مستشعر تيار هول من النوع المفتوح في مصنع روسي

ملخص: وفقًا لمبدأ وخصائص وطريقة تركيب مستشعر تيار هول المفتوح، يتم تحليل تطبيق مستشعر تيار هول المفتوح في نظام التحويل والتوزيع في المصنع، وذلك لتوفير حل للمستخدمين لتحقيق التوزيع الذكي لنظام التيار المستمر بسرعة.

1. نظرة عامة

يتكون نظام توزيع التيار المستمر عادةً من مصدر طاقة تحويل عالي التردد وبطارية، تُستخدم لتوفير مصدر طاقة مستمر موثوق به للتحكم والإشارات وحماية المرحلات والأجهزة الآلية وإضاءة الحوادث وغيرها في نظام التيار المستمر. يتطلب هذا النظام متطلبات عالية من حيث موثوقية واستقرار وجودة مصدر الطاقة. لذلك، في نظام التيار المستمر الروسي، استخدمنا عداد توزيع تيار مستمر هول. أثناء تحويل نظام التيار المستمر، لا يحدث انقطاع للتيار، وتكون عملية التحويل الهندسية صعبة، ولا يمكن لمستشعر تيار هول المغلق التقليدي أو التحويلة حل المشكلة. لذلك، يمكن استخدام مستشعر تيار هول المفتوح لحل مشكلة قياس تيار المستمر في مشروع التحويل، وذلك لضمان التشغيل الآمن لعملية التحويل دون انقطاع للتيار.

2. تصميم المنتج

2.1 السمات الهيكلية

طُوِّر مستشعر تيار هول مفتوح الفوهة بناءً على مستشعر تيار هول التقليدي مغلق الفوهة. يتميز بهيكل مبتكر ومظهر جميل. يتكون هيكله من غلاف، ولب حديدي، ولوحة دوائر أخذ العينات، وراتنج ثابت. صُنع الغلاف من سبيكة PC/ABS، التي تتميز بمقاومة عالية لدرجات الحرارة، وقوة ميكانيكية عالية، وحماية بيئية. أما القلب، فهو مصنوع من صفائح فولاذ السيليكون الملتصقة على البارد، والتي تتميز بأداء مستقر، وقوة ميكانيكية عالية، وموصلية مغناطيسية عالية للغاية. يُستخدم طرف التوصيل الأخضر للوحة الدوائر والأسلاك الخارجية، وهو سهل الاستخدام وموثوق به للأسلاك في الموقع.

يظهر الهيكل المحدد في الشكلين 1 و2. يعتمد مظهر المنتج على تصميم منقسم. الشكل 1 هو ممر دائري، وهو مناسب للمرور عبر نظام التيار المستمر عندما يكون الناقل الأساسي عبارة عن كابل. الشكل 2 ممر مربع، مناسب لنظام التيار المستمر عندما يكون الناقل الأساسي عبارة عن قضيب نحاسي. وفقًا لنطاق قياس التيار الأساسي ومتطلبات التثقيب، يمكن اختيار نوع المنتج المقابل. يمكن لهذه السلسلة من المستشعرات قياس نطاق التيار من 20 أمبير إلى 20000 أمبير، والشكل الرئيسي لـ phi 20، 40، 60، 64 × 16، 85 × 27، 104 × 36، 140 × 50 ومواصفات أخرى، كما هو موضح في الشكل 3، مناسبة لتطبيقات مختلفة.

الشكل 1 نمط المرور الدائري

الشكل 2 نمط التمريرة المربعة

الشكل 3 مستشعر تيار هول من النوع المفتوح من سلسلة AHKC

2.2 مبدأ العمل

يعتمد مستشعر تيار هول على تأثير هول، ومبدأ الحث الكهرومغناطيسي. ووفقًا لهذا المبدأ، يُمكن تقسيمه إلى نمط الحلقة المفتوحة (المستقيم) ونمط الحلقة المغلقة (نوع التوازن المغناطيسي). يعمل مستشعر تيار هول المفتوح في نمط الحلقة المفتوحة التقليدي (المستقيم)، وقد تم تحسينه بناءً على تصميم هول، وهو يختلف عن تصميم هول التقليدي ذي النواة المفردة والرقاقة المفردة. ولتصميم هيكل منفصل، يُفصل النواة الحديدية ويُركّب بشكل متماثل. تعتمد المكونات على مدخلات تفاضلية متكاملة متوازية لرقاقتي هول. يوضح الشكل 4 مبدأ مستشعر هول المفتوح.

