开环式及闭环式霍尔电撒播感器事情原理及磁饱和问题
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- 宣布时间：2013/10/31 11:20:12
- 作者：AnyWay中国
一回首电磁式电流互感器磁饱和问题
01磁饱和征象
所谓磁饱和是指电磁式电流互感器铁芯中磁通密度大于饱和磁通密度之后，磁通密度不再因一次电流的增大而增大。
02磁饱和缘故原由
磁通密度为交变量，未爆发磁饱和时，互感器铁芯磁通密度的最大值为：Bm=E2/(4.44*f*N2*S)
式中，E2为二次绕组感应电动势，约即是二次绕组输出电压。N2为二次绕组匝数，S为铁芯截面积。关于牢靠的互感器而言，N2和S为恒定值。
因此，铁芯磁通密度正比于二次电压，反比于电流频率。
二次电压由二次电流和二次负荷配合决议，可见，电磁式电流互感器的磁饱和缘故原由有：
A、一次电流过大，大于额定电流；
B、二次负荷过大，大于额定二次负荷；
C、电流频率过低，低于额定频率。
03磁饱和危害
电流互感器爆发磁饱和后，一次电流与二次电流不再成比例关系，电流互感器不可起到正常的丈量或；ぷ饔，引发清静事故。别的，磁饱和状态下，铁芯中磁通密度大，涡流消耗和磁滞消耗大，铁芯发热，容易损坏互感器。
二霍尔电撒播感器事情原理
霍尔电撒播感器依据事情原理差别分为开环式霍尔电撒播感器和闭环式霍尔电撒播感器。
01开环式霍尔电撒播感器事情原理
开环式霍尔电撒播感器也称：直放式霍尔电撒播感器、直检式霍尔电撒播感器等。
如图1，开环式霍尔电撒播感器由磁芯、霍尔元件和放大电路组成。磁芯有一启齿吻隙，霍尔元件安排于气隙处。当原边导体流过电流时，在导体周围爆发磁场强度与电流巨细成正比的磁场，磁芯将磁力线集聚至气隙处，霍尔元件输出与气隙处磁感应强度成正比的电压信号，放大电路将该信号放大输出，该类传感器通常输出±10V左右的电压信号，也有部分传感器为了增强电磁兼容性，变换为电流信号输出。
图1 开环式霍尔电撒播感器事情原理
02闭环式霍尔电撒播感器事情原理
闭环式霍尔电撒播感器也称：零磁通霍尔电撒播感器、零磁通互感器、磁平衡式霍尔电撒播感器等。
如图2，闭环式霍尔电撒播感器包括磁芯、霍尔元件、放大电路和副边赔偿绕组。与开环式霍尔电撒播感器相比，闭环式霍尔电撒播感器多了副边赔偿绕组，正是副边赔偿绕组，将闭环式霍尔电撒播感器的性能举行了大幅度提升。
图2 闭环式霍尔电撒播感器事情原理
放大电路接受霍尔元件的输出，并放大为电流信号提供应副边赔偿绕组，副边赔偿绕组在磁芯中爆发的磁场与原边电流爆发的磁场在气隙处巨细相等，偏向相反，抵消原边磁场，形成负反响闭环控制电路。
若副边电流过小，爆发的磁场缺乏以抵消原边磁场，放大电路将输出更大的电流，反之，放大电路输出电流减小，从而维持气隙处的磁场平衡。
若原边电流爆发转变，气隙处磁场平衡被破损，负反响闭环控制电路同样会调理副边输出电路，使磁场重新抵达平衡。
宏观上讲，气隙处将一直维持零磁通，坚持磁平衡，这也是零磁通互感器及磁平衡霍尔电撒播感器名称的理由。
03闭环式霍尔电撒播感器与开环式霍尔电撒播感器的主要区别
A、带宽区别
