CN2300108Y - 多单元组合式霍尔检零强电流测量仪 - Google Patents

多单元组合式霍尔检零强电流测量仪 Download PDF

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Abstract

一种多单元组合式霍尔检零强电流测量仪,是由若干个铁芯线包单元顺序连接成闭合回路而构成的,每个单元包括有两个铁芯,两个线包,一个电流放大器和一个霍尔元件,两个线包分别缠绕在两个铁芯上,且缠绕方向相同,并串联成一个线包,该线包的一端与电流放大器的输出端相连,该线包的另一端为检测电流输出端,两个铁芯之间的空隙内设置霍尔元件,该霍尔元件的输出端与电流放大器的输入端连接,其作用是可测量强电流的数值。

Description

多单元组合式霍尔检零强电流测量仪
本实用新型涉及测量强电流的仪器，特指一种多单元组合式霍尔检零强电流测量仪。
在传送强电流时，不能用截面小的导线或电缆，而要使用有一定厚度铜板或铝板，许多个铜板或铝板组成一排叫母排。传统的测量强直流电的仪器是直流互感器，由于其必须工作在磁饱和状态，因此耗电量极大。测量强交流电的仪器是交流互感器，一般只能测量一万安培以下的交流电，而且由于铁芯截面很大，因此体积大，精度差，若想提高精度，还需要进一步提高铁芯截面积，造成体积更大，目前还没有能够同时测量强直流电和强交流电的高精度仪器。
本实用新型的目的是提供一种多单元组合式霍尔检零强电流测量仪，它既可以测量强直流电，又可以测量强交流电，还可以测量强脉动电流的数值，并且耗电低、体积小、精度高。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种多单元组合式霍尔检零强电流测量仪，它可以测量出强直流电、强交流电或强脉动电流的数值，其特征在于：
它是由若干个铁芯线包单元顺序连接成闭合回路而构成的；
所述的每个铁芯线包单元包括有两个铁芯，两个线包，一个电流放大器和一个霍尔元件，所述两个线包分别缠绕在所述的两个铁芯上，且该二线包的缠绕方向相同，并相互串联成一个线包，该线包的一端与电流放大器的输出端相连，该线包的另一端为检测电流输出端，所述的两个铁芯之间留有一空隙，该空隙内设置所述的霍尔元件，该霍尔元件的输出端与所述的电流放大器的输入端连接；
所述的各铁芯线包单元顺序连接成闭合回路，各铁芯线包单元的检测电流输出端相连接做为总的检测电流输出端。
所述的铁芯线包单元共四个。
本实用新型有以下积极有益效果：
1、用霍尔元件检测磁通量是否为零，并用霍尔元件输出的信号做为电流放大器的输入端的比较信号，而比较信号只需要霍尔元件输出信号的相对零点值，而不需要绝对值，因此霍尔元件灵敏度随温度的变化不影响测量结果。
2、本装置采用的理论公式是I1W1＝I2W2，各字母含义是：
I1：母排中被测的电流值；
W1：母排匝数等于1匝；
I2：线包中的电流值；
W2：线包的总匝数；
W1与W2的值为常数。因此，输出的检测电流值与被测的母排电流值之间保持良好的线性关系，不受外界条件的影响。
3、有时候所要测量的母排的形状是不规则的，这时母排中的电流、在周围空间形成的磁场分布不均匀，本实用新型采用多组铁芯线包单元来环绕母排，各铁芯线包单元独立测量，最后求和，提高了测量总精度。
4、本实用新型由于采用了多单元组合，各线包之间承受的电压较小，因此，不易被击穿，不易被烧毁，大大提高了可靠性和使用寿命。
5、本装置的理论公式为I1W1＝I2W2，因此，可采用多匝数的方法，即增大线包的的匝数W2，从而降低了线包电流I2的数值，实现了用小电流I2测量大电流I1的目的，并使整个装置耗电量很低。
现以较佳实施例结合附图对本实用新型作进一步描述如下：
