1. 引言
隨著經(jing)濟(ji)改革的(de)(de)(de)不斷深入,節(jie)能(neng)降耗已經(jing)成為(wei)降低生產(chan)(chan)成本(ben)、提高產(chan)(chan)品質量的(de)(de)(de)重要手段之一,而變頻調速技術正是(shi)順應(ying)了工(gong)業(ye)生產(chan)(chan)自動(dong)化發展的(de)(de)(de)要求,開創了一個全新(xin)的(de)(de)(de)智能(neng)電(dian)機時代。目前,該技術在(zai)電(dian)力(li)、冶金(jin)、化工(gong)、造紙、食品、紡織等(deng)多種行業(ye)的(de)(de)(de)電(dian)機傳(chuan)動(dong)設備中得到實際應(ying)用(yong),已經(jing)成為(wei)現代電(dian)力(li)傳(chuan)動(dong)技術的(de)(de)(de)一個主要發展方向。用(yong)變頻器控制電(dian)機實現調速,可節(jie)省10%以上的(de)(de)(de)電(dian)能(neng)。
霍爾電流傳感器由于其(qi)優異的特性,越(yue)來越(yue)多的變頻器制造商選(xuan)擇它作為電量(liang)監控的元器件。
2. 工作原理
霍爾(er)(er)電流傳(chuan)(chuan)感(gan)器是根據霍爾(er)(er)效應(ying)制作的一種磁場傳(chuan)(chuan)感(gan)器。它有兩(liang)種工作方(fang)式(shi),即(ji)開(kai)環(huan)(直放式(shi))和閉(bi)環(huan)(磁平(ping)衡式(shi))。直放式(shi)霍爾(er)(er)傳(chuan)(chuan)感(gan)器的優點是電路形式(shi)簡(jian)單,成本相(xiang)對較(jiao)低;其缺點是精度、線性度較(jiao)差,響應(ying)時間較(jiao)慢,溫(wen)度漂移較(jiao)大。為了克服(fu)它的不足,出現了閉(bi)環(huan)(磁平(ping)衡式(shi))霍爾(er)(er)電流傳(chuan)(chuan)感(gan)器。
閉環式霍爾電流傳感器又稱零磁通式霍爾電流傳感器,如圖1所示,它是由原邊電路、聚磁環、霍爾元件次級線圈、放大器等組成。當原邊電流IP產生的磁通通過高品質磁芯集中在磁路中,霍爾元件固定在氣隙中檢測磁通,通過繞在磁芯上的多匝線圈輸出反向的補償電流,用于抵消原邊IP產生的(de)磁通,使得磁路(lu)中磁通始終保持為零(ling)。經過特殊電(dian)路(lu)的(de)處(chu)理(li),傳感器的(de)輸(shu)出端能夠(gou)輸(shu)出精確反(fan)映(ying)原邊(bian)電(dian)流的(de)電(dian)流變化。
圖1
3. 產品介紹
3.1產品選型
閉環霍(huo)爾(er)電(dian)流傳感(gan)(gan)器具(ju)有響應時(shi)間(jian)短、工作(zuo)頻率(lv)高、過載能力強(qiang)、高隔(ge)離度等眾(zhong)多優點(dian)。一般情(qing)況下,根據(ju)輸入信(xin)號、外形、內孔尺寸來選擇(ze)霍(huo)爾(er)電(dian)流傳感(gan)(gan)器。在傳感(gan)(gan)器行業內,江蘇安科(ke)瑞霍(huo)爾(er)電(dian)流傳感(gan)(gan)器嚴格按照(zhao)JB/T 7490-2007《霍(huo)爾(er)電(dian)流互感(gan)(gan)器行業標(biao)準》規定的(de)各(ge)項(xiang)要求,相對于同(tong)行采用插(cha)針式接線不同(tong),一律(lv)采用綠色可插(cha)拔端子,現場接線方便、可靠(kao)。常見的(de)品(pin)牌產品(pin)如表1。
表1
常見品牌 | 型號 | 精度 | 輔助電源 | 接線方式 |
江蘇安科瑞 | AHBC系列 | 0.5級 | ±15V | 綠色插拔端子 |
瑞士LEM | LA系列 | 0.5級 | ±15V | 插針方式 |
3.2產品外形
型號:AHBC-LTA
實物圖(tu) 尺寸圖(tu)
3.3技術指標
4. 應用
4.1 傳感器應用在變頻調速回路
圖2 變頻調速回路 Y為霍(huo)爾電流傳感器(qi)
圖2中①用于檢測(ce)母線的直流(liu)電流(liu),當檢測(ce)出主回(hui)路(lu)中出現異(yi)常脈沖(chong),或有效值超出標準時,迅速切斷逆(ni)變(bian)(bian)觸(chu)發電路(lu)的觸(chu)發脈沖(chong),保(bao)護(hu)逆(ni)變(bian)(bian)和整流(liu)模塊(kuai);
圖2中(zhong)(zhong)②用于檢(jian)測(ce)(ce)兩橋(qiao)臂的(de)(de)中(zhong)(zhong)的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)差(cha),由于換(huan)(huan)相(xiang)(xiang)失(shi)敗很容易使一相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)上下兩橋(qiao)臂中(zhong)(zhong)的(de)(de)IBGT模塊(kuai)因過流(liu)而損(sun)壞(huai),此時要求(qiu)短路(lu)(lu)電(dian)(dian)流(liu)保護(hu)在短路(lu)(lu)檢(jian)出后10us內切斷(duan)門(men)驅動電(dian)(dian)路(lu)(lu),這種逆變器