摘要，本頁為霍爾電流傳（chuán）感器說明書主要介紹電流傳感器中霍爾電流傳感器的工（gōng）作原理，直放式(開環)電流傳感器(CS係列)跟 磁平衡式(閉環)電流傳感器(CSM係列)的區別及霍爾傳感器的（de）安裝規範。
一什麽（me）是霍爾電流傳感器
霍爾（ěr）電流傳感器（qì）包括開環式和閉（bì）環式（shì）兩種，高精度的霍爾電流傳感器大多屬於閉環式，閉（bì）環式霍爾電流傳感器基於磁（cí）平衡式霍爾原理，即（jí）閉環原理，當原邊電流IP產生的磁通通過高品質磁芯集中在磁路中，霍爾元（yuán）件固（gù）定在氣隙中檢測（cè）磁通，通過繞在磁芯上的多匝（zā）線圈輸出反向（xiàng）的補償電流，用於抵消原邊IP產生的磁通，使得磁路中磁通始（shǐ）終保持為零。經（jīng）過特殊電（diàn）路的處理，傳感器的輸出端能夠輸出精確（què）反映原邊電流的電流變化（huà）。
二、霍爾電流傳感器的工作原理
2.1直放（fàng）式(開環)電流傳感器
當原邊電流IP流（liú）過一根長導線時，在導線周圍將產生一磁場（chǎng），這一磁場（chǎng）的大小與流過導線的電流成正比，產生的磁場聚集在（zài）磁環內，通過（guò）磁（cí）環氣隙中霍爾元件進行測量並放大輸出（chū），其輸出電壓（yā）VS精確的反映原邊（biān）電流IP。一般的額定輸出（chū）標定為4V。
2.2磁（cí）平衡式(閉環)電流傳感器
磁（cí）平衡式電流傳感器也稱補償式（shì）傳感器，即原邊電流Ip在聚磁環處所產生的磁場通過一個次級線圈電（diàn）流所產（chǎn）生的磁場進行補償（cháng），其（qí）補償電流Is精確的反映原邊電流Ip，從而使（shǐ）霍爾器件處於檢測零磁通（tōng）的工作狀態。
具體工作過程為：當主回路有一電流通過（guò）時（shí），在導線上（shàng）產生的磁場被磁環聚集並感應到霍爾器件上，所產生的信號輸（shū）出用於驅動功率（lǜ）管並使其導通，從而獲得一個（gè）補償電流Is。這（zhè）一電流再通過多匝（zā）繞（rào）組產（chǎn）生磁場，該（gāi）磁場與被測電流產生的磁場正（zhèng）好相反，因（yīn）而補（bǔ）償了原來（lái）的磁場（chǎng），使霍爾器件的輸出逐漸減小。當與Ip與匝數相乘所產生的磁（cí）場相等時，Is不（bú）再增加，這（zhè）時的霍爾器件起到指（zhǐ）示零磁通的作（zuò）用，此時可以通過Is來測試Ip。當Ip變（biàn）化時，平衡受到（dào）破壞，霍爾器件有信號輸出，即重複上述過程重新達到（dào）平（píng）衡（héng）。被測電流的任何變化（huà）都（dōu）會破壞這一平衡。一旦磁場（chǎng）失去平衡，霍爾器（qì）件就有信號輸（shū）出。經功（gōng）率放（fàng）大後，立即就有相應的電流流過次級繞組（zǔ）以對失衡的磁場進行補償。從磁場失衡到再次平（píng）衡，所需的時間理論（lùn）上（shàng）不到1μs，這是一個動態平衡的過程。因此（cǐ），從宏觀上看（kàn），次級（jí）的補償電流安匝數在任（rèn）何時間都與初級被測電流的安匝數相等。
閉環（huán）式霍爾電流傳感器（qì）與開環式霍爾電流（liú）傳感（gǎn）器的主要區別
A、帶寬區別
微觀上講，氣隙處的磁場（chǎng）始終在零磁通附（fù）近（jìn）變化，由於磁場變化幅度非常小，變化幅度小，變化的頻率可以更快，因（yīn）此，閉環式霍爾電流傳（chuán）感器具有很快的響應時間。實（shí）際的閉環式（shì）霍爾電流傳感器帶寬通常（cháng）可以達到100kHz以上。而開環式霍爾電流傳感器（qì）的帶寬通常較窄，如（rú）：LEM公（gōng）司的HAZ係列開環式霍爾電流傳感器的帶寬在3kHz左右。
B、精度區別
