CN220872555U - 一种霍尔式电流检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电流检测设备技术领域，具体公开了一种霍尔式电流检测装置，包括包括载流体、磁铁、导磁体和电极，所述磁铁设有两个，两个磁铁分别设于载流体的上端面和下端面，并使得两个磁铁之间的磁力线穿过载流体，所述电极设有两个，且两个电极分别设于载流体平行设置的两个侧面，所述导磁体为U型并将磁铁、载流体包裹在导磁体的U型槽内。本专利的目的在于解决现有的电流检测装置采用霍尔半导体原件直接检测电流，容易受到周围磁长干扰，导致电流检测结果不准确的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电流检测设备技术领域，特别涉及一种霍尔式电流检测装置。
背景技术
电流检测装置通常用于电力传动系统中，如电机、变压器、电力电容器等设备中，以监测电流的变化和异常情况，从而确保设备的正常运行和安全性。
现在的电流检测零部件一般是电阻式，通常使用一个电阻器来测量电流，电流通过电阻器时会产生电压，根据电压和电阻值可以计算出电流；电阻式最大的问题是要消耗电流回路的电压，且在通常使用一个电阻器来测量电流，电流通过电阻器时会产生电压，根据电压和电阻值可以计算出电流。其次是钳流表式，通过检测导线外围的磁场，进而计算出通过导线的电流，一般用在电流非常大的强电领域，而且钳流表式的问题是体积大电路复杂；还有一种直接使用霍尔半导体原件检测电流，采用这种方式检测时，霍尔半导体容易受到周围磁场的干扰，导致电流检测结果不准确。
发明内容
针对现有技术不足，本发明解决的技术问题是提供一种霍尔式电流检测装置，解决现有的电流检测装置采用霍尔半导体原件直接检测电流，容易受到周围磁长干扰，导致电流检测结果不准确的问题。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是:一种霍尔式电流检测装置，包括载流体、磁铁、导磁体和电极，所述磁铁设有两个，两个磁铁分别设于载流体的上端面和下端面，并使得两个磁铁之间的磁力线穿过载流体，所述电极设有两个，且两个电极分别设于载流体平行设置的两个侧面，所述导磁体为U型并将磁铁、载流体包裹在导磁体的U型槽内。
本方案产生的技术原理是：当载流体内有电流流过时，则电流离子在永磁铁磁力的洛伦兹力作用下向载流体一侧的电极运动，此时与载流体侧壁连接的两个电极之间产生一个电场，电场也在电流离子上产生一个电场力，当离子所受电场力的大小与离子所受洛伦兹力的大小相等时，离子进入一个平衡态。由于磁场大小不变，载流体内电场的大小与流过载流体的电流成正比，电流越大，两个电极之间的电位差越大。当电流为零时，两个电极的电位差为零。通过计算载流体有效体积，恒定磁场的大小和两个电机之间的电压差即可计算出载流体内流过的电流。
本方案产生的有益效果是：1、本方案相对电阻式检流，可以消除电阻分压，产生热量，并影响检测精度的问题；本方案相对钳流表式检流，可以精确检验出弱电流；本方案相对霍尔式半导体原件检流，可以承受更大的电流。2、本方案通用于强电和弱电检流，原理不变，通过采用规格的载流体和永磁体可以覆盖强电环境和弱电环境。3、本方案不依靠欧姆定律测量电流，因此无需检流电阻，载流体可以由超导体组成，可以将检测电流对信号的影响降到最低。同时可以通过预设电磁铁的磁场大小和载流体的几何形状精确检测非常小的电流和非常大的电流。
进一步，所述磁铁为永磁铁，位于载流体上端面的永磁铁的N极靠近载流体，位于载流体下端面的永磁铁的S极靠近载流体。使得永磁铁的磁力线从上至下穿管载流体。
进一步，所述磁铁为电磁铁，电磁铁包括两个导磁板，以及设于两个导磁板之间的线圈，线圈电连接有直流电源。通过改变对线圈施加的直流电的电流大小，将霍尔式电流检测装置就升级成为了增益可调的一种霍尔式电流检测装置。当需要检测的电流很大时可以向电磁铁的线圈施加比较小的电流以降低载流体产生的感应电压；当需要检测的电流很小时可以向电磁铁的线圈施加比较大的电流以增加载流体产生的感应电压；即成为了一个增益可调的电流检测装置。通过调整电磁铁产生的磁场强度，使得本方案的霍尔式电流检测装置在一定范围内，实现采用一个原件涵盖强电和弱电的使用环境。
进一步，所述导磁板采用矽钢制成。矽钢具有导磁率高、矫顽力低、电阻系数大等特性，因而磁滞损失和涡流损失都小，可提高磁感性能，降低磁滞损耗。
