簡介
在能源格局不斷變化的今天，停電仍會引起企業(yè)關鍵運營的中斷，例如生產(chǎn)流程，從而造成巨額損失。此外，某些老舊的電網(wǎng)設備仍在全世界運行，而在有些地區(qū)，用電風暴變得越來越常見。面對這些嚴峻挑戰(zhàn)，電力公司可采取多種方法來應對未來服務中斷的風險，包括實現(xiàn)配電網(wǎng)絡的現(xiàn)代化、分布式配電網(wǎng)絡、雇傭更多線路維修人員等。由于存在不同程度的成本、技術風險和社會效益問題，所有這些方法都很復雜，難以評估。
霍爾電流傳感器包括開環(huán)式和閉環(huán)式兩種。
1、開環(huán)式霍爾電流傳感器也稱直放式霍爾電流傳感器，其工作原理如下圖：
當原邊電流IP流過一根長導線時，在環(huán)形磁芯中產(chǎn)生一磁場，這一磁場的大小與流過導線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出，其輸出電壓VS按比例的反映原邊電流IP。
由于環(huán)形磁芯中的磁感應強度與原邊電流成正比，只要原邊電流足夠大，環(huán)形磁芯必然飽和。
2、閉環(huán)式霍爾電流傳感器也稱零磁通互感器或磁平衡電流傳感器，其工作原理如下圖：
原邊電流Ip在磁芯中所產(chǎn)生的磁場通過副邊補償線圈電流所產(chǎn)生的磁場進行補償，從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)，其補償電流Is按比例的反映原邊電流Ip。具體工作過程為：當主回路有一電流通過時，在導線上產(chǎn)生的磁場被磁芯聚集并感應到霍爾器件上，所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動功率管并使其導通，從而獲得一個補償電流Is。這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場相等時，Is不再增加，這時的霍爾器件起到指示零磁通的作用，此時可以通過Is來測試Ip。當Ip變化時，平衡受到破壞，霍爾器件有信號輸出，即重復上述過程重新達到平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)功率放大后，立即就有相應的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到1μs，這是一個動態(tài)平衡的過程。
因此，從宏觀上看，次級的補償電流安匝數(shù)在任何時間都與初級被測電流的安匝數(shù)相等。
閉環(huán)式霍爾電流傳感器正常工作時，其一次繞組和二次繞組的磁通互相抵消，達到磁平衡，磁芯中的實際磁通為零。但是，這只是理想情況。實際的傳感器，由電子電路構(gòu)成的二次繞組的輸出電流能力總是有限的，當一次過載時，若二次輸出受限，實際輸出電流比理論電流小，磁平衡被打破，只要一次電流繼續(xù)增大，鐵芯就會飽和。
不論是哪種霍爾電流傳感器，磁芯發(fā)生磁飽和后，可能導致剩磁，而霍爾傳感器的輸出與磁芯的磁通有關，因此，磁飽和后的霍爾電流傳感器，在一次沒有輸入的情況下，也會有一定直流信號的輸出。
