霍爾電壓感測器相對電磁式電壓互感器而言，具有體積小、重量輕、寬頻帶、交直流兩用等優點，在工業測控領域得到了廣泛應用。隨著電力電子技術的高速發展，變頻調速技術在電機驅動中應用越來越廣，對採用變頻調速技術的電機系統進行準確的能效計量檢測，既是對變頻調速技術節能效果的檢測，也是變頻調速技術科學、持續發展的基礎。而霍爾電壓感測器是目前變頻器及風力發電機、交流牽引電機、電動汽車電機等變頻電機的檢試驗和能效計量檢測的主要測量裝置。本文旨在透過對霍爾電壓感測器原理剖析，瞭解霍爾電壓感測器的主要特點，並以此指導工程應用。霍爾電壓感測器原理霍爾電壓感測器主要包括初級線圈、磁環、次級線圈、放大電路及與初級線圈串聯的限流電阻R。拋開限流電阻R，剩餘部分相當於一個閉環霍爾電流感測器。不同之處在於該感測器的初級電流非常小，一般為毫安級。直觀分析：小訊號測量難度大，測量精度低，因此，同樣基於霍爾效應的霍爾電壓感測器的效能遠遠低於霍爾電流感測器。顯然，初級線圈的電流越大，電阻R的功率越大。過大的電流會帶來如下的弊端： ◆感測器消耗較大功率，並對被測迴路造成影響； ◆電阻發熱量大，溫度高，溫漂對測量精度的影響大； ◆為了散發這些熱量，必然增大霍爾電壓感測器的體積，同時對絕緣不利。 上述原因決定了實際霍爾電壓感測器的輸入限流電阻較大，並且，測試電壓越高，其阻值越大。霍爾電壓感測器特點霍爾電壓感測器原理，我們知道霍爾電壓感測器的輸入有一個阻值較大的電阻，且一次繞組的匝數較大。 客觀世界中，不存在理想的電阻元件，因為電阻元件本身具有一定的形狀和體積，必然造成其附加的電感和電容，此外，環境的分佈電感和分佈電容也對電阻元件起到一定的影響。如圖3所示，電阻元件可以等效為電阻R與電感L串聯後再與電容C並聯。一般而言，由於L很小，第一項可忽略。對於第二項，當RC較小時，非常接近R。然而，當R較大時，RC不可忽略。 當RC相對ω不可忽略時，第二項對霍爾電壓感測器的精度和頻寬都有較大的影響。 由此得出第一個結論：採用相同技術時，輸入電阻越大，分佈引數對霍爾電壓感測器的頻寬影響越大。 透過分析霍爾電壓感測器原理，我們知道，霍爾電壓感測器初級線圈匝數較多。線圈匝數越多，其電感越大。正常情況下，多匝線圈呈現明顯的感性，不適宜用於交流電壓測試。但是，從霍爾電壓感測器原理分析可知，霍爾電壓感測器正常工作時，在補償繞組磁場的作用下，霍爾元件處的磁感應強度為零。假如初級線圈內部及外部處處磁感應強度為零，那麼，線圈實際上的等效電感為零。這是霍爾電壓感測器適合交流電壓測試且一般具備較寬頻帶的重要原因之一。 然而，初級線圈和補償線圈不可能完全重合，初級線圈內部和附近不可能磁場處處為零，存在磁場，就必然對電流的變化起到影響，並對霍爾電壓感測器的頻寬造成一定的影響。 為了使霍爾元件具有足夠的靈敏度，霍爾電壓感測器的初級電流越小，需要的匝數越多。匝數越多，霍爾電壓感測器頻寬越窄。 由此得出第二個結論：採用相同技術時，初級繞組匝數越多，對霍爾電壓感測器的頻寬越大。 對於霍爾電壓感測器而言，考慮到電流透過電阻會發熱，一般而言，被測電壓越高，限流電阻R越大，RC對霍爾電壓感測器的影響也越大。被測電壓越高，初級線圈的電流越小，初級線圈的匝數越多。 這就是為何同一個廠家的霍爾電壓感測器，隨著測試電壓的增高，頻寬逐步降低的主要原因。
