[發明專利]電流測量傳感器

有效

• 申請號: 00808302.9
• 申請日: 2000-01-19
• 公開（公告）號: CN1353818A
• 公開（公告）日: 2002-06-12
• 發明（設計）人: T·普尼奧克;G·約德爾;H·沃爾尼
• 申請（專利權）人: AEG低壓技術股份有限兩合公司
• 主分類號: G01R15/20
• 分類號: G01R15/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄭立柱,張志醒

本發明涉及電流測量傳感器，其用于在具有直到幾kV的額定電壓的能量分配設備中電位分離地測量較高的直流電流。例如可以在直流快速開關的過流繼電器中使用這個測量傳感器。

到目前為止，分流緩沖放大器、具有鐵氧體磁芯和霍爾傳感器的測量裝置以及LEM變換器用于電流的測量。可是這些已知的裝置有顯著的缺點。

例如在借助于分流電阻的電流測量的情況下必須測量的電流通過測量電阻傳導，并且測量通過電流引起的電壓降。通過這種形式的測量消耗不必要的能量，這有助于開關環境的變暖。此外這個電流測量裝置必要地集成在必須測量的回路中，由此本身影響必須測量的電流，因此按分流電阻的數值或多或少地篡改了測量。此外按照這種方式在高電壓的情況下電位分離的測量是不可能的。

在LEM變換器中圍繞導體布置鐵氧體磁芯，測量其電流。圍繞這個鐵氧體磁芯布置一個第二線圈，通過該線圈如此控制電流，引起的磁場調準到零。按照這種方式雖然能夠電位分離地測量，可是這種方式測量的費用是高的。

借助于霍爾傳感器在利用霍爾效應的情況下相對有利地測量磁場。霍爾傳感器產生正比于磁場的電壓，該磁場作用于霍爾傳感器。依賴于應用的材料不同強度地出現這個霍爾效應，最有益的是由半導體形成的霍爾傳感器。通過霍爾傳感器因此可以測量磁場，該磁場是通過流經導體的電流感應的。按這種方式實現電位分離的電流測量。

可是由于在測量時通過霍爾傳感器產生的電壓是低的，并且在正常條件下磁場遭受外部影響，磁場的放大是必須的，在通常情況下通過鐵氧題磁芯實現這個放大。可是在這個裝置中根據應用的鐵氧體磁芯的飽和關系出現非線性。這導致這個缺點，僅僅在確定限制的范圍內可以足夠準確地測量電流，可是在這個范圍之外根據飽和關系測量的電流顯著偏離實際電流。此外根據鐵氧體磁芯的這個測量裝置的費用是相對高的。

概括起來根據技術狀況該裝置具有這個缺點，根據飽和關系出現非線性，該裝置僅僅具有有限的耐壓強度，該裝置引起相對高的費用并且此外具有高的本身消耗。

因此本發明基于這個任務，建立一個價格便宜的電流測量傳感器，其電位分離地檢測電流值，擁有足夠的準確性并且具有廣泛的抗干擾性。

通過在附上的權利要求1中闡述的電流測量傳感器解決這個任務。也就是說，根據本發明的電流測量傳感器具有至少二個布置在導體上的霍爾傳感器。如此布置該霍爾傳感器，即其數值上相同地檢測通過流經導體的電流產生的磁場以及數量上相同地檢測干擾場，并且以分別不同的符號檢測或者磁場或者干擾場。

在從屬權利要求中闡述了另外的擴展。

與此相應或者通過加法或者通過減法放大電流測量值，可是消除了根據外部的干擾影響的干擾場。

通過根據本發明的電流測量傳感器以有益的方式實現，可以成本低地實施電流值檢測，因為不需要附加的鐵氧體磁芯。對此可以實現廣泛的抗干擾性以及高的絕緣電壓。

根據本發明按這種方式在直流范圍內可以獲得適合于簡單的電子釋放器的電流測量傳感器，該傳感器對于直到4kV的直流電壓電位分離地檢測電流值。

下面根據實施例參考附圖詳細說明本發明。圖示：

圖1指出了具有根據第一實施例、安裝在線路上的電流測量傳感器的過電流繼電器的圖解描述，

圖2指出了根據詳細指出電流測量傳感器的圖1的說明的放大的局部圖，

圖3指出了根據第二實施例的電流測量傳感器，

圖4指出了根據第一或第二實施例的電流測量傳感器的求值電路的方框圖，和

圖5指出了根據第三實施例、具有四個霍爾傳感器的電流測量傳感器的求值電路的方框圖。

圖1指出了根據第一實施例的過電流繼電器的圖解描述。過電流繼電器具有基本開關BS和消弧系統LS，可是對這個實施例其準確功能是不重要的，因此取消其準確說明。

在線路2上安裝一個電流測量傳感器SMA。這個電流測量傳感器SMA以表面場測量的原理或者霍爾效應為基礎。

這個根據第一實施例的電流測量傳感器SMA在圖2中詳細說明。對此二個霍爾傳感器1a和1b彼此相對地布置在導體2的一部分上。

應用二個霍爾傳感器1a和1b，因為磁場是相對弱的，并且由于環境的干擾影響、也就是說干擾場干擾該磁場。為了消除這個外部的干擾影響如此布置這二個霍爾傳感器1a和1b，即二個霍爾傳感器相同地測量由于電流通過產生的磁場的數值，可是以彼此相反的符號分別測量磁場。如果由流經導體2的電流產生的磁場的數值是B，則霍爾傳感器1a例如測量磁場+B，而霍爾傳感器1b測量磁場-B。