開環式霍爾電流傳（chuán）感（gǎn）器副邊輸出與磁芯氣隙處的磁感應強度成正（zhèng）比，而磁芯由高導磁（cí）材料製作而成，非線性和磁滯效應是所有高（gāo）導磁材料的固有特點，因此（cǐ），開環式霍爾電流傳感器一（yī）般線性度（dù）角差，且原（yuán）邊信號在上升和下降過（guò）程中副邊輸出會有不同。開環式（shì）霍爾電流傳感器精（jīng）度通常劣於1%。閉環（huán）式霍爾電流傳感（gǎn）器由於工作（zuò）在零（líng）磁通狀態，磁芯（xīn）的非線性及磁滯效應不對輸出造成影（yǐng）響，可以獲得較好的線性度和較高的精度。閉環式霍（huò）爾電流傳感器精度一般可達0.2%。
三、霍爾電流傳感器（qì）應用
近年來，自動化係（xì）統中（zhōng）大量使用大功率晶（jīng）體管、整流器和可控矽，普遍（biàn）采用交流變頻調速及脈（mò）寬調製電路，使得電路中不再隻是（shì）傳統的50周的正（zhèng）弦波，出（chū）現了各種不同的波形。對於這類電路，采用傳統的測（cè）量方法不能反應其真實波形，而且電（diàn）流、電（diàn）壓檢（jiǎn）出元（yuán）件也不適（shì）應中高頻、高di/dt電流（liú）波形的傳感和檢測。
霍爾效（xiào）應傳感器，可以測量任意波形（xíng）的電流和電壓。輸出端（duān）能真實（shí）地反映輸入端電流或電壓的波形參數。針對霍爾效應傳感器普遍存（cún）在溫度漂移大的缺點，采用補償電路進行控製，有效地（dì）減少（shǎo）了溫度對測量精度的影響，確保測量準確；具有精度高、安裝方便、售價低的特點。
霍（huò）爾效應傳感器廣泛應用於變頻調速裝置、逆變裝置、ups電源、通信電源、電焊（hàn）機、電力機車、變電站、數控機床（chuáng）、電解電（diàn）鍍、微機（jī）監測、電網監（jiān）測等需（xū）要隔離（lí）檢測電流（liú）電壓的設（shè）施中。
四、霍爾電流傳（chuán）感器（qì）測量
霍爾電流傳感器尤其是閉環式（shì）霍爾電流傳（chuán）感器因其（qí）寬頻帶、交直流兩用、不易磁飽和等特（tè）點，在工業測控領域得到了（le）廣泛的應用。然而（ér），霍爾電（diàn）流傳感器（qì）也（yě）存在一些不足：
1、相比電（diàn）磁式電流互感器，其二次電流較小，抗幹擾能力相對較弱；
2、易受（shòu）環境磁場的影響，降低測量精度；
3、一般不提供角差指標，用於功率測量時，係統誤差無法（fǎ）溯源。
一般建議，霍爾電流傳感器用（yòng）於不涉及功率測量的（de）或對精（jīng）度（dù）要求不高的以控製為目的的（de）測量；對於工頻正弦電路的功率測量或電能計量，推薦采用電磁式電流互感器（qì）；對（duì）於變頻電量的高精度測量，尤其是相位相關（guān）的功率測量
五（wǔ）、霍爾電（diàn）流傳感器安裝規範
為了達到霍爾電流互感器的測量精（jīng）度，安裝規範一般有如下要求（qiú）：
1、電纜(或其它（tā）載流導體)需垂直穿過孔（kǒng）徑;
2、電纜(或其它載流導體)需在孔徑的軸線上（shàng）;
3、電纜(或其它載流導體)最好充（chōng）滿孔徑;
4、霍爾電流傳感器附近，不宜有強磁場（chǎng）。
霍爾電流傳感器安裝規範示意，如圖1所示。
六、霍爾電流傳感器安裝規範分析（xī）
原邊導體流過電流時，在導體周圍會產生磁場，磁通包（bāo）括（kuò）穿過鐵芯(磁芯（xīn）)的（de）主磁通和不穿過鐵芯的漏磁通。霍爾元（yuán）件置於（yú）霍爾電流傳感器的鐵芯（xīn）開口氣隙中，通過檢測主磁通的（de）磁感應強度來反映導體中的電流。霍爾（ěr）電流傳感器分為開環式和閉環式，（接線圖看上文第二點）
主磁通及漏磁通都與載流導體與氣隙及（jí）鐵芯的相（xiàng）對位置有（yǒu）關，載流（liú）導體從霍（huò）爾電流傳感器（qì）孔徑（jìng）中穿過的方式（shì）直（zhí）接影響測量精度，特別是當載流導體（tǐ）與鐵芯的距離及氣隙的距（jù）離為同一數量級時，漏磁的影響不可（kě）忽（hū）略!
