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- 霍爾電流傳感器磁飽和原理
- 來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2017/3/7
霍爾電流傳感器包括開環(huán)式和閉環(huán)式兩種。
1、開環(huán)式霍爾電流傳感器也稱直放式霍爾電流傳感器,其工作原理如下圖:
當(dāng)原邊電流IP流過一根長導(dǎo)線時,在環(huán)形磁芯中產(chǎn)生一磁場,這一磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比,產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi),通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出,其輸出電壓VS按比例的反映原邊電流IP。
由于環(huán)形磁芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度與原邊電流成正比,只要原邊電流足夠大,環(huán)形磁芯必然飽和。
2、閉環(huán)式霍爾電流傳感器也稱零磁通互感器或磁平衡電流傳感器,其工作原理如下圖:
原邊電流Ip在磁芯中所產(chǎn)生的磁場通過副邊補(bǔ)償線圈電流所產(chǎn)生的磁場進(jìn)行補(bǔ)償,從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài),其補(bǔ)償電流Is按比例的反映原邊電流Ip。 具體工作過程為:當(dāng)主回路有一電流通過時,在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被磁芯聚集并感應(yīng)到霍爾器件上,所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動功率管并使其導(dǎo)通,從而獲得一個補(bǔ)償電流Is。這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場,該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反,因而補(bǔ)償了原來的磁場,使霍爾器件的輸出逐漸減小。當(dāng)與Ip與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場相等時,Is不再增加,這時的霍爾器件起到指示零磁通的作用,此時可以通過Is來測試Ip。當(dāng)Ip變化時,平衡受到破壞,霍爾器件有信號輸出,即重復(fù)上述過程重新達(dá)到平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。一旦磁場失去平衡,霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)功率放大后,立即就有相應(yīng)的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進(jìn)行補(bǔ)償。從磁場失衡到再次平衡,所需的時間理論上不到1μs,這是一個動態(tài)平衡的過程。
因此,從宏觀上看,次級的補(bǔ)償電流安匝數(shù)在任何時間都與初級被測電流的安匝數(shù)相等。
閉環(huán)式霍爾電流傳感器正常工作時,其一次繞組和二次繞組的磁通互相抵消,達(dá)到磁平衡,磁芯中的實(shí)際磁通為零。但是,這只是理想情況。實(shí)際的傳感器,由電子電路構(gòu)成的二次繞組的輸出電流能力總是有限的,當(dāng)一次過載時,若二次輸出受限,實(shí)際輸出電流比理論電流小,磁平衡被打破,只要一次電流繼續(xù)增大,鐵芯就會飽和。
不論是哪種霍爾電流傳感器,磁芯發(fā)生磁飽和后,可能導(dǎo)致剩磁,而霍爾傳感器的輸出與磁芯的磁通有關(guān),因此,磁飽和后的霍爾電流傳感器,在一次沒有輸入的情況下,也會有一定直流信號的輸出。
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