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互感器，霍尔传感器知识详解！

小编先带大家回顾一下之前推送过的文章：互感器知识详解，看完顿时明白多了!

互感器，这十问你都知道吗？

1.电流互感器有什么用途？

答案：电流互感器把大电流按一定比例变为小电流，提供各种仪表和继电保护用的电流，并将二次系统与高电压隔离。它不仅保证了人身和设备的安全，也使仪表和继电器的制造简单化、标准化，提高了经济效益。

2.为什么不允许电流互感器长时间过负荷运行？

答案：电流互感器长时间过负荷运行，会使误差增大，表计指示不正确。另外，由于一、二次电流增大，会使铁芯和绕组过热，绝缘老化快，甚至损坏电流互感器。

3.什么原因会使运行中的电流互感器发生不正常音响？

答案：电流互感器过负荷，二次侧开路以及内部绝缘损坏发生放电等，均会造成异常音响。此外，由于半导体漆涂刷得不均匀形成的内部电晕以及夹铁螺丝松动等也会使电流互感器产生较大音响。

4.为什么110kV及以上电压互感器的一次侧不装设熔断器？

答案：因为110kV及以上电压互感器的结构采用单相串级式，绝缘强度大，还因为110kV系统为中性点直接接地系统，电压互感器的各相不可能长期承受线电压运行，所以在一次侧不装设熔断器。

5.电压互感器一次侧熔丝熔断后，为什么不允许用普通熔丝代替？

答案：10kV电压互感器为例，以一次侧熔断器熔丝的额定电流是0.5A。采用石英砂填充的熔断器具有较好的灭弧性能和较大的断流容量，同时具有限制短路电流的作用。而普通熔丝则不能满足断流容量要求。

6.什么故障会使35kV及以下电压互感器的一、二次侧熔断器熔断？

答案：电压互感器的内部故障，(包括相间短路、绕组绝缘破坏)以及电压互感器出口与电网连接导线的短路故障、谐振过电压，都会使一次侧熔断器熔断。二次回路的短路故障会使电压互感器二次侧熔断器熔断。

7.停用电压互感器时应注意哪些问题？

答案：(1)不使保护自动装置失去电压。(2)必须进行电压切换。(3)防止反充电，取下二次铅丝(包括电容器)。(4)二次负荷全部断开后，断开互感器一次侧电源。

8.电压互感器二次短路有什么现象及危害？为什么？

答案：电压互感器二次短路会使二次线圈产生很大短路电流，烧损电压互感器绕组，以至会引起一、二次击穿，使有关保护误动作，仪表无指示。因为电压互感器本身阻抗很小，一次侧是恒压电源，如果二次短路后，在恒压电源作用下二次绕组中会产生很大短路电流，烧损互感器，使绝缘损害，一、二次击穿。失掉电压互感器会使有关距离保护和与电压有关的保护误动作，仪表无指示，影响系统安全，所以电压互感器二次不能短路。

9.电压互感器故障对继电保护有什么影响？

答案：电压互感器二次回路经常发生的故障包括：熔断器熔断，隔离开关辅助接点接触不良，二次接线松动等。故障的结果是使继电保护装置的电压降低或消夫，对于反映电压降低的保护继电器和反映电压、电流相位关系的保护装置，比如方向保护、阻抗继电器等可能会造成误动和拒动。

10.电压回路断线或电压互感器故障时，应停哪些保护？

答案：应停保护：方向元件控制的电流、电压保护;低电压或复合电压闭锁过流保护;电流平衡保护;距离保护;横差方向保护;反应电压降低而跳闸的保护;低周波保护。因为上述保护都与电压变化有关，为了防止电压回路断线或电压互感器故障应立即脱离与电压有关的保护。

霍尔传感器知识详解

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。

(霍尔效应的本质是：固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。)

通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小。

许多人都知道，轿车的自动化程度越高，微电子电路越多，就越怕电磁干扰。而在汽车上有许多灯具和电器件，尤其是功率较大的前照灯、空调电机和雨刮器电机在开关时会产生浪涌电流，使机械式开关触点产生电弧，产生较大的电磁干扰信号。

采用功率霍尔开关电路可以减小这些现象。霍尔器件通过检测磁场变化，转变为电信号输出，可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。

例如位置、位移、角度、角速度、转速等等，并可将这些变量进行二次变换;可测量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器件输出量直接与电控单元接口，可实现自动检测。

目前的霍尔器件都可承受一定的振动，可在零下40℃到零上150℃范围内工作，全部密封不受水油污染，完全能够适应汽车的恶劣工作环境。

霍尔传感器可以测量任意波形的电流和电压，如：直流、交流、脉冲波形等，甚至对瞬态峰值的测量。副边电流忠实地反应原边电流的波形。而普通互感器则是无法与其比拟的，它一般只适用于测量50Hz正弦波原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离，隔离电压可达9600Vrms;

精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。

宽带宽：高带宽的电流传感器上升时间可小于1μs;但是，电压传感器带宽较窄，一般在15kHz以内，6400Vrms的高压电压传感器上升时间约500uS，带宽约700Hz。

测量范围广泛：电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。

结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHZ)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

上图即是一种典型的霍尔传感器实现定位应用---一个轮上的两个磁铁经过霍尔效应传感器。图示中的轮子，带有两个等距的磁铁，传感器上的电压在一个周期内将两次达到峰值。

通常被用于计量车轮和轴的速度，例如在内燃机点火定时(正时)或转速表上。其在无刷直流电动机的使用，用来检测永磁铁的位置。

霍尔传感器广泛应用在变频调速装置、逆变装置、UPS电源、通信电源、电焊机、电力机车、变电站、数控机床、电解电镀、微机监测、电网监测等需要隔离检测电流的设施中以及新兴的太阳能、风能和地铁轨道信号、汽车电子等领域。