الشكل 4 مخطط تخطيطي لمستشعر هول المفتوح

عندما يتدفق التيار الجانبي الأساسي IP عبر سلك طويل، سيُنتج مجالًا مغناطيسيًا حول السلك، وحجم المجال المغناطيسي يتناسب طرديًا مع التيار المار عبر السلك. يتجمع المجال المغناطيسي في الدائرة، من خلال عنصري هول في قياس فجوة الهواء الدائرية، ويتم وضع علامتي عنصري هول بدلاً من ذلك في نفس المجال، وإشارة الخرج ذات الخصائص التكميلية لجهد الخرج بواسطة خرج مكبر الصوت التفاضلي، لا يمكنها فقط قمع تداخل الوضع المشترك، ولكن أيضًا تأثير انحراف درجة الحرارة، حيث يعكس جهد الخرج VS بدقة تيار الجانب الأصلي IP. يتم معايرة الخرج المقدر العام بتيار مستمر ± 5 فولت أو تيار مستمر 4-20 مللي أمبير.

2.3 تركيب المنتج

لنأخذ المنتجات ذات الفتحات المربعة كمثال، كما هو موضح في الشكل 5، ونفتح برغي تثبيت مستشعر تيار هول المفتوح، ثم نزيل الجزء السفلي منه. يُحمَّل الجزء العلوي من مستشعر تيار هول المفتوح في الناقل الرئيسي لنظام التوزيع، ويُغلق الجزء السفلي منه. تمر براغي التثبيت وحشيات المستشعر عبر فتحات التثبيت في الجسمين العلوي والسفلي، ويُثبَّت الجسمان معًا.

إذا كان تركيب الجهاز في الموقع مع إيقاف التشغيل ممكنًا، فيمكن فتح فتحتين ملولبتين متطابقتين على اللوحة البرونزية وفقًا لمتطلبات تباعد المستشعر، ويُثبّت المستشعر على الفتحة الملولبة لقضيب التوصيل من خلال فتحة التثبيت الخلفية لإكمال تركيبه؛ إذا كان الموقع يتطلب تركيبًا كهربائيًا مستمرًا، فيمكن دمج وسادة مطاطية داعمة بين الغلاف واللوحة البرونزية لضمان عمل المستشعر بشكل موثوق في ظروف الاهتزاز. عملية التركيب بأكملها سريعة وبسيطة نسبيًا.

الشكل 5 مخطط تركيب المنتج

2.4 مزايا مستشعر هول من النوع المفتوح

بالمقارنة مع طريقة قياس التيار المستمر التقليدية المعتمدة عمومًا بواسطة التحويلة أو المحول، فإن مستشعر هول المفتوح يتمتع بالمزايا التالية:

1) قوة عزل عالية للجانب الأساسي والجانب الثانوي، تصل إلى عزل تيار متردد 12 كيلو فولت؛

2) لا يوجد فقدان للإدراج؛

3) أداء ديناميكي جيد: وقت الاستجابة أقل من 20 ميكروثانية وسرعة التتبع Di / dt أعلى من 20A / uS

٤) لا حاجة لفك الكابل الجانبي الأصلي أو الناقل أثناء التركيب. وهو مناسب بشكل خاص لتحويل وتركيب المعدات التي لا تتعرض لفقدان الطاقة.

3. تطبيق المنتج

يُستخدم مستشعر تيار هول مفتوح النهاية بشكل رئيسي في تحويل أنظمة توزيع التيار المستمر في المصانع، مثل تحويل أنظمة الطاقة المستمرة في محطات توليد الطاقة، وتحويل أنظمة التيار المستمر في محطات التحويل، وتحويل غرف الاتصالات، وتحويل قاطرات السكك الحديدية، وغيرها من المشاريع. يمكنه تحويل إشارة تيار التيار المستمر من الحافة المركزية للنظام إلى خرج تيار مستمر قياسي ± 5 فولت أو 4-20 مللي أمبير. كما أنه يؤدي دور المراقبة والعزل الكهربائي، ويمكن استخدامه مع أجهزة المراقبة متعددة الحلقات أو غيرها من أجهزة القياس الكهربائية.

4. الخاتمة

يلعب مستشعر تيار هول المفتوح دورًا مهمًا في تطبيق نظام التيار المستمر نظرًا لبنيته البسيطة وتركيبه المريح وتشغيله الموثوق به وتطبيقاته الجيدة الأخرى، خاصة في مشروع التجديد.