摘要
本文分析了霍爾電流傳感器的工作原理以及行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品特點(diǎn)及選型,淺談其在蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1 引言
蓄電池作為直流系統(tǒng)的電源是系統(tǒng)中十分關(guān)鍵的設(shè)備,對(duì)其進(jìn)行規(guī)范合理、真實(shí)的日常維護(hù)。蓄電池在線監(jiān)測裝置主要應(yīng)用于發(fā)電廠、*等電力直流系統(tǒng)通信機(jī)房和基站、鐵路供電變電站金融、化工、企事業(yè)單位的UPS機(jī)房等后備電源使用場合。用于監(jiān)測大容量蓄電池組的剩余電量、基本參數(shù)等,為蓄電池組的日常維護(hù)提供重要的依據(jù)、保證蓄電池組的可靠運(yùn)行。
蓄電池在充放電時(shí),對(duì)充放電電流大小有嚴(yán)格要求,本文詳細(xì)介紹了霍爾電流傳感器對(duì)蓄電池充放電電流監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)。
2 工作原理
霍爾電流傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器,具有對(duì)磁場敏感、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、響應(yīng)速度快能特點(diǎn),按原理可分為開環(huán)(直放式)和閉環(huán)(磁平衡式),基于實(shí)際應(yīng)用中開環(huán)(直放式)原理傳感器結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊、功耗小且成本較低,普遍采用開環(huán)(直放式)原理霍爾電流傳感器應(yīng)用于蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)。
霍爾電流傳感器開環(huán)(直放式)原理:當(dāng)原邊電流IP流過一根長導(dǎo)線時(shí),在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場,磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流成正比,產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi),通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出,其輸出電壓Vs的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標(biāo)定為5V。
3 選型
3.1 產(chǎn)品介紹
霍爾電流傳感器結(jié)合了電流互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn),克服了互感器和分流器的不足(如:互感器只適用于50Hz工頻測量;分流器無法進(jìn)行隔離檢測),同時(shí)還具有響應(yīng)時(shí)間快(≤10us)、絕緣性強(qiáng)(耐壓3.5kV)、頻帶寬(≤20kHz)、體積小易于安裝等特點(diǎn)。
在傳感器行業(yè)內(nèi),江蘇安科瑞嚴(yán)格按照J(rèn)B/T 7490-2007《霍爾電流傳感器》規(guī)定的各項(xiàng)要求,相對(duì)于同行采用插針式接線不同,一律采用綠色可插拔端子現(xiàn)場接線方便、可靠。同時(shí)針對(duì)不同現(xiàn)場應(yīng)用設(shè)計(jì)出閉口式外形霍爾、開口式外形霍爾。一般情況下,可以根據(jù)輸入信號(hào)、外形、內(nèi)控尺寸來選擇霍爾電流傳感器。
3.2 產(chǎn)品外形
常見霍爾電流傳感器外形如下圖:
閉口式外形霍爾電流傳感器 開口式外形霍爾電流傳感器
3.3 技術(shù)指標(biāo)
響應(yīng)時(shí)間:≤10us
頻寬:20kHz
失調(diào)電壓:±15mV
工作溫度:-25~70℃
存儲(chǔ)溫度:-40~80℃
輸出負(fù)載:根據(jù)不同輔助電源、輸入信號(hào)、輸出信號(hào)而定
輸入過載能力:輸入量程大值2倍可恢復(fù)正常工作
耐壓:3.5kV/50Hz/1min
4 應(yīng)用
常規(guī)測試蓄電池電流的方法是分流器(標(biāo)準(zhǔn)電阻)和霍爾感應(yīng)式技術(shù)。一般而言,基于分流器技術(shù)的電流測試器的成本比霍爾式的低,但是其能耗較高,容易引起發(fā)熱及靜態(tài)放電現(xiàn)象,難以滿足某些苛刻的節(jié)能使用條件。此外,分流器技術(shù)是把測試設(shè)備串連在電池電路中,可能會(huì)引起電路噪聲和信息失真。霍爾技術(shù)的原理是霍爾元件感應(yīng)在導(dǎo)流排或線束周圍的磁場,從而標(biāo)定電流強(qiáng)度,因此在測試蓄電池組充放電電流時(shí)更穩(wěn)定、可靠。
在某裝備的研制過程中,為保障裝備效能的正常發(fā)揮,需要實(shí)時(shí)掌握其內(nèi)部集成的鉛酸蓄電池組的工作狀態(tài),主要狀態(tài)參數(shù)包括電池組電壓和充放電電流。采用AHKC-E霍爾電流傳感器對(duì)充放電電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測,該傳感器是利用霍爾原理的開環(huán)電流傳感器,原邊回路和副邊回路之間絕緣,可用于測量直交流脈沖和混合型電流,供電電壓±15 V,系統(tǒng)中采用輸入50A對(duì)應(yīng)5V輸出,即原邊回路的充放電±50 A電流對(duì)應(yīng)副邊回路的額定電壓±5V。在實(shí)際工作中,放電時(shí)輸出大電流對(duì)應(yīng)為+5V,而充電時(shí),輸出大電流為-5V。通過觀察充放電過程中直流電流的變化特性,結(jié)合系統(tǒng)所測直流電壓、單節(jié)蓄電池內(nèi)阻值等其他參數(shù)可判斷出蓄電池組的健康狀態(tài)。
5 結(jié)束語
霍爾電流傳感器通過監(jiān)測蓄電池充放電電流狀態(tài)解決了蓄電池組容量在線監(jiān)測和單體電池故障早期診斷的難題,為蓄電池日常維護(hù)提供重要的依據(jù),保證蓄電池組的可靠運(yùn)行,在蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中起到了*的作用。
參考文獻(xiàn):
(1)江蘇安科瑞電器制造有限公司.電量傳感器選型手冊(cè),201407版
(2)謝文和.傳感器及其應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2003.