專利名稱:霍爾檢測(cè)式直流傳感器的制作方法
本發(fā)明屬于直流大電流工業(yè)測(cè)量儀器設(shè)備。
研究霍爾檢測(cè)式直流傳感器，已有幾十年的歷史。50年代初期，西德西門子公司首先研制成功這種傳感器。K.Meez，R，Schmid于1957年在ETZ-A，雜志第78卷，第20期734-736頁上介紹過這種傳感器，精度為0.2%，但特別笨重(100KA的傳感器重達(dá)1800公斤)。60年代和70年代初期，蘇聯(lián)和我國也先后研制成功這種傳感器。蘇聯(lián)的“電工技術(shù)”雜志42卷，1971年第3期37～41頁上談到霍爾檢測(cè)式直流傳感器的改進(jìn)問題，它采用了多氣隙磁路結(jié)構(gòu)，使得體積、重量都有所下降，但犧牲了精度(0.5%)，還是比較笨重，且制造工藝復(fù)雜，對(duì)霍爾元件要求過于苛刻，價(jià)格特別昂貴。
本發(fā)明的任務(wù)是在技術(shù)上解決測(cè)量準(zhǔn)確度和傳感器的體積和重量之間的矛盾，使傳感器做到不受量程限制，比較徹底地解決直流大電流的測(cè)試和計(jì)量問題，為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大電流的測(cè)量提供一種結(jié)構(gòu)簡單的，適用的直流大電流計(jì)量儀器設(shè)備。
本發(fā)明所說的儀器采用多氣隙磁路結(jié)構(gòu)，如圖1所示。并僅在工作磁路(3)的部分氣隙中放置霍爾元件，所說的多氣隙磁路(3)被套在作磁屏蔽用的一層或多層多氣隙屏蔽磁路(2)中。在多氣隙工作磁路(3)與多氣隙屏蔽磁路(2)之間有一定的間隙(4)，其間隙(4)的大小可按本儀器所需測(cè)定的電流等級(jí)而確定。工作磁路(3)是由若干段鐵芯(7)拼接而成，其鐵芯段與鐵芯段之間的氣隙(1)間距按氣隙中通過的磁通能均勻分布設(shè)計(jì)。工作磁路(3)的鐵芯(7)橫切面尺寸和長度可設(shè)計(jì)成能適用于各種不同量程的通用形式。磁路拐角處(8)的鐵芯可以用L型的成型鐵芯，也可以用兩段直的鐵芯拼接而成。所說的多氣隙屏蔽磁路(2)也為多段拼接而成，其氣隙的位置可與工作磁路(3)氣隙位置錯(cuò)開。屏蔽磁路(2)的厚度可以為3～50毫米。本發(fā)明所說的儀器其量程可做成從500安培到1，000，000安培不同等級(jí)。增大或減小量程可通過增加或減少鐵芯(7)的段數(shù)和氣隙(1)的長短來實(shí)現(xiàn)。用工作磁路外套一個(gè)多氣隙屏蔽磁路的結(jié)構(gòu)所做的霍爾檢測(cè)式直流傳感器可有效地降低雜散磁場(chǎng)和漏磁通對(duì)工作磁路的影響，若霍爾元件的放置是對(duì)稱分布的，可進(jìn)一步降低上述磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響。
本發(fā)明由于只在部分氣隙中放置霍爾元件，因而待測(cè)電流Ix與霍爾元件輸出電壓之間的關(guān)系可近似地表示為IX=GΣi=1n1loiμokHlIxEH]]>式中n1為霍爾元件總數(shù);ioi為工作磁路氣隙的長度;KHi為第i個(gè)霍爾元件的靈敏度;Ii為第i個(gè)霍爾元件的控制電流;EHi為第i個(gè)霍爾元件輸出電勢(shì)。
當(dāng)穿越傳感器窗口(5)的導(dǎo)電母排(6)尺寸以及與窗口(5)的相對(duì)位置固定后，G便為一常量。實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，要求輸出電壓與待測(cè)電流成線性關(guān)系。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試可直接應(yīng)用校驗(yàn)裝置的電壓輸出信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，也可以先把各支路傳感器校準(zhǔn)，然后把它們總加起來獲得總電壓信號(hào)，再用此信號(hào)進(jìn)行比對(duì)。
