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霍爾元件及其應(yīng)用（六）

霍爾元件及其應(yīng)用（六） 

 

霍爾元件及其應(yīng)用（六）

3.2.12.3在逆變器中的應(yīng)用

在逆變器中，用霍爾電流傳感器進(jìn)行接地故障檢測、直接側(cè)和交流側(cè)的模擬量傳感，以保證逆變器能**工作。應(yīng)用線路如圖39所示。

3.2.12.4在不間斷電源中的應(yīng)用

霍爾電流傳感器發(fā)出信號并進(jìn)行反饋，以控制晶閘管的觸發(fā)角，電流傳感器發(fā)出的信號控制逆變器，傳感器控制浮充電源。用霍爾電流傳感器進(jìn)行控制，保證逆變電源正常工作。由于其響應(yīng)速度快，特別適用于計(jì)算機(jī)中的不間斷電源。

3.2.12.5在電子點(diǎn)焊機(jī)中的應(yīng)用

在電子點(diǎn)焊機(jī)電源中，霍爾電流傳感器起測量和控制作用。它的快速響應(yīng)能再現(xiàn)電流、電壓波形，將它們反饋到可控整流器A、B，可控制其輸出。用斬波器給直流迭加上一個(gè)交流，可更**地控制電流。用霍爾電流傳感器進(jìn)行電流檢測，既可測量電流的真正瞬時(shí)值，又不致引入損耗。

3.2.12.6用于電車斬波器的控制

電車中的調(diào)速是由調(diào)整電壓實(shí)現(xiàn)的。將霍爾電流傳感器和其它元件配合使用，并將傳感器的所有信號輸入控制系統(tǒng)，可確保電車正常工作。其控制原理示

3.2.12.7在交流變頻調(diào)速電機(jī)中的應(yīng)用

用變頻器來對交流電機(jī)實(shí)施調(diào)速，在世界各發(fā)達(dá)國家已普遍使用，且有取代直流調(diào)速的趨勢。用變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，可節(jié)省10％以上的電能。在變頻器中，霍爾電流傳感器的主要作用是保護(hù)昂貴的大功率晶體管。由于霍爾電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間短于1μs，因此，出現(xiàn)過載短路時(shí)，在晶全管未達(dá)到極限溫度之前即可切斷電源，使晶體管得到可靠的保護(hù)。

3.2.12.8用于電能管理

用于電能管理的電流傳感器。由通電導(dǎo)線，導(dǎo)磁材料帶，霍爾元件，霍爾元件的輸入、輸出引線構(gòu)成的電流傳感器，可安裝到配電線路上進(jìn)行負(fù)載管理?；魻柶骷妮敵龊陀?jì)算機(jī)連接起來，對用電情況進(jìn)行監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)過載，便及時(shí)使受控的線路斷開，保證用電設(shè)備的**。用這種裝置，也可進(jìn)行負(fù)載分配及電網(wǎng)的遙控、遙測和巡檢等。

3.2.12.9在接地故障檢測中的應(yīng)用

在配電和各種用電設(shè)備中，可靠的接地是保證配電和用電設(shè)備**的重要措施。采用霍爾電流傳感器來進(jìn)行接地故障的自動(dòng)監(jiān)測，可保證用電**。

3.2.12.10在電網(wǎng)無功功率自動(dòng)補(bǔ)償中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)無功功率的自動(dòng)補(bǔ)償，是指補(bǔ)償容量隨負(fù)荷和電壓波動(dòng)而變化，及時(shí)準(zhǔn)確地投入和切除電容器，避免補(bǔ)償過程中出現(xiàn)過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)牟缓侠砗筒唤?jīng)濟(jì)，使電網(wǎng)的功率因數(shù)始終保持*佳。無功功率的自動(dòng)采樣若用霍爾電流、電壓傳感器來進(jìn)行，在保證“及時(shí)、準(zhǔn)確”上具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樗鼈兊捻憫?yīng)速度快，且無相位差。

3.2.12.14霍爾鉗形電流表

將磁芯做成張合結(jié)構(gòu)，在磁芯開口處放置霍爾器件，將環(huán)形磁芯夾在被測電流流過的導(dǎo)線外，即可測出其中流過的電流。這種鉗形表既可測交流也可測直流?？蓪Ω鞣N供電和用電設(shè)備進(jìn)行隨機(jī)電流檢測。

3.2.13電功率測量

使負(fù)載電壓變換，令其與霍爾器件的工作電流成比例，將負(fù)載電流通入磁芯繞組中，作為霍爾電流傳感器的被測電流，即可構(gòu)成霍爾功率計(jì)。由霍爾??件輸出的霍爾電壓來指示功率。

3.2.12.11在電力工頻諧波分析儀中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的諧波含量用電力工頻諧波儀來進(jìn)行測試。為了將被測電壓和電流變換成適合計(jì)算機(jī)A/D采樣的電壓，將各種電力工頻諧波分析儀的取樣裝置，如電流互感器、電壓互感器、電阻取樣與光隔離耦合電路等和霍爾電流傳感取樣測試對比，結(jié)果表明霍爾電流傳感器*為適用。