前面介绍过了霍尔传感器是一种根据霍尔效应制作的磁场传感器，它的主要特性参数有以下几类。

(1)输入电阻R

霍尔传感器元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到儿百欧，视不同型号的元件而定。

温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流变大，最终引起霍尔传感器电势变化。为了减少这种影响，最好采用恒流源作为激励源。

(2)输出电阻R

两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻，它的数位与输入电阻同一数量级。它也随温度改变顺改变。选择适当的负载电阻易与之匹配，可以使由温度引起的程水电势的漂移减至最小。

(3)最大激励电流I---霍尔传感器参数

由于霍尔传感器电势随激励电流的增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流1M但激励电流增大，程尔元件的功耗增大，元件的温皮升高，从而引起霍尔传感器屯势的温漂增大，因此每种型号的几件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至几百毫安。

(4)灵敏度K

灵敏度KH=EH/IB，它的数值约为10MV(MA.T)左右。

(5)最大磁感应强度BM---霍尔传感器参数

磁感应强度超过BM时，霍尔传感器电势的非线性误差将明显增大，特斯捡(T)成几千高斯(Gs)(1Gs=104T)。

(6)个等位电势

在额定激励电流F，当外加磁场为零时它是由于4个屯极的几何尺寸不对称引起的误差。

(7)霍尔传感器屯势温度系数

6M的数值一般为零点刀霍尔传感器输出端之间的开路电压称为不等位电势，使用时多采用电桥法来补偿不等位电势引起日在一定磁感应强度和激励电流的作用下，温度每变化1摄氏度时，霍尔传感器电势变化的百分数弱为霍尔传感器电势温度系数，它与霍尔传感器元件的材料有关。

霍尔传感器的分类

1)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。

2)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。

按被检测的对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场。

霍尔传感器在各大领域的应用

按被检测的对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量。

(一)线性型霍尔传感器主要用于一些物理量的测量。

1.电流传感器

由于通电螺线管内部存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔传感器测量出磁场，从而确定导线中电流的大小。

利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。

霍尔电流传感器工作原理如图所示：

标准圆环铁芯有一个缺口，将霍尔传感器插入缺口中，圆环上绕有线圈，当电流通过线圈时产生磁场，则霍尔传感器有信号输出。

2.位移测量

两块永久磁铁同极性相对放置，将线性型霍尔传感器置于中间，其磁感应强度为零，这个点可作为位移的零点，当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时，传感器有一个电压输出，电压大小与位移距离大小成正比。

如果把拉力、压力等参数变成位移距离，便可测出拉力及压力的大小，如下图所示，是按这一原理制成的力矩传感器。

(二)开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。

1.测转速或转数

在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数(计数器)，若接入频率计，便可测出转速。

如果把开关型霍尔传感器按预定位置有规律地布置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测出车辆的运动速度。

2.各种实用电路

开关型霍尔传感器尺寸小、工作电压范围宽，工作可靠，价格便宜，因此获得极为广泛的应用。

霍尔传感器与互感器的区别

传统的电流、电压互感器是利用电磁感应原理对电流、电压进行测量的特种变压器，提供的是物理量或模拟量。霍尔电压、电流传感器是利用霍尔效应的原理对电压、电流、功率、频率、阻抗或波形等电参数方面进行测量。

传统的电流、电压互感器是利用电磁感应原理对电流、电压进行测量的特种变压器，提供的是物理量或模拟量。霍尔电压、电流传感器是利用霍尔效应的原理对电压、电流、功率、频率、阻抗或波形等电参数方面进行测量。与光电技术及数字技术结合可实现对电气参数的数字化控制。

霍尔电流传感器，直流和交流电流都可以测量，普通电流互感器只能测量交流电流，普通电流互感器，使用时，二次侧不能开路，霍尔电流传感器可以开路。霍尔电流传感器输出电压与流过一次侧电流大小成正比,一次侧电流方向改变输出极性也改变，所以可以测量交流电和直流电，对波形也没有特别的要求;适用频率范围也较宽。一般应用在电子电路，如变频器上。交流互感器只能够测量交流，而且频率必须是额定频率，如50Hz互感器测量60Hz误差比较大，输出信号不能够直接进电子检测电路。

教你诊断霍尔传感器的好坏.

霍尔传感器的其他优点还有：

精度高：在工作温度区内精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量。而普通互感器一般精度为3%至5%且适合50Hz正弦波形。

线性度好：优于0.1%。

动态性能好：响应时间小于1μs跟踪速度di/dt高于50A/μs，霍尔传感器模块这种优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础。与此相比普通的互感器响应时间为10~12ms，它已不能适应工作控制系统发展的需要。

工作频带宽：在0~100 kHz频率范围内精度为1%。在0~5 kHz频率范围内精度为0.5%。

测量范围大：霍尔传感器模块为系统产品，电流测量可达50KA，电压测量可达6400V。

过载能力强：当原边电流超负荷，模块达到饱和，可自动保护，即使过载电流是额定值的20倍时，模块也不会损坏。

此外，霍尔传感器还具有体积小、重量轻、灵敏度高、抗电磁干扰能力强的优点。这使得霍尔传感器在工业领域应用越来越多，市场空间逐步增大。

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