CN102866282A

CN102866282A - 零磁通霍尔大电流传感器的结构

Info

Publication number: CN102866282A
Application number: CN2012103350065A
Authority: CN
Inventors: 王林森; 王付胜
Original assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Current assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: CN102866282B

Abstract

本发明公开了一种霍尔零磁通大电流传感器的结构，包括有上半部结构、下半部结构、连接部结构，连接部结构包括有相同的上安装板、下安装板，上半部结构包括有两块叠加的铝板，上部的铝板的两端分别开有圆孔，下部的铝板的四周设有多个与上安装板上的攻丝孔一对应的攻丝孔三，下部的铝板与两个上安装板通过穿过攻丝孔一、攻丝孔三的螺钉固定，下半部结构包括有U形铝板，U形铝板的两个顶端的四周分别设有与下安装板上的攻丝孔二对应的攻丝孔四，U形铝板的两个顶端与两个下安装板通过穿过攻丝孔二、攻丝孔四的螺钉固定，上安装板、下安装板通过穿过挂耳上的孔的螺栓紧固。通过本发明的结构模式，通过调整中间的连接机构，非常容易调整磁芯的位置。

Description

零磁通霍尔大电流传感器的结构

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体涉及一种霍尔零磁通大电流传感器的结构。

背景技术

霍尔零磁通传感器的基本原理：原边电流I₁所产生的磁场，被通过副边二次线圈的电流I₂产生的磁场所补偿，使得霍尔器件始终处于零磁通的工作状态。当传感器原副边匝数确定后，通过测量副边电流I₂就可以精确的计算出原边电流I₁。

市场上的霍尔零磁通霍尔双向电流传感器，其控制器基于模拟电路设计的，传感器在测量电流时，晶体管导通，并输出一定的电流值来补偿一次回路电流产生的磁场。晶体管导通时工作在线性放大区，有较大的输出阻抗，流过电流时晶体管会产生热量。一般电流传感器，有固定的匝比数，测量小电流时二次补偿电流值较小，晶体管的功耗低。可是在超过20KA大电流情况下，付边补偿线圈的电流就会很大，达到安培量级，这时晶体管的功耗非常大，几十瓦到百瓦都有可能，这么大的管耗在设计散热的时候，仅仅靠风冷就会非常难。另外，在大电流情况下，为了抵消一次电流的磁通势使传感器磁芯在零磁通状态下。采取的方法一个是增加二次补偿电流或者增加补偿线圈的匝数，这两种方法的最终都是要求提高控制器的电压等级。可一旦电压等级提升，传感器电路的功率输出采用推挽结构，晶体管需要“P”“N”结互补，在高电压和输出电流的限制下，基本无法选型。

综上，晶体管的大功耗散热和电压等级高选型难的问题直接限制了模拟量控制器在大电流场合下的应用，目前市场上至今没有“霍尔零磁通大电流传感器”。

ITER电源的直流测试平台和ITER PF电源系统需要量程为35KA的大电流双极性传感器。新型光纤式电流传感器可以测量大电流，不过其测量快速电流信号时会出现信号滞后现象，影响到控制系统稳定性；价格昂贵，45KA以下量程的传感器的价格45万人民币，ITER电源装置需要很多电流传感器，若全部采购光纤电流传感器，成本是相当高的。

发明内容

为了满足ITER电源的直流测试平台和ITER PF电源系统需要，本发明提供了一种量程为35KA的霍尔零磁通大电流传感器的结构。

本发明采用的技术方案是：

一种霍尔零磁通大电流传感器的结构，其特征在于：包括有上半部结构、下半部结构、连接部结构，所述的连接部结构包括有相同的上安装板、下安装板，所述的上安装板、下安装板的中间分别开有一个正方形孔洞作为磁芯安装孔，所述的磁芯安装孔的尺寸略大于磁芯截面，上安装板的下表面上设有数个圆形定位凸台，下安装板的上表面上设有数个与圆形定位凸台配合的圆形定位凹坑，所述的上安装板、下安装板的前端和后端分别设有两个挂耳，上安装板上的挂耳与下安装板上的挂耳位置相同，所述的上安装板、下安装板的四周分别设有多个攻丝孔一、攻丝孔二，攻丝孔一的方向与磁芯安装孔的方向垂直；所述的上半部结构包括有两块叠加的铝板，上部的铝板的两端分别开有一个孔，下部的铝板的两端的下表面分别固定一个连接部结构的上安装板，下部的铝板的四周设有多个与上安装板上的攻丝孔一对应的攻丝孔三，下部的铝板与两个上安装板通过穿过攻丝孔一、攻丝孔三的螺钉固定；所述的下半部结构包括有一个U形铝板，U形铝板的两个顶端的四周分别设有与下安装板上的攻丝孔二对应的攻丝孔四，U形铝板的两个顶端与两个下安装板通过穿过攻丝孔二、攻丝孔四的螺钉固定；所述的上安装板、下安装板上的挂耳均伸出上半部结构、下半部结构，安装有上安装板的上半部结构置于安装有下安装板的下半部结构上，上半部结构与下半部结构通过穿过挂耳上的孔的螺栓紧固在一起。

