王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司  

 

摘要：根據(jù)開口式霍爾電流傳感器的原理、特點(diǎn)及安裝方式，分析開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。

      直流配電系統(tǒng)通常由高頻開關(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。

 

      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，可采用開口式霍爾電流傳感器來解決改造項(xiàng)目中直流電流計(jì)量問題，確保改造過程中直流母線和直流負(fù)載不停電且安全運(yùn)行。

      開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。

      開口式霍爾電流傳感器是在傳統(tǒng)的開環(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)過信號(hào)處理電路，使傳感器的輸出可以精確反映被測(cè)電流的大小。為了提高霍爾開環(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。

開口式霍爾傳感器原理圖

 

 

 

      某鐵路機(jī)車改造項(xiàng)目，改造要求在不能拆卸母排前提下接入傳感器來監(jiān)測(cè)母排直流電流，此種情況只能采用開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兩個(gè)對(duì)應(yīng)螺紋孔，將傳感器通過后側(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)安裝過程比較快速簡(jiǎn)單。

 

某鐵路機(jī)車改造項(xiàng)目安裝圖

 

2.1 概述       

      開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系列開口式霍爾電流傳感器

 

技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

霍爾開口式霍爾（真有效值）

輸出標(biāo)稱值電壓：±5V/±4V電流：4～20mA

零點(diǎn)失調(diào)電壓（電流）電壓：±20mV電流：±0.05mA

失調(diào)電壓（電流）漂移 電壓： ≤±1.0mV/℃ 電流：±0.04mA/℃

線性度≤0.2%FS

電源電壓DC±15VDC 24V

耐壓強(qiáng)度輸入與輸出及電源之間允許AC2500V工頻耐壓

精度等級(jí)1.0

環(huán)境溫度工作：-25℃～+70℃；儲(chǔ)存：-40℃～+85℃

濕度≤95%RH，不結(jié)露，無腐蝕性氣體場(chǎng)所

海拔≤3500m

 

 

       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)必須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)，整改線路必須停電配合，采用開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，開口式霍爾電流傳感器在直流配電改造過程中有著更為廣泛的應(yīng)用。

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