本發(fā)明采用差動(dòng)求和放大器將各個(gè)霍爾元件的輸出電壓總加起來獲得與待測(cè)電流成比例的輸出信號(hào)，其輸出電壓可表示為U0=RrRi·1nΣi=1n1EH]]>其中R1為差動(dòng)求和放大器的等效輸入電阻;Rf為反饋電阻。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單;輕巧;安裝、使用、維修方便;不用銅材等結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，還具有測(cè)量準(zhǔn)確度高;線性度好;幾乎不消耗電能(以100KA為例，本傳感器的耗電量僅為零磁通互感器的 1/5000 )等性能上的優(yōu)點(diǎn);此外，本發(fā)明幾乎不受量程上的限制。
表一為本發(fā)明與已有的同類技術(shù)綜合比對(duì)的情況。
圖1為本發(fā)明所說的直流大電流霍爾檢測(cè)式直流傳感器。
圖2為圖1的A-A向剖視圖。
圖3為圖1中的B部分放大圖。
以上附圖給出了本發(fā)明的原理性結(jié)構(gòu)。下面給出一個(gè)75KA的測(cè)量儀器的具體實(shí)例參數(shù)工作磁路鐵芯(7)段數(shù)n＝2×(43+33)+4段;工作磁路氣隙(1)數(shù)為2×(43+33)個(gè);氣隙(1)長度為2毫米;鐵芯(7)橫截面為15×15毫米;拐角處(8)的4段鐵芯(7)為L型的。所說的多氣隙屏蔽磁路(2)的厚度為7毫米;屏蔽磁路(2)與工作磁路(3)之間的間隙(4)為40毫米;按附圖1所示的外型尺寸為100m/m×830m/m。在工作磁路(3)的4個(gè)對(duì)稱氣隙(1)中放置4個(gè)霍爾元件。
權(quán)利要求
1.一種由多氣隙磁路和霍爾元件構(gòu)成的直流傳感器，其特征在于它只在工作磁路(3)的一部分氣隙中放置霍爾元件。
2.按照權(quán)利要求
1所說的直流傳感器，其特征在于，在工作磁路(3)的對(duì)稱的氣隙中，放置霍爾元件。
3.按照權(quán)利要求
1、2所說的直流傳感器，其特征在于，它包含了一個(gè)多氣隙屏蔽磁路(2)，并把工作磁路(3)套在其中，它們之間有間隙(4);所說的屏蔽路(2)是一層和一層以上的;所說的屏蔽磁路(2)的厚度為3～50mm。
4.按權(quán)利要求
3所說的直流傳感器的使用方法，其調(diào)試方法的特征是，在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試時(shí)，要求輸出電壓與待測(cè)電流成線性關(guān)系。
5.按權(quán)利要求
4所說的直流傳感器的使用方法，其調(diào)試方法的特征是，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和校驗(yàn)時(shí)，與現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置的電壓輸出信號(hào)比對(duì)。
6.按權(quán)利要求
4所說的直流傳感器的使用方法，其調(diào)試方法的特征是，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和校驗(yàn)時(shí)，與各支路傳感器總加電壓信號(hào)比對(duì)。
專利摘要
本發(fā)明屬于直流大電流工業(yè)測(cè)量儀器設(shè)備，采用多氣隙磁路結(jié)構(gòu)。多氣隙的工作磁路被套在一層以上的多氣隙屏蔽磁路之中。僅在工作磁路的部分氣隙中放置霍爾元件。本發(fā)明所述的儀器其量程可做成從500A到1,000,000A不同等級(jí)，結(jié)構(gòu)簡單、輕巧，調(diào)試、校驗(yàn)時(shí)僅與現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置的電壓輸出比對(duì)或與各支路傳感器總加電壓信號(hào)比對(duì)即可。測(cè)量準(zhǔn)確度高，線性度，并且?guī)缀醪幌碾娔堋?br>文檔編號(hào)G01R19/00GK85103142SQ85103142
公開日1986年7月2日 申請(qǐng)日期1985年4月25日
發(fā)明者鄧仲通 申請(qǐng)人:華中工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan