电流传感器技术方案差异分析随着电力电子技术应用的逐步发展,人们对电流传感器的性能提出了更高的要求,所以电流传感器迅速发展起来。为了满足电流传感器在不同领域中的技术需求,产业界开发出了各种类型电流传感器,如霍尔电流传感器、罗氏线圈、巨磁阻电流传感器、电流互感器、分流电阻以及磁通门电流传感器等。小编在7月份在无锡纳吉伏公司的网站上对这些不同电流传感器的技术路线差异进行了初步分析分析,下面详细介绍上述几种常见的电流传感器。
霍尔效应传感器是基于霍尔效应的磁场传感器。它是一种隔离的非侵入式设 备,可同时应用于直流和交流电流检测,通常高达数百千赫兹。由于其简单的结构,与微电子器件的兼容性,霍尔器件可以单片集成到完全集成的磁传感器中。霍尔传感器可以使用常规的CMOS技术制造。但是,它通常比电流互感器或Rogowski传感器昂贵。尽管霍尔传感器可以测量直流电流,但由于铁芯饱和,霍尔传感器通常具有有限的峰值电流,并且具有有限的带宽(<1MHz)。另外,它对外部磁场非常敏感,霍尔传感器的温度稳定性和时间稳定性非常不好。霍尔效应传感器主要在闭环模式下工作,以实现更高的精度和更宽的动态范围。 自研屏蔽式磁探头设计,提升了复杂电磁环境下的抗干扰能力;天津霍尔电流传感器生产厂家
当有电流流经一次绕组时,根据电流和磁通量的单调线性跟随关系,一次电流会在环形磁芯内产生一个与其高度相关的电流磁通量,磁通门传感器的两组激励绕组会根据这一磁通量各自产生相应的感应信号并输出到与其相连接的磁通门电路。磁通门电路再将这一感应信号转变为电压信号并经过叠加后 输出到放大电路,经放大电路放大后在二次电流线中产生二次电流,此二次电流会在环形磁芯产生与 其高度相关的二次电流磁通量,该二次电流磁通量与一次电流磁通量方向相反,然后实现一次电流磁通量与二次电流磁通量之和为零,使一次电流的安匝比等于二次电流的安匝比。惠州磁通门电流传感器案例分流器费用较高:分流器需要专业人员进行配置和维护,还要购买昂贵的硬件设备,这些都会增加成本。
积分反馈式电流传感器主要基于激励线圈感应电流的积分值反馈控制次级电流值,然后在磁芯中形成零磁通状态,测量此时的电流值Is与匝数Ns的乘积即为被测电流值。为了使磁芯工作在零磁通状态,电流传感器中加入了次级线 圈并且此线圈必须通入一个合适的电流以保证磁芯的零磁通状态,而这个值与被测电流有关。磁芯零磁通状态是通过饱和电感的电感值来体现的。当无外界电流时,通过饱和电感的电流积分值为零。在这种情况下,如果在激励线圈上加载一个对称的交流方波电压,那么激励线圈中的电流将会产生对称的交流电。而当存在外界电流时,同样加载交流方波电压,此时激励线圈产生的电流不再对称,这一电流变化主要取决于被测 电流的值及其方向。
饱和电感的电感数值依赖于磁芯的磁导率,磁通密度高的时候磁芯饱和,电感值较低。低磁通密度时,电感值则较高。外部磁场的变化影响磁芯的饱和水平,进而改变磁芯导磁系数,然后影响电感值。因此,当存在外界磁场时将会改变场测量的电感值。如果饱和电感设计充分,这种改变非常明显。磁通门探头的磁通变化由激励电流以及初级被测电流的共同变化得出。由于被测初级电流上的存在引起电感值变化,应用闭环原理进行检测以及补偿,补偿电流输入到传感器的次级线圈中,使得开口处场强为0,电感返回至一个参考值。初级电流和次级电流的关系就会由匝数比很明确的给出来。而霍尔效应传感器和罗氏线圈传感器则适用于中低成本、中低精度的电流测量。
无锡纳吉伏研发的新型传感器包含电流探头、信号处理电路、反馈电路及模数转换电路。该新型电流传感器的电流探头结构为一个均匀缠绕次级线圈的环形磁芯,感应到的电流信号进入信号处理电路,再通过反馈电路实现复杂电流信号的测量,模数转换电路用于电流信号数据的进一步处理。无锡纳吉伏所研发的电流传感器磁芯采用超微晶材料,并基于双向饱和式磁通门原理, 因而具有很好的温度稳定性。为了拓宽其测量范围及频率,在不改变原测量电路与测量探头结构的基础上,采用时间比例型磁通门原理并结合电流互感器原理实现低频小电流和高频电流测量。电流传感器作为传感器工业的组成部分之一,其规模体量占比在1.5%左右。天津霍尔电流传感器生产厂家
根据磁芯不同的结构,平行型磁通门传感器可分为单棒型、双棒型、管型、环型。天津霍尔电流传感器生产厂家
然而,由于难以精确装配,且易受周围工作环境的影响,它能达到的比较好精度只有0.5%,不能满足日益增长的高精度需求。2、罗氏线圈(RogowskiCoil)罗氏线圈是基于法拉第电磁感应和安培环路定理来进行测量的。罗氏线圈是一个空心的环形线圈,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场,由于没有磁芯而具有较高的线性度、较宽的带宽、较好的电隔离性能以及较轻的重量等优点。在线圈内感应到的电压与电流的变化率成正比例关系,适用于瞬态电流的测量,尤其适用于高频大电流的测量。然而,在测量瞬态电流时,线圈的自感和寄生电容构成了谐振电路,为了增加谐振频率会降低匝数,但是匝数的降低会导致传感器灵敏度的降低。天津霍尔电流传感器生产厂家