開(kāi)口式霍爾電流傳感器在直流配電改造的應(yīng)用

安科瑞 繆凱倫 陳聰 陳正

摘要：根據(jù)開(kāi)口式霍爾電流傳感器的原理、特點(diǎn)及安裝方式，分析開(kāi)口式霍爾電流傳感器在直流配電改造中的應(yīng)用，快速實(shí)現(xiàn)直流配電系統(tǒng)智能改造。

??關(guān)鍵詞：開(kāi)口式霍爾電流傳感器；直流配電系統(tǒng)；改造

??0：概述

??直流配電系統(tǒng)通常由高頻開(kāi)關(guān)電源和蓄電池組成，用于為直流系統(tǒng)中控制、信號(hào)、繼電保護(hù)自動(dòng)裝置、事故照明等提供可靠的直流電流電源，對(duì)其供電的可靠性、穩(wěn)定性以及供電質(zhì)量均有著很高的要求。因此對(duì)一些使用周期長(zhǎng)的直流配電系統(tǒng)的改造顯得十分緊要。

??1：開(kāi)口式霍爾電流傳感器在直流配電改造的應(yīng)用

??1.1 改造要求

??系統(tǒng)改造要求不停電進(jìn)行直流系統(tǒng)切改，即在不失去直流電源的情況下進(jìn)行負(fù)荷的倒出和倒入，改造工程難度大。針對(duì)此需求，可采用開(kāi)口式霍爾電流傳感器來(lái)解決改造項(xiàng)目中直流電流計(jì)量問(wèn)題，確保改造過(guò)程中直流母線和直流負(fù)載不停電且安全運(yùn)行。

??1.2 開(kāi)口式霍爾電流傳感器的技術(shù)特點(diǎn)和工作原理

??開(kāi)口式霍爾電流傳感器整體由外殼、鐵芯、采樣線路板及固定樹(shù)脂構(gòu)成，具有耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高、環(huán)保等特點(diǎn)；線路板與外部接線采用綠色可插拔端子，現(xiàn)場(chǎng)接線方便。

??開(kāi)口式霍爾電流傳感器是在傳統(tǒng)的開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器的基礎(chǔ)上加以改造，根據(jù)霍爾效應(yīng)和電磁感應(yīng)原理，原邊電流IP產(chǎn)生的磁場(chǎng)，通過(guò)磁芯聚磁后，用霍爾感應(yīng)芯片在磁芯氣隙處感應(yīng)原邊電流IP的大小和方向。霍爾感應(yīng)芯片的輸出電壓，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路，使傳感器的輸出可以反映被測(cè)電流的大小。為了提高霍爾開(kāi)環(huán)傳感器的性能，通常使用硅鋼或者坡莫合金作為磁芯的材料。

開(kāi)口式霍爾傳感器原理圖

??1.3 應(yīng)用實(shí)例

??某鐵路機(jī)車(chē)改造項(xiàng)目，改造要求在不能拆卸母排前提下接入傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)母排直流電流，此種情況只能采用開(kāi)口式霍爾電流傳感器，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便。

??現(xiàn)場(chǎng)安裝如下圖所示，如果現(xiàn)場(chǎng)可斷電安裝，可在銅排上按傳感器間距要求開(kāi)兩個(gè)對(duì)應(yīng)螺紋孔，將傳感器通過(guò)后側(cè)的安裝固定孔固定在母排螺紋孔上，完成傳感器的安裝；如現(xiàn)場(chǎng)要求不斷電安裝，可采用配套橡膠墊塊內(nèi)嵌于外殼與銅排之間固定，確保傳感器能在振動(dòng)條件下也能可靠工作，整個(gè)安裝過(guò)程比較快速簡(jiǎn)單。

某鐵路機(jī)車(chē)改造項(xiàng)目安裝圖

??2： 開(kāi)口式霍爾電流傳感器

??2.1 概述    

??開(kāi)口式霍爾電流傳感器相較于閉口霍爾電流傳感器，與傳統(tǒng)單鐵芯、單霍爾芯片的設(shè)計(jì)不同，為了設(shè)計(jì)為分體式結(jié)構(gòu)，將鐵芯分離對(duì)稱(chēng)安裝，硬件采用雙霍爾芯片并聯(lián)互補(bǔ)差分輸入，具有性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)磁率高等特點(diǎn)，線路板與外部接線采用綠色可插拔端子，現(xiàn)場(chǎng)接線方便。

AHKC系列開(kāi)口式霍爾電流傳感器

??2.2 型號(hào)說(shuō)明

??2.3 技術(shù)參數(shù)

注意事項(xiàng)：

1、霍爾傳感器在使用時(shí)，為了得到較好的動(dòng)態(tài)特性和靈敏度，必須注意原邊線圈和副邊 線圈之間的耦合，建議使用單根導(dǎo)線且導(dǎo)線*填滿霍爾傳感器模塊過(guò)線孔；

2、霍爾傳感器在使用時(shí)，在額定輸入電流值下才能得到最佳的測(cè)量精度，當(dāng)被測(cè)電流遠(yuǎn) 低于額定值時(shí)，若要獲得最佳精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數(shù)。另外，原 邊饋線溫度不應(yīng)超過(guò) 80℃；

3、霍爾電流傳感器正常工作時(shí)的輔助電源不應(yīng)超過(guò)標(biāo)定值的±20%；

4、霍爾電流傳感器在安裝使用過(guò)程中嚴(yán)禁從高處摔落(≥1m)；

5、不能調(diào)節(jié)零點(diǎn)、滿度調(diào)節(jié)電位器；

6、輔助電源需要自行配置；

7、電源正負(fù)極不能接反。

??3：結(jié)束語(yǔ)

??從改造成本上看，如采用傳統(tǒng)閉口式霍爾電流傳感器或者分流器方案，施工時(shí)需要先拆除直流母線銅排，然后安裝傳感器，再將母排重新安裝恢復(fù)，整改線路需要停電配合，采用開(kāi)口式霍爾電流傳感器則更省時(shí)省力；從測(cè)試性能方面，只要安裝時(shí)傳感器的上、下體螺絲固定緊密，開(kāi)口式傳感器與閉口式傳感器的精度、穩(wěn)定性基本一致。綜上所述，開(kāi)口式霍爾電流傳感器在直流配電改造過(guò)程中有著更為廣泛的應(yīng)用。

??參考文獻(xiàn)

??[1] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.6