图1是本实用新型的一个铁芯线包单元的结构示意图；
图2是本实用新型一较佳实施例。
本实用新型的多单元组合式霍尔检零强电流测量仪，它可以测量出强直流电、强交流电或强脉动电流的数值。
它是由若干个铁芯线包单元顺序连接成闭合回路而构成的；参见图1，每个铁芯线包单元包括有两个铁芯L1、L2，两个线包X1、X2，一个电流放大器A和一个霍尔元件HL，两个线包X1、X2分别缠绕在两个铁芯L1、L2上，且该二线包X1、X2的缠绕方向相同，并相互串联成一个线包X，该线包X的一端a与电流放大器A的输出端h相连；该线包X的另一端b为检测电流输出端；两个铁芯L1、L2之间留有一空隙，该空隙内设置一霍尔元件HL。
霍尔元件是根据霍尔效应而制成的一种半导体磁敏传感器件。霍尔元件是一种四端元件，它的端脚1，端脚4分别接电源，电源可以是直流电源也可以是交流电源，端脚2、端脚3则根据穿过该霍尔元件的磁场强度输出一个对应的电流值。如果穿过该霍尔元件的磁场强度是变化的，则其端脚2、3之间输出的电流也相应的变化，即霍尔元件可以跟踪磁场的变化。
参见图2，在较佳实施例中，所述的铁芯线包单元共四个，各组铁芯线包单元围绕被测母排M顺序连接成闭合回路，各铁芯线包单元的检测电流输出端b相连接做为总的检测电流输出端B。
本实用新型工作原理如下：
当母排M中通过电流时，其周围会产生磁场，在一定距离内磁场强度与母排M中通过的电流强度成正比，由于铁芯线包单元环绕在母排周围，铁芯又有聚磁作用，因此，在铁芯中的通磁量的大小与母排M中的电流的大小成比例，霍尔元件HL可以检测出磁通量的大小，并产生一个电压信号由输出端脚2、3送给电流放大器A的第一级的比较器，比较器进行比较后产生一个差值，该差值信号经电流放大器A内部的功率放大模块放大后，由电流放大器A的输出端h输出一个对应量的电流送给线包X，此电流在铁芯中产生的磁场与母排中被测电流产生的磁场大小相等，方向相反，因此相互抵消。
当母排M中电流变化时，霍尔元件HL输出电流也相应变化，电流放大器A的输出端h输出给线包X的检测电流也相应的变化，其变化的趋势总是使线包X中的电流在铁芯中产生的磁场的大小与母排M中被测电流产生的磁场大小相等，方向相反，并相互抵消，即达到磁势平衡，也就是铁芯中磁场的磁通量为零时，霍尔器件HL便不再向电流放大器A输出信号，故称霍尔检零。依据公式
I1×W1＝I2×W2(母排中被测电流)×(1匝)＝(线包中的电流值)×(线包X的匝数和)。
可知若想测量强电流的数值，只须增加线包X的匝数，就可实现用小电流测量大电流的目的。例如，预测母排M中被测的电流值为10000安培，只须将线包X匝数的总和选为10000匝，根据上述公式可知线包中电流只须1安培即可。

Claims (2)

1.一种多单元组合式霍尔检零强电流测量仪，它可以测量出强直流电、强交流电或强脉动电流的数值，其特征在于：
它是由若干个铁芯线包单元顺序连接成闭合回路而构成的；
所述的每个铁芯线包单元包括有两个铁芯，两个线包，一个电流放大器和一个霍尔元件，所述两个线包分别缠绕在所述的两个铁芯上，且该二线包的缠绕方向相同，并相互串联成一个线包，该线包的一端与电流放大器的输出端相连，该线包的另一端为检测电流输出端，所述的两个铁芯之间留有一空隙，该空隙内设置所述的霍尔元件，该霍尔元件的输出端与所述的电流放大器的输入端连接；
所述的各铁芯线包单元顺序连接成闭合回路，各铁芯线包单元的检测电流输出端相连接做为总的检测电流输出端。
2.如权利要求1所述的多单元组合式霍尔检零强电流测量仪，其特征在于：所述的铁芯线包单元共四个。
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