微观上讲，气隙处的磁场始终在零磁通周围转变，由于磁场转变幅度很是小，转变幅度小，转变的频率可以更快，因此，闭环式霍尔电撒播感用具有很快的响应时间。现实的闭环式霍尔电撒播感器带宽通？梢缘执100kHz以上。而开环式霍尔电撒播感器的带宽通常较窄，如：LEM公司的HAZ系列开环式霍尔电撒播感器的带宽在3kHz左右。
B、精度区别
开环式霍尔电撒播感器副边输出与磁芯气隙处的磁感应强度成正比，而磁芯由高导磁质料制作而成，非线性和磁滞效应是所有高导磁质料的固有特点，因此，开环式霍尔电撒播感器一样平常线性度较差，且原边信号在上升和下降历程中副边输出会有差别？肥交舳缛霾ジ衅骶韧ǔＡ佑1%。闭环式霍尔电撒播感器由于事情在零磁通状态，磁芯的非线性及磁滞效应差池输出造成影响，可以获得较好的线性度和较高的精度。闭环式霍尔电撒播感器精度一样平常可达0.2%。
三霍尔电撒播感器磁饱和问题
许多霍尔电撒播感器厂家在其手艺资料的也将无磁饱和作为霍尔电撒播感器的一个主要优点来宣传；舳缛霾ジ衅鞑换岜⒋疟ズ拖招┦腔舳缛霾ジ衅髯杂τ靡岳淳突竦闷毡槿峡傻闹饕诺阒。
事实是不是这样呢？
事实上，霍尔电撒播感器包括了非线性的磁芯，就已经决议了霍尔电撒播感器在特定情形下，一定会爆发磁饱和！
01开环式霍尔电撒播感器的磁饱和问题
下图为所有高导磁质料的典范磁化曲线示意图：
图3 霍尔电撒播感器磁芯的磁化曲线
图中，Oa’为起始非线性段，a’a’’为线性段，a’’a为饱和区。众所周期，为了获取较好的丈量效果，岂论是开环式霍尔电撒播感器，照旧电磁式互感器，都会将磁化曲线中线性度较好的一段作为事情区间；谎灾，只要磁感应强度凌驾线性区域一定的规模，就会爆发磁饱和。
与电磁式互感器相比，开环式霍尔电撒播感器磁饱和缘故原由只有一个，就是原边电流足够大。
不会由于电流频率低导致磁饱和，是霍尔电撒播感器的优点，也是开环式霍尔电撒播感器磁饱和特点。
相比之下，电磁式互感器也有一个优点，就是二次负荷足够小时，即便过载较多，也不会爆发磁饱和。
02闭环式霍尔电撒播感器的磁饱和问题
开环式霍尔电撒播感器磁饱和问题较简朴，相比之下，闭环式霍尔电撒播感器磁饱和问题似乎不可明确，由于闭环式霍尔电撒播感器正常事情时，磁芯中的磁通为零，零磁通下，自然不会饱和。
然而，这只能将是在正常事情条件下！
事实上，即即是电磁式电流互感器或开环式霍尔电撒播感器磁饱和问题都是爆发在过载，频率过低，负荷过大等非正常事情条件下，正常事情条件下，都不会爆发磁饱和！
从闭环式霍尔电撒播感器事情原理可知，零磁通是建设在副边赔偿绕组爆发的磁场可以抵消原边导体爆发的磁场的条件下。那么，当闭环式霍尔电撒播感器是不是任何情形下都可以维持这个零磁通呢？
显然不是！
A、传感器未供电的情形下，副边赔偿绕组不爆发电流，此时，闭环式霍尔电撒播感器相当于一个开环式霍尔电撒播感器，只要原边电流够大，就会爆发磁饱和。
B、正常供电，原边电流过大。这是由于二次赔偿绕组可以爆发的电流事实是有限度的，当原边电流爆发的磁场大于副边赔偿绕组能够爆发的最大磁场时，磁平衡被突破，磁芯中有磁场通过，原边电流继续加大时，磁芯中磁场也随着增大，原边电流足够大时，闭环式霍尔电撒播感器进入磁饱和状态！
与电磁式电流互感器及开环式霍尔电撒播感器相比，闭环式霍尔电撒播感器磁饱和征象不易爆发，但不即是不会爆发，使用不当或长时间过载，也会爆发磁饱和。
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