[其他]霍爾檢測式直流傳感器

無效

• 申請號: 85103142
• 申請日: 1985-04-25
• 公開（公告）號: CN1006005B
• 公開（公告）日: 1989-12-06
• 發明（設計）人: 鄧仲通
• 申請（專利權）人: 華中工學院
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于直流大電流工業測量儀器設備，采用多氣隙磁路結構。多氣隙的工作磁路被套在一層以上的多氣隙屏蔽磁路之中。僅在工作磁路的部分氣隙中放置霍爾元件。本發明所述的儀器其量程可做成從５００Ａ到１，０００，０００Ａ不同等級，結構簡單、輕巧、調試、校驗時僅與現場校驗裝置的電壓輸出比對或與各支路傳感器總加電壓信號比對即可。測量準確度高，線性度，并且幾乎不消耗電能。

本發明屬于直流大電流工業測量儀器設備。

研究霍爾檢測式直流傳感器，已有幾十年的歷史。50年代初期，西德西門子公司首先研制成功這種傳感器。K·Meez，R，Schmid于1957年在ETZ-A，雜志第78卷，第20期734-736頁上介紹過這種傳感器，精度為0.2%，但特別笨重（100KA的傳感器重達1800公斤）。60年代和70年代初期，蘇聯和我國也先后研制成功這種傳感器。蘇聯的“電工技術”雜志42卷，1971年第3期37～41頁上談到霍爾檢測式直流傳感器的改進問題，它采用了多氣隙磁路結構，使得體積、重量都有所下降，但犧牲了精度（0.5%），還是比較笨重，且制造工藝復雜，對霍爾元件要求過于苛刻，價格特別昂貴。

本發明的任務是在技術上解決測量準確度和傳感器的體積和重量之間的矛盾，使傳感器做到不受量程限制，為工業現場大電流的測量提供一種結構簡單的，適用的直流大電流計量儀器設備。

本發明所說的儀器采用多氣隙磁路結構，如圖1所示。并僅在工作磁路（3）的部分氣隙中放置霍爾元件，所說的多氣隙工作磁路（3）被套在作磁屏蔽用的一層或多層多氣隙屏蔽磁路（2）中。在多氣隙工作磁路（3）與多氣隙屏蔽磁路（2）之間有一定的間隙（4），其間隙（4）的大小可按本儀器所需測定的電流等級而確定。工作磁路（3）是由若干段鐵芯（7）拼接而成，其鐵芯段與鐵芯段之間的氣隙（1）間距按氣隙中通過的磁通能均勻分布設計。工作磁路（3）的鐵芯（7）橫切面尺寸和長度可設計并制造成能適用于各種不同量程的通用形式。磁路拐角處（8）的鐵芯可以用L型的成型鐵芯，也可以用兩段直的鐵芯拼接而成。所說的多氣隙屏蔽磁路（2）也為多段拼接而成，其氣隙的位置可與工作磁路（3）氣隙位置錯開。屏蔽磁路（2）的厚度可以為3～50毫米。本發明所說的儀器其量程可做成從500安培到1，000，000安培不同等級。增大或減小量程可通過增加或減少鐵芯（7）的段數和氣隙（1）的長短來實現。用工作磁路外套一個多氣隙屏蔽磁路的結構所做的霍爾檢測式直流傳感器可有效地降低雜散磁場和漏磁通對工作磁路的影響，因為，該多氣隙屏蔽磁路在任何情況下都不會飽和，因此它總是具有良好的磁屏蔽效果，對雜散磁場而言是一種有效的衰減器，而對工作磁路中的磁壓降沒有任何防害，它對工作磁路只相當于一條并聯磁路。若霍爾元件的放置是對稱分布的，可進一步降低上述磁場對測量準確度的影響。

本發明由于只在部分氣隙中放置霍爾元件，因而待測電流Ix與霍爾元件輸出電壓之間的關系可近似地表示為：

式中：n₁為霍爾元件總數;L₀₁為工作磁路氣隙的長度;K為第1個霍爾元件的靈敏度;I₁為第1個霍爾元件的控制電流;E為第1個霍爾元件輸出電勢。

當穿越傳感器窗口（5）的導電母排（6）尺寸以及與窗口（5）的相對位置固定后，G便為一常量。實驗室條件下進行測試時，要求輸出電壓與待測電流成線性關系。現場調試可直接應用校驗裝置的電壓輸出信號進行對比，也可以先把各支路傳感器校準，然后把它們總加起來獲得總電壓信號，再用此信號進行比對。

本發明采用差動求和放大器將各個霍爾元件的輸出電壓總加起來獲得與待測電流成比例的輸出信號，其輸出電壓可表示為：

其中R₁為差動求和放大器的等效輸入電阻;R₁為反饋電阻。

本發明與現有技術相比，具有結構簡單、輕巧、安裝、使用、維修方便;并且有測量準確度高;線性度好;幾乎不消耗電能（以100KA為例，本傳感器的耗電量僅為零磁通互感器的）等性能上的優點;此外，本發明幾乎不受量程上的限制。

表一為本發明與已有的同類技術綜合比對的情況。