(qi)必須(xu)采用快速(su)過電(dian)(dian)流(liu)保護(hu)裝置,可以用霍爾電(dian)(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)(ce)每個橋(qiao)臂中(zhong)(zhong)的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu),若因換(huan)(huan)相(xiang)(xiang)失(shi)敗造成上下橋(qiao)臂同時導電(dian)(dian),則相(xiang)(xiang)應的(de)(de)兩個傳(chuan)感(gan)器(qi)同時檢(jian)出電(dian)(dian)流(liu)信號(hao),經與(yu)基準電(dian)(dian)壓比(bi)較(jiao)轉換(huan)(huan)成方波后,通過門(men)電(dian)(dian)路(lu)(lu)控制封鎖所有的(de)(de)逆變觸發脈沖,切斷(duan)短路(lu)(lu)途徑,保護(hu)昂貴的(de)(de)IBGT模塊(kuai);
圖(tu)2中③用于檢測輸出(chu)(chu)電流的(de)波形,接入逆變器的(de)輸出(chu)(chu)回路中,用來檢測隨頻率變化的(de)交(jiao)流電流,可以更好地控制觸發(fa)脈沖,也可以提供用電設(she)備的(de)過載信號
4.2 使用注意事項
1、為了得到較(jiao)好的(de)(de)動態特性和靈敏度,必須(xu)注意原邊線(xian)(xian)圈和副(fu)邊線(xian)(xian)圈的(de)(de)耦合(he),要耦合(he)得好,最好用單根導(dao)線(xian)(xian)且(qie)導(dao)線(xian)(xian)完全(quan)填滿霍(huo)爾傳感(gan)器模塊孔徑;
2、使(shi)用中(zhong)當大的(de)直(zhi)流電(dian)(dian)流流過傳感器原(yuan)邊線圈,且次級電(dian)(dian)路(lu)沒有接通(tong)電(dian)(dian)源(yuan)|穩(wen)壓器或副邊開路(lu),則其磁(ci)路(lu)被磁(ci)化,而產(chan)生(sheng)剩(sheng)磁(ci),影(ying)響測量(liang)精度(故使(shi)用時要先(xian)接通(tong)電(dian)(dian)源(yuan)和測量(liang)端M),發生(sheng)這種情況時,要先(xian)進行退磁(ci)處理。其方法是次邊電(dian)(dian)路(lu)不加電(dian)(dian)源(yuan),而在原(yuan)邊線圈中(zhong)通(tong)過同樣等級大小的(de)交流電(dian)(dian)流并(bing)逐漸減小其值;
3、在大多數場(chang)合,霍(huo)爾傳感器都具有(you)很強(qiang)(qiang)的(de)抗外磁場(chang)干擾(rao)能(neng)力,一般在距離模塊(kuai)5-10cm之間存(cun)在一個兩倍于工(gong)作(zuo)電流Ip的(de)電流所(suo)產生的(de)磁場(chang)干擾(rao)是可以忽略的(de),但當有(you)更強(qiang)(qiang)的(de)磁場(chang)干擾(rao)時,要采取(qu)適當的(de)措施(shi)來解決。通常方法有(you):
① 調整模塊方向,使外磁場對模塊的(de)影(ying)響最小;
② 在模塊上(shang)加罩一個(ge)抗磁場的(de)金屬屏蔽罩;
③ 選(xuan)用帶雙霍(huo)爾(er)元件(jian)或(huo)多霍(huo)爾(er)元件(jian)的模塊;
④ 測量(liang)的最佳(jia)精(jing)度是在額定(ding)值下得到的,當被測電(dian)流遠(yuan)低(di)于(yu)額定(ding)值時,要獲得最佳(jia)精(jing)度,原(yuan)邊可(ke)使用多匝,即:IpNp=額定(ding)安匝數(shu)。另外,原(yuan)邊饋(kui)線(xian)溫度不應超過80℃。
5. 結束語
霍(huo)爾電流(liu)傳感器(qi)因其眾多優點,通過(guo)對(dui)大電流(liu)進行(xing)精(jing)確的(de)(de)檢測和(he)控(kong)制,保(bao)證了(le)(le)變頻器(qi)產品安全(quan)可(ke)(ke)靠的(de)(de)運(yun)行(xing),使變頻器(qi)在正常(chang)輸出的(de)(de)同時(shi)(shi),能(neng)對(dui)異常(chang)狀(zhuang)況及時(shi)(shi)處理。提升(sheng)了(le)(le)變頻器(qi)的(de)(de)可(ke)(ke)靠性(xing),提高了(le)(le)變頻器(qi)的(de)(de)安全(quan)品質。所以(yi)霍(huo)爾電流(liu)傳感器(qi)在變頻器(qi)里的(de)(de)優勢越來越明顯,已成為變頻器(qi)行(xing)業(ye)中(zhong)不可(ke)(ke)缺(que)少的(de)(de)一部分(fen)。
參考文獻:
(1)安科瑞電氣股份有限(xian)公司(si).電量傳感器(qi)選型手冊,201407版.
(2)謝文和(he).傳感器及(ji)其應用(yong)[M].北京:高等教育出版(ban)社,2003.
作者簡介:陸曉君,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為電量傳感器設計,手機(ji):18702111592,座機:021-59104850,QQ:2880157865