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霍尔直测式电流传感器

  电流传感器基于霍尔磁平衡原理(闭环)和霍尔直测式(开环)两个基本原理。

 电流传感器将大电流转换为同一频率同相位的小电流,实现测量和隔离。 电流传感器根据转换原理,分流(欧姆定理)有霍尔效应、磁通栅极、电磁感应、洛茨线圈(电磁感应原理及安培环规则)、分流五种原理。

   在由霍尔效应产生的电流夹铁芯上设置空气间隙来配置霍尔元件。 使用霍尔元件测量气隙中的磁感应强度,根据控制方式有开环和闭环两种。开放回路和闭合回路型电流钳两者都可测量直流和交流。

 开环电流传感器的原理:从原边电流IP产生的磁通量通过高质量的磁芯集中到磁路中,霍尔元件固定在小空隙中,线性检测磁通量,霍尔元件输出的霍尔电压在实施特殊电路处理后,副边与原边波形一致。


    闭孔型使用零磁通技术,铁心上带有补偿线圈。一旦被测定电流在铁心上产生磁通,霍尔元件检测铁心中的磁感应强度,通过负反馈将该误差电压变换为电流驱动补偿线圈,抵消铁心中的磁通,最终被测定电流与补偿线圈产生的磁通的大小一致的方向相反。本文介绍的是都睿感控科技公司的一款霍尔直测式电流传感器RIHG1

固定穿孔型电流传感器.png


(1)IS -副边电流


 IP -一次侧电流


 NP-1次绕组的圈数


 NS-2次绕组的圈数


 NP/ns -匝数比,一般设为NP = 1。


 电流传感器的输出信号是与输入信号(一次侧电流IP )成比例的二次侧电流is,is通常为100~400 ma。 

 如果输出电流通过测定电阻RM,则可以得到与一次侧电流成正比大小数伏的输出电压信号。。


 标准额定IPN及额定输出电流ISN


 IPN是电流传感器可测量的标准额定值,以有效值显示( a.r.m. s )、IPN的尺寸取决于传感器产品的型号。


 ISN是电流传感器额定输出电流,一般为100~400 ma,根据型号的不同有时会不同。。


 传感供给电压va


 va是电流传感器的供给电压,应在传感器规定的范围内。  超过该范围时,传感器正常动作或可靠性降低,另外,传感器的供给电压va分为正极供给电压va +和负极供给电压va。


 测量范围。


 测量范围是电流传感器能够测量的最大电流值,测量范围一般高于标准额定IPN。


 (2)由于单相供电的传感器的供给电压vapmin是双相供电电压vapmin的2倍,因此请注意测量范围比双相供电的传感器大。

 (3)其中,k = ns/NP。


 需要考虑偏移电流、线性度、温度漂移的影响进行精度计算。


 偏移电流iso


 偏移电流也称为残留电流或残留电流,主要起因于霍尔元件或电子电路中运算放大器的动作状态的不稳定化。电流传感器在生产时、25℃、IP = 0时,调整为偏置电流最小,但传感器在离开生产线时产生一定大小的偏移电流。产品技术手册中记载的精度,正在考虑偏置电流增加的影响。


 线性度


 参照图传感器输出信号(副边电流is )和输入信号(原边电流IP )在测量范围内成比例


 abb公司的电流传感器的直线性优于0.1 %。


 温度漂移。


 偏移电流iso在25℃下计算,空穴电极周边的环境温度发生变化时iso会发生变化。因此,考虑偏移电流iso的最大变化是非常重要的,可以用以下公式计算。。

RIHG1直测式电流分离检测传感器/变送器

 直测式电流切断检测传感器具备固定穿孔型直流电流传感器、开路夹持型直流电流传感器、密封防水夹持型电流传感器。

 固定穿孔型电流传感器

 RIHG1系列直检放大电流传感器是一种高科技模块产品,将先进的主电路和控制电路隔离开来,从直流到100 khz检测正弦和非正弦周期的电流值,副边输出能够正确反映原来的边电流波形。传感器可以根据传感器输出4~20ma、0~20ma、0~5 v、1~5 v等标准计量器信号,或者进行a/d转换后与计算机进行接口。

  传感器/变送器可用于科学研究、实验、军工、热电、建筑、工业、交通、塑料、轻工、钢铁、油田、化学工业、纺织、食品、印刷、电力、铁路、矿山、农业、家庭等,微型计算机监视、交流频率转换调节器、新型变频器、整流器、焊接设备、电源、电源。

 主要特征。

原边与副边高度绝缘;

同时测量交流直流脉冲的电量;

具有良好温度特性。

高可靠性mtbf:3×105 h

薄型化设计、小型化、轻量化;

线性输出、高速响应时间;

采用高级SMT表面安装技术。

优异的长期稳定性、无累积误差

出色的性能/价格比

输入过负荷能力是额定值的10倍

符合标准输入输出的真正有效值AC/DC电压转换器可与微型计算机进行接口。。

 主要用途。

 用于测定、控制、保护1200 v以下电压电平的直流、交流、脉冲、不规则电流。

 工作原理。

 如图所示,根据安培定律,一次侧被测定电流I1n 1产生磁场b 1,磁敏元件直接测定b 1强弱,输出霍尔电压VH,进行线性放大,输出电压信号uo

 图固定穿孔型电流传感器的工作原理图

固定穿孔型电流传感器的工作原理图.png


 通用性能指标

测量精度:±0.2%;±0.5%;±1%;

线性度:±0.5 %×IN;

响应时间: AC型≤200 ms直流型≤100 u s;

温度漂移:摄氏±200 ppm;

追踪速度: di/dt≥50 a/us

工作温度:-25~70℃(工业级)、- 45~70℃(准军事级)、- 55~70℃(军品级)

绝缘分离: (2-6) kv/50hz/1 min;

输出负载能力:0- 650Ω(±15 v、20ma )、

输出负载电阻: 250Ω(转换为5 v )

输出线的传输电阻: 400Ω( 2线)、

输入过载能力: 3倍额定连续、10倍额定10 s、30倍额定1 s


 规格选定

 固定穿孔型电流传感器的规格选型如表所示

霍尔电流传感器外形尺寸图.png

 固定穿孔型电流传感器的规格选定

典型的接线方法

 固定穿孔型电流传感器的代表性接线方法如图所示。

固定穿孔型电流传感器接线方法.png

固定穿孔型电流传感器的接线图


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