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霍尔原理

由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；IC为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。

对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流Ic固定时，Vh将完全取决于被测的磁场强度B。一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流IC的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的坡莫合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。

在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。

工作原理

磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。

霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。

霍尔电流传感器的应用范围

霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换，通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种采集装置直接采集，广泛应用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、焊接应用、变频器，UPS伺服控制等系统电流信号采集和反馈控制，具有响应时间快，电流测量范围宽精度高，过载能力强，线性好，抗干扰能力强等优点。

直流列头柜是一款针对数据中心机房能源末端，综合采集所有能源数据的智能配电柜。为终端能源监测系统提供高精度测量数据，通过显示单元，实时反映电能质量数据，并通过 RS485 通讯将数据上传至后台环境监控系统，以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的管理。帮助用户优化网络数据中心，加强能耗管理，提高服务器机架运行效率。其主要运用于电信、金融、政府 IT 等数据中心或工业企业等重要客户，为网络服务器等重要设备提供电力分配，配电回路保护、计量、管理与计算机接地等服务。

霍尔电流传感器助力数据中心节能降耗

直流列头柜采用多回路监控装置，它既可以通过测量进线电流、电压、功率、电能参数等，还可以同时监测出多路支路电流、漏电流、电压、功率、电能参数等。同时可显示累积的电能和增量电能，监测了系统运行的各项参数，并通过 HMI 综合显示，降低了对配电柜空间的占用，提高了配电柜的容积率。

霍尔电流传感器可以采集主进线电流、多路支路直流电流及漏电流。霍尔电流传感器将一次侧直流电流转化为模拟量信号输出给多回路监控装置，多回路监控装置对模拟量信号进行采样，计算出测量电流大小。直流列头柜一次系统图和实物图分别如图1、图2所示。

图1 直流列头柜一次系统图

图2 直流列头柜实物图

2020年，数据中心建设被正式列入新基建战略。近几年越来越受到国家重视，数据中心是新基建有序运行的基础保障，被视为“新基建的基础设施”。

在“十四五”规划和2035年远景目标纲要，第十一章中明确指出，“加快构建全国一体化大数据中心体系，强化算力统筹智能调度，建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群”。

装有安科瑞霍尔电流传感器的直流列头柜已经在多个数据中心正式投运，对数据中心各配电设备和用电设备的电力运行参数进行采集，实现多回路在线监测以及故障报警，满足绝大多数数据中心的需求。

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