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研究生: 陳坤隆
Kun-Long Chen
論文名稱: 電力電流微感測器測試與改善
Testing and Improvement of Power Current Microsensors
指導教授: 陳南鳴
Nanming Chen
口試委員: 陳秋麟
Chern-Lin Chen
周賢鎧
Shyankay Jou
盧光常
Kwang-Chang Lu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 84
中文關鍵詞: 比流器直流偏移電流霍爾元件霍爾電壓LabVIEW
外文關鍵詞: Hall element, Hall voltage, LabVIEW, current transformer, direct current (DC) offset
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  • 比流器在電力系統中為量測電流大小以達到偵測及保護的目的,但是當電力系統發生故障時,因故障電流含有過大的直流偏移電流成份而往往使得比流器的鐵芯發生飽和現象。鐵芯一旦發生飽和現象,將會導致保護系統誤動作,且加上鐵芯體積龐大,應用上受到限制。
    本文針對霍爾元件常用於磁場的量測,利用其特性量測電力導線中流通電流在絕緣體外側產生的磁場,並利用本文研製之量測系統,以LabVIEW為量測核心,進行一系列元件特性及霍爾電壓暫態波形測試,以評估本實驗室研製之電力電流微感測器取代傳統比流器之可行性,及針對其初期設計提出改善之方法。


    In a power system, the current transformer is adopted as a means to measure the magnitude of current so as to achieve the goal of detecting faults and protecting the power system. Power system fault currents contain large DC offset and render the core of the current transformer to be saturated. Whenever saturation phenomenon occurs in the core, it will cause the protective system to make false responses. Furthermore, the bulky volume of the core will also impose a restriction on other applications. Owing to these limitations, this research is designed to take advantage of Hall elements to measure the magnetic field and subsequently the current. Based on this attribute, the Hall element can be used to measure the magnetic field outside the insulator when electric current flows in an electric conducting wire. In the measuring system developed in this study, LabVIEW, the core measurement tool, is used to measure element characteristics and transient waveforms of the Hall voltage. Consequently, the study aims at examining the feasibility of power current microsensors and to propose possible amendments to this design.

    目錄 中文摘要……………………………………………………………………I 英文摘要………………………………………………………………...II 誌謝……………………………………………………………………..III 目錄……………………………………………………………………….IV 圖表索引………………………………………………………………..IX 第一章 緒論……………………………………………………………..1 1.1 研究背景與動機……………………………………………….1 1.2 研究目的…………………..…………………………..…….2 1.3 論文大綱………………..………………..………………...3 第二章 微感測器設計…………………………………………………..5 2.1 前言…….………………………………………..…….…….5 2.2 微感測器基材選用條件…………..…………..…………….5 2.3 微感測器結構考量因素……………………..……………...8 2.3.1 靈敏度…………………………………….……...….8 2.3.2 形狀因素……………………………..………….....9 2.3.3 驅動電路………………………………………………11 2.3.4 電極歐姆接觸………………………..……..………13 2.4 微感測器製程程序與討論…………………..………………14 2.4.1 感測元件外型與磁場關係…………..………………14 2.4.2 元件製造程序…….………………….………………14 第三章 磁場源分析與模擬………………………………….…………18 3.1 前言………………………..…………………………………18 3.2 待測磁源分析..……………..………………………………18 3.3 待測磁源評估………………..………………………………22 3.3.1 ETAP…………..………………………………………22 3.3.2 待測磁源計算….…………………….………………24 3.4 磁場產生器………..………………………....……………27 3.4.1 電磁鐵磁路分析…………….……………………….28 第四章 量測系統架構規劃………………………………………….…33 4.1 前言………..…………………………………………………33 4.2 系統硬體架構………………………..………………………34 4.2.1可變電源供應器……………………………………….35 4.2.2霍爾電壓放大電路…………………………………….36 4.2.3 軌道供電模擬系統……….………………………….37 4.2.4 個人電腦的硬體與介面………….………………….39 4.2.5 定電流源………………………………………………40 4.3 系統軟體架構……………………….……………………….41 第五章 測試結果與討論……………………….………………………44 5.1 前言………………………………….……………………….44 5.2 磁場產生器之特性實測………………………..……………44 5.3 微感測器特性量測………………………………..…………47 5.4 交流磁場暫態波形量測…………..………………………..59 5.5 額定電流及半載電流磁場量測………………………….….64 5.6 波形延遲問題量測與討論…………………………………..71 5.7 形狀因素討論………………………………………………..77 第六章 結論與未來研究方向………………………………………...78 6.1 結論…………………………………………………………..78 6.2 未來展望……………………………………………………..78 參考文獻………………………………………………………………..81 作者簡介………………………………………………………………..84

    參考文獻
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