[其他]霍爾檢測(cè)式直流傳感器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85103142
• 申請(qǐng)日: 1985-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1006005B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧仲通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中工學(xué)院
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于直流大電流工業(yè)測(cè)量?jī)x器設(shè)備，采用多氣隙磁路結(jié)構(gòu)。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(fā)明所述的儀器其量程可做成從５００Ａ到１，０００，０００Ａ不同等級(jí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧、調(diào)試、校驗(yàn)時(shí)僅與現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置的電壓輸出比對(duì)或與各支路傳感器總加電壓信號(hào)比對(duì)即可。測(cè)量準(zhǔn)確度高，線性度，并且?guī)缀醪幌碾娔堋?/p>

本發(fā)明屬于直流大電流工業(yè)測(cè)量?jī)x器設(shè)備。

研究霍爾檢測(cè)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(yè)上介紹過(guò)這種傳感器，精度為0.2%，但特別笨重（100KA的傳感器重達(dá)1800公斤）。60年代和70年代初期，蘇聯(lián)和我國(guó)也先后研制成功這種傳感器。蘇聯(lián)的“電工技術(shù)”雜志42卷，1971年第3期37～41頁(yè)上談到霍爾檢測(cè)式直流傳感器的改進(jìn)問(wèn)題，它采用了多氣隙磁路結(jié)構(gòu)，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(fù)雜，對(duì)霍爾元件要求過(guò)于苛刻，價(jià)格特別昂貴。

本發(fā)明的任務(wù)是在技術(shù)上解決測(cè)量準(zhǔn)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(yè)現(xiàn)場(chǎng)大電流的測(cè)量提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的，適用的直流大電流計(jì)量?jī)x器設(shè)備。

本發(fā)明所說(shuō)的儀器采用多氣隙磁路結(jié)構(gòu)，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(shuō)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(cè)定的電流等級(jí)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(guò)的磁通能均勻分布設(shè)計(jì)。工作磁路（3）的鐵芯（7）橫切面尺寸和長(zhǎng)度可設(shè)計(jì)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(shuō)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(cuò)開(kāi)。屏蔽磁路（2）的厚度可以為3～50毫米。本發(fā)明所說(shuō)的儀器其量程可做成從500安培到1，000，000安培不同等級(jí)。增大或減小量程可通過(guò)增加或減少鐵芯（7）的段數(shù)和氣隙（1）的長(zhǎng)短來(lái)實(shí)現(xiàn)。用工作磁路外套一個(gè)多氣隙屏蔽磁路的結(jié)構(gòu)所做的霍爾檢測(cè)式直流傳感器可有效地降低雜散磁場(chǎng)和漏磁通對(duì)工作磁路的影響，因?yàn)椋摱鄽庀镀帘未怕吩谌魏吻闆r下都不會(huì)飽和，因此它總是具有良好的磁屏蔽效果，對(duì)雜散磁場(chǎng)而言是一種有效的衰減器，而對(duì)工作磁路中的磁壓降沒(méi)有任何防害，它對(duì)工作磁路只相當(dāng)于一條并聯(lián)磁路。若霍爾元件的放置是對(duì)稱分布的，可進(jìn)一步降低上述磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響。

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

式中：n₁為霍爾元件總數(shù);L₀₁為工作磁路氣隙的長(zhǎng)度;K為第1個(gè)霍爾元件的靈敏度;I₁為第1個(gè)霍爾元件的控制電流;E為第1個(gè)霍爾元件輸出電勢(shì)。

當(dāng)穿越傳感器窗口（5）的導(dǎo)電母排（6）尺寸以及與窗口（5）的相對(duì)位置固定后，G便為一常量。實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要求輸出電壓與待測(cè)電流成線性關(guān)系。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試可直接應(yīng)用校驗(yàn)裝置的電壓輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，也可以先把各支路傳感器校準(zhǔn)，然后把它們總加起來(lái)獲得總電壓信號(hào)，再用此信號(hào)進(jìn)行比對(duì)。

本發(fā)明采用差動(dòng)求和放大器將各個(gè)霍爾元件的輸出電壓總加起來(lái)獲得與待測(cè)電流成比例的輸出信號(hào)，其輸出電壓可表示為：

其中R₁為差動(dòng)求和放大器的等效輸入電阻;R₁為反饋電阻。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧、安裝、使用、維修方便;并且有測(cè)量準(zhǔn)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?jī)H為零磁通互感器的）等性能上的優(yōu)點(diǎn);此外，本發(fā)明幾乎不受量程上的限制。

表一為本發(fā)明與已有的同類技術(shù)綜合比對(duì)的情況。