所述的上半部结构的上部的铝板的两端分别开有一个圆孔，圆孔中安装有冷却风扇。

本发明的工作原理：

由于实际运用中被测母排的都是焊接连接而成，传感器是套在被测母排外围的。在传感器的安装过程中，不可能断开母排或回路来安装传感器，所以在设计过程中采用了“HALF”这样的结构形式，将传感器制作成上下各半的结构形式，这样就很容易就能将传感器安装在被测母排上。

本发明的优点是：

通过本发明的结构模式，通过调整中间的连接机构，非常容易调整磁芯的位置，使磁芯在安装过程中，易于居中，不会形成较大偏移，非常好的解决了测量大电流时传感器体积大，造成磁芯安装过程中各点的气隙间距长短不一造成传感器的测量精度的问题。

附图说明

图1为本发明的上半部结构的示意图。

图2为本发明的下半部结构的示意图。

图3为本发明的上安装板的结构示意图。

图4为本发明的下安装板的机构示意图。

图5为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，一种霍尔零磁通大电流传感器的结构，包括有上半部结构、下半部结构、连接部结构，连接部结构包括有相同的上安装板1、下安装板2，上安装板1、下安装板2的中间分别开有一个正方形孔洞作为磁芯安装孔3，磁芯安装孔3的尺寸略大于磁芯截面，上安装板1的下表面上设有数个圆形定位凸台4，下安装板2的上表面上设有数个与圆形定位凸台4配合的圆形定位凹坑5，上安装板1、下安装板2的前端和后端分别设有两个挂耳6，上安装板1上的挂耳6与下安装板2上的挂耳6位置相同，上安装板1、下安装板2的四周分别设有多个攻丝孔一7、攻丝孔二8，攻丝孔一7的方向与磁芯安装孔的方向垂直；上半部结构包括有两块叠加的铝板，上部的铝板9的两端分别开有一个圆孔10，下部的铝板11的两端的下表面分别固定一个连接部结构的上安装板1，下部的铝板11的四周设有多个与上安装板1上的攻丝孔一7对应的攻丝孔三12，下部的铝板11与两个上安装板1通过穿过攻丝孔一7、攻丝孔三12的螺钉固定；下半部结构包括有一个U形铝板13，U形铝板13的两个顶端的四周分别设有与下安装板2上的攻丝孔二8对应的攻丝孔四14，U形铝板13的两个顶端与两个下安装板1通过穿过攻丝孔二8、攻丝孔四14的螺钉固定；上安装板1、下安装板2上的挂耳6均伸出上半部结构、下半部结构，安装有上安装板1的上半部结构置于安装有下安装板2的下半部结构上，上半部结构与下半部结构通过穿过挂耳6上的孔的螺栓紧固在一起。

传感器的上半部结构、下半部结构固定连接后围成的结构内部安装有传感器的磁芯、霍尔原件、二次补偿线圈以及内部接线。同样在下半部结构内也需要安装磁芯和二次补偿线圈。上半部结构安装传感器的核心部件控制器，两边各开圆孔用来安装风扇冷却。这样通过采用上下两部分“HALF”结构，套在被测母排的外围并通过连接部结构连接在一起。

Claims

1.一种霍尔零磁通大电流传感器的结构，其特征在于：包括有上半部结构、下半部结构、连接部结构，所述的连接部结构包括有相同的上安装板、下安装板，所述的上安装板、下安装板的中间分别开有一个正方形孔洞作为磁芯安装孔，所述的磁芯安装孔的尺寸略大于磁芯截面，上安装板的下表面上设有数个圆形定位凸台，下安装板的上表面上设有数个与圆形定位凸台配合的圆形定位凹坑，所述的上安装板、下安装板的前端和后端分别设有两个挂耳，上安装板上的挂耳与下安装板上的挂耳位置相同，所述的上安装板、下安装板的四周分别设有多个攻丝孔一、攻丝孔二，攻丝孔一的方向与磁芯安装孔的方向垂直；所述的上半部结构包括有两块叠加的铝板，上部的铝板的两端分别开有一个孔，下部的铝板的两端的下表面分别固定一个连接部结构的上安装板，下部的铝板的四周设有多个与上安装板上的攻丝孔一对应的攻丝孔三，下部的铝板与两个上安装板通过穿过攻丝孔一、攻丝孔三的螺钉固定；所述的下半部结构包括有一个U形铝板，U形铝板的两个顶端的四周分别设有与下安装板上的攻丝孔二对应的攻丝孔四，U形铝板的两个顶端与两个下安装板通过穿过攻丝孔二、攻丝孔四的螺钉固定；所述的上安装板、下安装板上的挂耳均伸出上半部结构、下半部结构，安装有上安装板的上半部结构置于安装有下安装板的下半部结构上，上半部结构与下半部结构通过穿过挂耳上的孔的螺栓紧固在一起。

2.根据权利要求1所述的霍尔零磁通大电流传感器的结构，其特征在于：所述的上半部结构的上部的铝板的两端分别开有一个圆孔，圆孔中安装有冷却风扇。