安科瑞霍爾直流電流傳感器在直流配電改造的應用

　　摘要：根據開口式霍爾電流傳感器的原理、特點及安裝方式，分析開口式霍爾電流傳感器在直流配電改造中的應用，快速實現直流配電系統智能改造。

　　關鍵詞：開口式霍爾電流傳感器;直流配電系統;改造

　　0：概述

　　直流配電系統通常由高頻開關電源和蓄電池組成，用于為直流系統中控制、信號、繼電保護自動裝置、事故照明等提供可靠的直流電流電源，對其供電的可靠性、穩定性以及供電質量均有著很高的要求。因此對一些使用周期長的直流配電系統的改造顯得十分緊要。

　　霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，根據霍爾效應原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應強度為B的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向(即霍爾輸出端之間)，將產生一個電勢VH，稱其為霍爾電勢，其大小正比于控 制電流I。與磁感應強度B的乘積。即有式中：K為霍爾系數，由霍爾元件的材料決定;I為控制電流;B為磁感應強度;VH為霍爾電勢。

　　霍爾器件是一種采用半導體材料制成的磁電轉換器件。如果在輸入端通入控制電流IC，當有一磁場B穿過該器件感磁面，則在輸出端出現霍爾電勢VH。霍爾電勢VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即：VH=KHICBsinΘ霍爾電流傳感器是按照霍爾效應原理制成，對安培定律加以應用，即在載流導體周圍產生一正比于該電流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。因此，使電流的非接觸測量成為可能。通過測量霍爾電勢的大小間接測量載流導體電流的大小。因此，電流傳感器經過了電-磁-電的絕緣隔離轉換。

　　1：開口式霍爾電流傳感器在直流配電改造的應用

　　1.1 改造要求

　　系統改造要求不停電進行直流系統切改，即在不失去直流電源的情況下進行負荷的倒出和倒入，改造工程難度大。針對此需求，可采用開口式霍爾電流傳感器來解決改造項目中直流電流計量問題，確保改造過程中直流母線和直流負載不停電且安全運行。

　　1.2 開口式霍爾電流傳感器的技術特點和工作原理

　　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成，具有耐高溫、機械強度高、環保等特點;線路板與外部接線采用綠色可插拔端子，現場接線方便。

　　開口式霍爾電流傳感器是在傳統的開環霍爾電流傳感器的基礎上加以改造，根據霍爾效應和電磁感應原理，原邊電流IP產生的磁場，通過磁芯聚磁后，用霍爾感應芯片在磁芯氣隙處感應原邊電流IP的大小和方向。霍爾感應芯片的輸出電壓，經過信號處理電路，使傳感器的輸出可以反映被測電流的大小。為了提高霍爾開環傳感器的性能，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

　　1.3 應用實例

　　某鐵路機車改造項目，改造要求在不能拆卸母排前提下接入傳感器來監測母排直流電流，此種情況只能采用開口式霍爾電流傳感器，現場安裝方便。

　　現場安裝如下圖所示，如果現場可斷電安裝，可在銅排上按傳感器間距要求開兩個對應螺紋孔，將傳感器通過后側的安裝固定孔固定在母排螺紋孔上，完成傳感器的安裝;如現場要求不斷電安裝，可采用配套橡膠墊塊內嵌于外殼與銅排之間固定，確保傳感器能在振動條件下也能可靠工作，整個安裝過程比較快速簡單。

　　某鐵路機車改造項目安裝圖

　　2： 開口式霍爾電流傳感器

　　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，與傳統單鐵芯、單霍爾芯片的設計不同，為了設計為分體式結構，將鐵芯分離對稱安裝，硬件采用雙霍爾芯片并聯互補差分輸入，具有性能穩定、機械強度高、導磁率高等特點，線路板與外部接線采用綠色可插拔端子，現場接線方便。

　　AHKC系列開口式霍爾電流傳感器

　　2.2 型號說明

　　2.3 技術參數

　　2.4注意事項

　　1、霍爾傳感器在使用時，為了得到較好的動態特性和靈敏度，注意原邊線圈和副邊線圈之間的耦合，建議使用單根導線且導線*填滿霍爾傳感器模塊過線孔;

　　2、霍爾傳感器在使用時，在額定輸入電流值下才能得到測量精度，當被測電流遠低于額定值時，若要獲得精度，原邊可使用多匝，即：IpNp=額定安匝數。另外，原邊饋線溫度不應超過 80℃;

　　3、霍爾電流傳感器正常工作時的輔助電源不應超過標定值的±20%;

　　4、霍爾電流傳感器在安裝使用過程中嚴禁從高處摔落(≥1m);

　　5、不能調節零點、滿度調節電位器;

　　6、輔助電源需要自行配置;

　　7、電源正負不能接反。

　　參數范例

　　例 1 AHKC-EKAA 霍爾電流變送器

　　輔助電源：DC24V

　　輸入：DC0～200A

　　輸出：DC4～20mA

　　精度：1 級

　　3：結束語

　　從改造成本上看，如采用傳統閉口式霍爾電流傳感器或者分流器方案，施工時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，整改線路需要停電配合，采用開口式霍爾電流傳感器則更省時省力;從測試性能方面，只要安裝時傳感器的上、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用。

作者介紹：黃飛蓉，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事光儲充等研發與應用；

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