霍爾電壓感測器相對電磁式電壓互感器而言，具有體積小、重量輕、寬頻帶、交直流兩用等優點，在工業測控領域得到了廣泛應用。隨著電力電子技術的高速發展，變頻調速技術在電機驅動中應用越來越廣，對採用變頻調速技術的電機系統進行準確的能效計量檢測，既是對變頻調速技術節能效果的檢測，也是變頻調速技術科學、持續發展的基礎。而霍爾電壓感測器是目前變頻器及風力發電機、交流牽引電機、電動汽車電機等變頻電機的檢試驗和能效計量檢測的主要測量裝置。本文旨在透過對霍爾電壓感測器原理剖析，瞭解霍爾電壓感測器的主要特點，並以此指導工程應用。霍爾電壓感測器原理霍爾電壓感測器主要包括初級線圈、磁環、次級線圈、放大電路及與初級線圈串聯的限流電阻R。拋開限流電阻R，剩餘部分相當於一個閉環霍爾電流感測器。不同之處在於該感測器的初級電流非常小，一般為毫安級。直觀分析：小訊號測量難度大，測量精度低，因此，同樣基於霍爾效應的霍爾電壓感測器的效能遠遠低於霍爾電流感測器。顯然，初級線圈的電流越大，電阻R的功率越大。過大的電流會帶來如下的弊端： ◆感測器消耗較大功率，並對被測迴路造成影響； ◆電阻發熱量大，溫度高，溫漂對測量精度的影響大； ◆為了散發這些熱量，必然增大霍爾電壓感測器的體積，同時對絕緣不利。 上述原因決定了實際霍爾電壓感測器的輸入限流電阻較大，並且，測試電壓越高，其阻值越大。霍爾電壓感測器特點霍爾電壓感測器原理，我們知道霍爾電壓感測器的輸入有一個阻值較大的電阻，且一次繞組的匝數較大。 客觀世界中，不存在理想的電阻元件，因為電阻元件本身具有一定的形狀和體積，必然造成其附加的電感和電容，此外，環境的分佈電感和分佈電容也對電阻元件起到一定的影響。如圖3所示，電阻元件可以等效為電阻R與電感L串聯後再與電容C並聯。一般而言，由於L很小，第一項可忽略。對於第二項，當RC較小時，非常接近R。然而，當R較大時，RC不可忽略。 當RC相對ω不可忽略時，第二項對霍爾電壓感測器的精度和頻寬都有較大的影響。 由此得出第一個結論：採用相同技術時，輸入電阻越大，分佈引數對霍爾電壓感測器的頻寬影響越大。 透過分析霍爾電壓感測器原理，我們知道，霍爾電壓感測器初級線圈匝數較多。線圈匝數越多，其電感越大。正常情況下，多匝線圈呈現明顯的感性，不適宜用於交流電壓測試。但是，從霍爾電壓感測器原理分析可知，霍爾電壓感測器正常工作時，在補償繞組磁場的作用下，霍爾元件處的磁感應強度為零。假如初級線圈內部及外部處處磁感應強度為零，那麼，線圈實際上的等效電感為零。這是霍爾電壓感測器適合交流電壓測試且一般具備較寬頻帶的重要原因之一。 然而，初級線圈和補償線圈不可能完全重合，初級線圈內部和附近不可能磁場處處為零，存在磁場，就必然對電流的變化起到影響，並對霍爾電壓感測器的頻寬造成一定的影響。 為了使霍爾元件具有足夠的靈敏度，霍爾電壓感測器的初級電流越小，需要的匝數越多。匝數越多，霍爾電壓感測器頻寬越窄。 由此得出第二個結論：採用相同技術時，初級繞組匝數越多，對霍爾電壓感測器的頻寬越大。 對於霍爾電壓感測器而言，考慮到電流透過電阻會發熱，一般而言，被測電壓越高，限流電阻R越大，RC對霍爾電壓感測器的影響也越大。被測電壓越高，初級線圈的電流越小，初級線圈的匝數越多。 這就是為何同一個廠家的霍爾電壓感測器，隨著測試電壓的增高，頻寬逐步降低的主要原因。