附图说明
图1为实施例1左右二等轴侧视图。
图2为实施例1左右二等轴后视图。
图3为实施例2左右二等轴侧视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：载流体1、永磁铁2、第一永磁铁21、第二永磁铁22、电磁铁3、导磁板301、线圈302、第一电磁铁31、第二电磁铁32、第一电极4、第二电极41、导磁体5。
实施例1如图1、图2所示，一种霍尔式电流检测装置，包括载流体1、磁铁、导磁体5和电极，磁铁为永磁铁2，永磁铁2包括分别设于载流体1的上端面和下端面的第一永磁铁21、第二永磁铁22，第一永磁铁21的N极靠近载流体1，第二永磁体的S极靠近载流体1，使得永磁铁2的磁力线由上至下穿过载流体1，电极包括第一电极4和第二电极41，第一电极4、第二电极41分别连接在载流体1平行设置的两个侧面上，导磁体5为U型并将磁铁、载流体1包裹在导磁体5的U型槽内。
假设载流体1的电流由左向右流过，则电流离子在永磁铁2磁力的洛伦兹力作用下向载流体1第二电极41运动，此时载流体1第一电极4与第二电极41之间产生一个电场，电场也在电流离子上产生一个电场力，当离子所受电场力的大小与离子所受洛伦兹力的大小相等时，离子进入一个平衡态。由于磁场大小不变，载流体1内电场的大小与流过载流体1的电流成正比，电流越大，第一电极4与第二电极41的电位差越大。当电流为零时，第一电极4与第二电极41的电位差为零。通过计算载流体1有效体积，恒定磁场的大小和第一电极4与第二电极41之间的电压差即可计算出载流体1内流过的电流。
通过推理可以得出U＝Rh*(I*B/h)，其中U为霍尔效应产生的电压，I为通过载流体的电流，B为通过载流体的磁场强度，h为载流体的厚度，Rh为载流体金属自身特有的霍尔系数；将公式变形得到I＝(U*h)/(Rh*B)；即可计算出通过载流体的电流。本设计原理通用强电和弱电；在强电环境下使用可以通过降低载流体的电阻降低发热；在弱电环境下使用可以通过加强磁场强度放大微弱电流产生的电压，可以作为微弱信号传感器的放大器使用。
实施例2如图3所示，与实施例1相同部分不再赘述，其不同之处在于，磁铁为电磁铁3，电磁铁3由两个导磁板301，以及设于两个导磁板301之间的线圈302构成，线圈302电连接有直流电源。导磁板301板采用矽钢制成；电磁铁3包括分别设于载流体1上端面和下端面的第一电磁铁31、第二电磁铁32。
采用此种方案将一种霍尔式电流检测装置升级成为了增益可调的一种霍尔式电流检测装置。当需要检测的电流很大时可以向电磁铁3的线圈302施加比较小的电流以降低载流体1产生的感应电压；当需要检测的电流很小时可以向电磁铁3的线圈302施加比较大的电流以增加载流体1产生的感应电压；即成为了一个增益可调的电流检测装置。通过调整电磁铁3产生的磁场强度，使得本方案的霍尔式电流检测装置在一定范围内，实现采用一个原件涵盖强电和弱电的使用环境。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (4)
1.一种霍尔式电流检测装置，其特征在于：包括载流体、磁铁、导磁体和电极，所述磁铁设有两个，两个磁铁分别设于载流体的上端面和下端面，并使得两个磁铁之间的磁力线穿过载流体，所述电极设有两个，且两个电极分别设于载流体平行设置的两个侧面，所述导磁体为U型并将磁铁、载流体包裹在导磁体的U型槽内。
2.根据权利要求1所述的一种霍尔式电流检测装置，其特征在于：所述磁铁为永磁铁，位于载流体上端面的永磁铁的N极靠近载流体，位于载流体下端面的永磁铁的S极靠近载流体。
3.根据权利要求1所述的一种霍尔式电流检测装置，其特征在于：所述磁铁为电磁铁，电磁铁包括两个导磁板，以及设于两个导磁板之间的线圈，线圈电连接有直流电源。
4.根据权利要求3所述的一种霍尔式电流检测装置，其特征在于：所述导磁板采用矽钢制成。
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- 2023-09-19 CN CN202322558689.7U patent/CN220872555U/zh active Active
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