3.2.12.12在開關(guān)電源中的應(yīng)用

近代出現(xiàn)的開關(guān)電源，是將電網(wǎng)的非穩(wěn)定的交流電壓變換成穩(wěn)定的直流電壓輸出的功率變換裝置。無論是電壓控制型還是電流控制型開關(guān)電源，均采用脈沖寬度調(diào)制，借助驅(qū)動(dòng)脈沖寬度與輸出電壓幅值之間存在的某種比例關(guān)系來維持恒壓輸出。其中，寬度變化的脈沖電壓或電流的采樣、傳感等均需用電流、電壓傳感器來完成?；魻栯娏鳌㈦妷簜鞲衅饕云漕l帶寬、響應(yīng)時(shí)間快以及安裝簡便而成為優(yōu)選的電流、電壓傳感器。

3.2.12.13在大電流檢測中的應(yīng)用

在冶金、化工、超導(dǎo)體的應(yīng)用以及高能物理（例如可控核聚變）試驗(yàn)裝置中都有許多超大型電流用電設(shè)備。用多霍爾探頭制成的電流傳感器來進(jìn)行大電流的測量和控制，既可滿足測量準(zhǔn)確的要求，又不引入插入損耗，還免除了像使用羅果勘斯基線圈法中需用的昂貴的測試裝置。采用這種霍爾電流傳感器，可檢測高達(dá)到300kA的電流。

3.2.13.1霍爾三相功率變送器

利用霍爾器件的乘法器功能，還可構(gòu)成三相功率變送器，用以檢測三相平衡或不平衡負(fù)載電路的三相有功功率和無功功率。霍爾三相功率變送器的乘法器。將其霍爾電壓經(jīng)濾波、放大和輸出變換后，將三相功率量變成直流電壓和電流。直流電壓可供給遠(yuǎn)動(dòng)裝置、巡檢裝置等，直流電流可供給近距離測量及儀表等。三相功率變送器是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

3.2.13.2構(gòu)成電度表

在前述功率計(jì)后加上V/f變換及分頻計(jì)數(shù)，即可構(gòu)成電度表，加上**讀出裝置，可構(gòu)成**電度表。

以霍爾器件為功率指示器，還可構(gòu)成各種各樣的功能電表，在這些電表中加入一些功能電路可構(gòu)成例如帶絕緣缺陷檢測的電度表，竊電檢測電度表等。以霍爾器件的基本功能為基礎(chǔ)，還可能集成多功能家用電表，可同時(shí)顯示電流、電壓，用電度數(shù)及電費(fèi)、功率因數(shù)、諧波電壓等等?；魻栯姸缺砜赡艹蔀?佳的智能電度表之一。

3.2.14霍爾隔離放大器

霍爾隔離放大器的原理框，是以霍爾元件為中心，構(gòu)成一個(gè)自平衡弱電流比較儀，用以取代變壓器耦合隔離放大器中的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)，使線路簡化。仔細(xì)調(diào)整電流比較儀的電路，將放大器的頻帶大大展寬，使之可達(dá)DC～2MHz，而且保持了磁耦合隔離放大器的增益精度和光耦合隔離放大器的線性度，是一種高精度寬頻帶的隔離放大器。隔離放大器在空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)療和儀器儀表中有十分重要的應(yīng)用。

3.2.15用作電磁隔離耦合器

用霍爾電流傳感器的工作原理，可做成電磁耦合器。用初級線圈的電流控制霍爾器件的輸出，用這個(gè)輸出信號控制其它的電路，既收到隔離的效果，又達(dá)到耦合的目的。用這種電路可做成霍爾繼電器、過載保護(hù)器、通信線路的保護(hù)開關(guān)等等。

這種電磁耦合器既可做成開關(guān)式，也可做成模擬量輸出式。

此外，用霍爾器件還可檢測異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速；測量磁性材料的磁化強(qiáng)度、各向異性、旋轉(zhuǎn)損耗和時(shí)間效應(yīng)；測量直流電機(jī)的電磁力矩等等；還可和熱磁材料組合起來，構(gòu)成熱磁開關(guān)。

4.結(jié)束語

這里的介紹，除霍爾電流傳感器外，都僅簡述了應(yīng)用中磁信息的采集和磁電轉(zhuǎn)換的簡單原理，對輸出信號的處理和應(yīng)用，沒有作具體討論。好在霍爾器件的輸出，可與各種邏輯電路直接接口，還可以直接驅(qū)動(dòng)各種性質(zhì)（例如電阻性、電感性等）的負(fù)載，使用者可根據(jù)需要進(jìn)行處理。

總之，因?yàn)榛魻柶骷膽?yīng)用原理簡單，信號處理方便，器件本身又具有一系列的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用組合千變?nèi)f化。作為一種磁場傳感器和磁電轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)器件，隨著人們對它的熟悉和了解，它們將象其他傳感器等基礎(chǔ)器件一樣，在各種信息采集和處理中發(fā)揮越來越重要的作用。

本文引用了大量的文獻(xiàn)資料，本應(yīng)列出文獻(xiàn)目錄，一一說明出處，但因篇幅過長，謹(jǐn)此向各文獻(xiàn)作者致謝和致歉。

（完）