的場(chǎng)合比較適用,但對(duì)于要求精度較高或反應(yīng)時(shí)間較高的場(chǎng)合,就有些力不從心,這時(shí)閉環(huán)原理的霍爾電流傳感器就有了用武之地。又因?yàn)殚]環(huán)霍爾的輸出只與匝數(shù)比相關(guān),體積上可以做的很大,電流范圍可以非常大,比如在煉鋁工廠、電鍍工廠,可能需要幾十萬(wàn)安培的電流測(cè)量,這時(shí)閉環(huán)霍爾就非常適用,其精度、可靠性等均能得到保證。
從安裝形式上,霍爾電流傳感器可以分為PCB式安裝、盤(pán)式固定安裝。
從電流范圍上來(lái)講從2A—10KA均有對(duì)應(yīng)產(chǎn)品。
從開(kāi)口形式上來(lái)分,有開(kāi)口的(Split Core)也有閉口的(Solid Core)。
從精度上來(lái)說(shuō),開(kāi)環(huán)霍爾1%精度,閉環(huán)霍爾0.5%精度。
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