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霍尔电流传感器与电流互感器的的区别

      电流互感器采用互感原理(电磁传感器原理),只检测交流,无法确定直流,电流互感器由闭合的铁芯和绕组组成。它的一次绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中,因此它经常有线路的全部电流流过,二次绕组匝数比较多、串接在测量仪表和保护回路中以测量设备和保护回路,电流互感器在工作时,它的2次回路始终是闭合的,因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小,电流互感器的工作状态接近短路。一般互感器不需要开启电源,可以直接测量。 输出一般为AC5a或AC1a。

      电流传感器与互感器不同,电流传感器检测电流,交流直流都可以测量,但需要外部电源。检测交流的时候输出为交流,检测直流是输出为直流。电流传感器可以使用多个原理,例如磁平衡、霍尔原理、磁组、分流等。基本功能包括:可以相对于交流电源测量输出信号和输入信号相同波形一致,并根据不同的使用原则测量功能而具有不同的测量特性。通常,电流传感器输出信号与测量的信号波形成正比。电流传感器原理:当原边导线经过电流传感器时,原边电流IP会产生磁力线①,原边磁力线集中在磁芯②周围,内置在磁芯气隙中的霍尔电极③可产生和原边磁力线①成正比的大小仅几毫伏的电压,电子电路④可把这个微小的信号转变成副边电流IS⑤,并存在以下关系式: (1) 其中,IS—副边电流; IP—原边电流; NP—原边线圈匝数; NS—副边线圈匝数; NP/NS—匝数比,一般取NP=1。 电流传感器的输出信号是副边电流IS,它与输入信号(原边电流IP)成正比,IS一般很小,只有100~400mA。如果 输出电流经过测量电阻RM,则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的输出电压信号。电流传感器一般输出50mA或100mA或5V的小信号,也可变送输出4—20mA,便于自动化控制。  

    

    从精确的角度来看,霍尔的电流传感器大于互感器。被测量的电流变形、各种谐波、非正弦波等会对互感器的测量精度产生更大的影响。霍尔的电流传感器影响相对较小。在测量频率范围内,霍尔电流传感器比互感器大。此外,霍尔电流传感器响应速度比互感器快。互感器作为高电压网络检测的主要设备,不仅用于电源测量,还用于继电器保护操作。随着智能网络和高电压网络的出现,电磁转换器以前突出显现了致命缺陷(1)电压愈高绝缘愈困难。随着电力系统电压越来越高,特高压的发展,互感器的设计和制造难以满足要求,因为绝缘问题很难解决。(2)过度响应限制范围小,误差大。随着电力系统容量的增加和电压级别的提高,电磁互感器的工作条件是严格的,特别是在超高压电网中,错误的增加是由于铁芯非周期分量和电流高频组件的饱和度而导致的。(3)尺寸大和成本高。 随着电压级别的提高,无论是油气绝缘层还是SF 6气体绝缘层,电磁互感器绝缘层的大小都会增加,电压级别也会增加。绝缘层结构的复杂性使得生产成本和重量也会增加,重量、运输、安装和维护也会增加。(4)潜在风险。高压电流互感器通常与油绝缘,但油易于燃烧,可能会阻碍设备的安全运行。另外,当电磁互感器离开外部时,另一侧感应出高电压、威胁到人体和设备的安全。(5)辅助负载要求严格。 为了在当前变压器所需的正确级别运行,子负荷不能超过允许的值。在高电压地理位置中心,由于次要信号传输距离而产生更大的干扰,所使用的次要电缆区域变得更大。此外,电磁相互连接受磁共振、电磁干扰、动态限制、带宽限制等等。

高压线.jpg

    霍尔的电流传感器由直测式和磁平衡式组成。直测式电流传感器具有简单的结构、测量精度高和线性高度优势。 可测直流、交流和各种波形的电流。 但受到测量范围和带宽限制。  在应用中,霍尔元件是一个磁场检测器,用于检测磁芯气隙中的磁感应强度。如果当前电流增加,可能会导致磁芯饱和。随着频率的增加,磁芯中的涡流、磁性质量损耗等也会增加。影响测量精度。当然,也可以选择高饱和度磁性材料,来改善这些结果。如将高饱和度的磁芯制成多层磁芯。使用多个霍尔元件进行检测等。 此类电流传感器用于一般用途广,因为它经济实惠且易于使用。磁平衡霍尔电流传感器:增大霍尔组件的输出电压,经过电流的放大,以使补偿线圈生成的磁场与从测量的电流生成的磁场方向相反。如果满足条件IoN1=IsN2,I1 为被测电流,即磁芯中初级绕组中的电流,N1 为初级绕组的匝数,I2 为补偿绕组中的电流,N2为补偿绕组的匝数则磁芯中在这种情况下为0。Io=Is(N2/N1),当达到磁平衡时,由is及匝数比n2/ n 1得到io。 这个平衡是自动确立的动态平衡。建立平衡需要很长时间。 霍尔组件在平衡时处于磁零状态。 磁芯中的磁性强度非常低(最好是0 )、磁芯不会饱和,磁芯中的涡流、磁性质量损耗等也不会产生很大。 能够为高性能磁平衡电流传感器需要选择合适的磁性主体材料和回路组件。将适当的负载电阻连接到霍尔电流传感器输出电路上,形成霍尔电压传感器。霍尔电流传感器的特点是可以实现电流的“无电位”检测。这意味着测量电路可以检测电流,而无需接入由磁场配合的测量电路。 因此,电路输出电路完全隔离。 在检测过程中,被测电路状态与检测电路状态互不影响。 霍尔电流传感器可以检测到从流到100 khz的各种电流(响应时间精心设计制作可高达MHZ级 ),从而将响应时间缩短到1μs。由于这些优势,霍尔的电流传感器被广泛使用。


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