由（yóu）於霍爾電流傳感器的鐵芯是開口結構，測量精度易受周圍外部環（huán）境磁場（chǎng）的影響，如變壓器及流過（guò）大電流的載流體等。並（bìng）且在三相電測試中，各相間的（de）霍爾電（diàn）流傳感器應保持一定的距離，避免相互電磁幹擾。
七（qī）、如何規範安裝才能發揮霍爾電（diàn）流傳（chuán）感器的精度
實際（jì）工程（chéng）應用中（zhōng），全部滿足上述（shù）的安裝規範要求，若采（cǎi）用電纜穿（chuān）心（xīn），幾乎（hū）不能做到。因此，最好依據霍爾電流傳（chuán）感器（qì）孔（kǒng）徑的形狀和尺寸，製作相（xiàng）當形狀和尺寸銅（tóng）排或銅棒，如圖3所示。
圖（tú）3銅排及（jí）銅棒
事實上，為了提高（gāo）霍（huò）爾電流傳感器的實際測量精度，並且方便客戶的使用，部分廠家(例如LEM萊姆)的（de）高精度霍爾電流傳感器（qì）采（cǎi）用銅排接（jiē）入方式，如圖4所示（shì）。
霍爾（ěr）電流傳感器磁飽和問題
許多霍爾電流傳感器廠（chǎng）家在其技術資料的（de）也將無（wú）磁飽和作為（wéi）霍爾電（diàn）流（liú）傳感器的一個重要優點來宣傳。霍爾電流傳感器不會發生磁飽和幾乎是霍爾電流傳感器自應用以來就得到廣泛認可的主要優點之一。
事實是不（bú）是（shì）這樣（yàng）呢？
事實上，霍爾電流傳感器包含了非線性的磁芯，就已經決定了霍爾電流傳感器（qì）在特定情況下，一定會發生磁飽和！
01開環式霍（huò）爾電流傳感器的磁飽和問題
下圖為所有高導磁材料的典型（xíng）磁化曲線示意圖：
圖3霍爾電流傳感器磁芯的磁化曲線
圖中（zhōng），Oa’為起始非線性段（duàn），a’a’’為線性段，a’’a為飽和區。眾所周期，為了獲取較好的測量結果，不論是開環式（shì）霍爾電流傳感器，還是電磁式互感器，都會將磁化曲線中線性（xìng）度較好的一段作為工作區間。換言之，隻（zhī）要磁感應強度超出線性區（qū）域一定的範圍，就會發生磁飽和。
與電磁式互感器相比，開環式霍爾電流傳感器磁（cí）飽和原因隻有一個，就是原（yuán）邊電流足夠大。
不會因為電流頻率低（dī）導致磁飽和，是霍爾（ěr）電流傳感（gǎn）器的優（yōu）點，也是開環式霍（huò）爾電流傳感器磁飽和特點。
相比之下，電磁式互感器也有一個優點，就是二次（cì）負荷（hé）足夠（gòu）小時，即便過載較（jiào）多，也不會發生（shēng）磁飽和。
02閉環（huán）式霍爾電流傳感器的磁飽和問題
開環式（shì）霍爾電流傳感器磁飽和問題較簡單，相（xiàng）比之下，閉環式霍爾電流傳感器磁飽和問題似乎不可理解，因為閉環式霍（huò）爾電流傳感器正（zhèng）常工作時，磁芯中的（de）磁通為零，零磁通下，自然不會飽和。
然而，這隻能將（jiāng）是在正常工作（zuò）條件下！
事實上，即便是電磁式電流互感器或開環式霍爾電流傳感器磁飽和問題都是（shì）發生在過載，頻率過低，負荷過大等（děng）非正常工作條（tiáo）件下（xià），正（zhèng）常工作（zuò）條件下，都不會發（fā）生磁飽和！
從閉環式（shì）霍爾電流傳（chuán）感器工作原理可知，零磁通是建立在副邊補償繞組產生的磁場可以（yǐ）抵消原邊導體產生的磁場的（de）前（qián）提下。那麽，當閉環式霍爾電流傳感器是不是任何情況下都可以（yǐ）維持（chí）這個零磁通呢？
顯（xiǎn）然不是！
A、傳感器未供電（diàn）的情（qíng）況下，副邊補償（cháng）繞組不產生電流，此時，閉環式霍爾電（diàn）流傳感器相（xiàng）當於一個開環式霍爾電流傳感器，隻要原邊電流（liú）夠大，就會發生磁飽和。
B、正常供電，原邊電流（liú）過大。這是因為二次補償繞組可（kě）以產生的電（diàn）流畢（bì）竟是有限度的，當原邊電流產生的（de）磁場大於副（fù）邊補（bǔ）償繞組（zǔ）能夠產生的最（zuì）大磁場時，磁平衡被打破，磁芯中有磁場通過，原邊電流繼續加大時（shí），磁芯中磁場也隨著增大，原（yuán）邊電流足（zú）夠（gòu）大（dà）時，閉環式霍爾電（diàn）流傳感器進入磁飽（bǎo）和狀（zhuàng）態！
與電磁式電流互感器及（jí）開環式霍爾電流傳感（gǎn）器相比，閉環式（shì）霍爾電（diàn）流傳感器磁飽和（hé）現象不易發（fā）生，但不等於不會發生（shēng），使用（yòng）不當或長時間過載，也（yě）會發（fā）生磁飽和。
八結語
1、規範安裝是霍爾電流傳感器（qì）達到標稱（chēng）精度的前提。
2、采用與霍爾電流傳感器孔徑尺寸相當（dāng）的銅棒（bàng）或銅排接入，回避了穿心導（dǎo）體位置（zhì）及尺寸對測量精度的（de）影響，最大程度的保證了測量精度。
3、由生產廠家直接提（tí）供銅排接入方式的傳感器，無需用戶（hù）自行定製，極大的方便了（le）客戶使用。
