專利名稱:霍爾檢測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)測量儀器設(shè)備。
研究霍爾檢測式直流傳感器，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頁上談到霍爾檢測式直流傳感器的改進問題，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，對霍爾元件要求過于苛刻，價格特別昂貴。
本發(fā)明的任務(wù)是在技術(shù)上解決測量準(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試和計量問題，為工業(yè)現(xiàn)場大電流的測量提供一種結(jié)構(gòu)簡單的，適用的直流大電流計量儀器設(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定的電流等級而確定。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。工作磁路(3)的鐵芯(7)橫切面尺寸和長度可設(shè)計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。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)的長短來實現(xiàn)。用工作磁路外套一個多氣隙屏蔽磁路的結(jié)構(gòu)所做的霍爾檢測式直流傳感器可有效地降低雜散磁場和漏磁通對工作磁路的影響，若霍爾元件的放置是對稱分布的，可進一步降低上述磁場對測量準(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個霍爾元件的靈敏度;Ii為第i個霍爾元件的控制電流;EHi為第i個霍爾元件輸出電勢。
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)的相對位置固定后，G便為一常量。實驗室條件下進行測試時，要求輸出電壓與待測電流成線性關(guān)系?，F(xiàn)場調(diào)試可直接應(yīng)用校驗裝置的電壓輸出信號進行比對，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，再用此信號進行比對。
本發(fā)明采用差動求和放大器將各個霍爾元件的輸出電壓總加起來獲得與待測電流成比例的輸出信號，其輸出電壓可表示為U0=RrRi·1nΣi=1n1EH]]>其中R1為差動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，還具有測量準(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;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)綜合比對的情況。
圖1為本發(fā)明所說的直流大電流霍爾檢測式直流傳感器。
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75KA的測量儀器的具體實例參數(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;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個對稱氣隙(1)中放置4個霍爾元件。
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，在實驗室調(diào)試時，要求輸出電壓與待測電流成線性關(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)場調(diào)試和校驗時，與現(xiàn)場校驗裝置的電壓輸出信號比對。
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)場調(diào)試和校驗時，與各支路傳感器總加電壓信號比對。
專利摘要
本發(fā)明屬于直流大電流工業(yè)測量儀器設(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，結(jié)構(gòu)簡單、輕巧，調(diào)試、校驗時僅與現(xiàn)場校驗裝置的電壓輸出比對或與各支路傳感器總加電壓信號比對即可。測量準(zhǔn)確度高，線性度，并且?guī)缀醪幌碾娔堋?br>文檔編號G01R19/00GK85103142SQ85103142
公開日1986年7月2日 申請日期1985年4月25日
發(fā)明者鄧仲通 申請人:華中工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan