Offener Hall-Stromsensor in einer russischen Fabrik

Zusammenfassung: Gemäß dem Prinzip, den Eigenschaften und der Installationsart des offenen Hall-Stromsensors wird die Anwendung des offenen Hall-Stromsensors im Transformations- und Verteilungssystem der Fabrik analysiert, um den Benutzern eine Lösung zur schnellen Realisierung der intelligenten Verteilung des Gleichstromsystems bereitzustellen.

1. Übersicht

Gleichstromverteilungssysteme bestehen üblicherweise aus einem Hochfrequenz-Schaltnetzteil und einer Batterie, die eine zuverlässige Gleichstromversorgung für Steuerung, Signale, Relaisschutz, automatische Geräte, Unfallbeleuchtung usw. im Gleichstromsystem gewährleisten. Es werden hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit, Stabilität und Qualität der Stromversorgung gestellt. Daher verwenden wir im russischen Gleichstromsystem einen passenden Gleichstrom-Hall-Verteilungsmesser. Während der Umwandlung des Gleichstromsystems kommt es zu keinem Stromausfall. Die technische Umwandlung ist schwierig, und der herkömmliche geschlossene Hall-Stromsensor oder Shunt kann das Problem nicht lösen. Daher kann der offene Hall-Stromsensor verwendet werden, um das Problem der Gleichstrommessung im Umwandlungsprojekt zu lösen und einen sicheren Betrieb des Umwandlungsprozesses ohne Stromausfall zu gewährleisten.

2. Produktdesign

2.1 Strukturelle Merkmale

Der Hall-Stromsensor mit offener Öffnung basiert auf dem herkömmlichen Hall-Stromsensor mit geschlossener Öffnung. Er zeichnet sich durch eine neuartige Struktur und ein ansprechendes Erscheinungsbild aus. Das Gehäuse besteht aus Gehäuse, Eisenkern, Abtastplatine und fixiertem Harz. Das Gehäusematerial besteht aus einer PC/ABS-Legierung, die sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, hohe mechanische Festigkeit und Umweltschutz auszeichnet. Der Kern besteht aus orientiertem, kaltverschweißtem Siliziumstahlblech, das sich durch stabile Leistung, hohe mechanische Festigkeit und extrem hohe magnetische Leitfähigkeit auszeichnet. Für die Platine und die externe Verkabelung wird eine grüne Steckklemme verwendet, die eine bequeme und zuverlässige Verkabelung vor Ort ermöglicht.

Der genaue Aufbau ist in Abbildung 1 und 2 dargestellt. Das Produkt ist in zweigeteilter Ausführung erhältlich. Abbildung 1 zeigt einen runden Durchgang, der sich für die Durchführung durch ein Gleichstromsystem eignet, wenn die Primärschiene ein Kabel ist. Abbildung 2 zeigt einen quadratischen Durchgang, der für das Gleichstromsystem geeignet ist, wenn die Primärschiene eine Kupferschiene ist. Je nach Messbereich des Primärstroms und den Perforationsanforderungen kann der entsprechende Produkttyp ausgewählt werden. Diese Sensorserie misst Ströme von 20 A bis 20.000 A. Die Hauptformen der Phi-Typen 20, 40, 60, 64*16, 85*27, 104*36, 140*50 und weitere Spezifikationen sind in Abbildung 3 dargestellt und eignen sich für verschiedene Anwendungen.

Abb. 1 Kreisförmiges Passmuster

Abb. 2 Quadratisches Passmuster

Abbildung 3 Hall-Stromsensor der AHKC-Serie, offener Typ

2.2 Funktionsprinzip

Hall-Stromsensoren basieren auf dem Hall-Effekt und dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Der Sensoraufbau lässt sich je nach Prinzip in offene Schleife (direkt) und geschlossene Schleife (magnetisch ausgeglichen) unterteilen. Offene Hall-Stromsensoren basieren auf herkömmlichen offenen Schleifen (direkt) und wurden auf Basis von Hall-Sensoren verbessert. Sie unterscheiden sich von herkömmlichen Hall-Sensoren mit einem Kern und einem Chip. Um eine geteilte Struktur zu entwickeln, wird der Eisenkern getrennt und symmetrisch eingebaut. Die Hardware verwendet einen parallelen, komplementären Differenzeingang von zwei Hall-Chips. Das Prinzip eines offenen Hall-Sensors ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abb. 4 Schematische Darstellung eines offenen Hallsensors

Wenn der primärseitige Strom IP durch einen langen Draht fließt, entsteht um den Draht herum ein Magnetfeld. Die Größe des Magnetfelds ist proportional zum Stromfluss durch den Draht. Das Magnetfeld sammelt sich kreisförmig und wird durch zwei Hall-Elemente im kreisförmigen Luftspalt gemessen. Die Markierungen der beiden Hall-Elemente werden stattdessen im selben Feld platziert. Das Ausgangssignal mit komplementären Eigenschaften der Ausgangsspannung wird durch den Differenzverstärkerausgang ausgegeben. Dadurch werden nicht nur Gleichtaktstörungen, sondern auch der Einfluss der Temperaturdrift unterdrückt. Die Ausgangsspannung VS spiegelt genau den primärseitigen Strom IP wider. Die allgemeine Nennleistung ist auf DC ± 5 V oder DC 4 – 20 mA kalibriert.

2.3 Produktinstallation

Nehmen wir als Beispiel Produkte mit quadratischen Löchern (siehe Abbildung 5). Öffnen Sie die Befestigungsschraube des offenen Hall-Stromsensors und entfernen Sie den unteren Sensorkörper. Der obere Sensorkörper wird in die Primärschiene des Verteilungssystems eingesetzt, und der untere Sensorkörper wird geschlossen. Die Befestigungsschrauben und Dichtungen des Sensors werden durch die Befestigungslöcher des oberen und unteren Sensorkörpers geführt, und die oberen und unteren Sensorkörper werden miteinander verbunden.

Ist eine Installation vor Ort ohne Stromversorgung möglich, können je nach Sensorabstand zwei entsprechende Gewindebohrungen in die Bronzeplatte eingebracht werden. Der Sensor wird anschließend über die rückseitige Befestigungsbohrung am Gewinde der Sammelschiene befestigt. Ist eine kontinuierliche elektrische Installation erforderlich, kann zwischen Gehäuse und Bronzeplatte ein Gummipolster eingebettet werden, um die Zuverlässigkeit des Sensors auch bei Vibrationen zu gewährleisten. Die gesamte Installation ist relativ schnell und einfach.

Abb. 5 Produktinstallationsdiagramm

2.4 Vorteile des offenen Hallsensors

Im Vergleich zur herkömmlichen Gleichstrommessverfahren, die üblicherweise mit Shunts oder Transformatoren durchgeführt wird, bietet der offene Hall-Sensor die folgenden Vorteile:

1) Hohe Isolationsfestigkeit der Primär- und Sekundärseite, bis zu AC 12KV Isolation;

2) Kein Einfügungsverlust;

3) Gute dynamische Leistung: Die Reaktionszeit beträgt weniger als 20 µS und die Tracking-Geschwindigkeit Di/dt ist höher als 20 A/ µS

4) Das Originalkabel oder der Bus müssen während der Installation nicht demontiert werden. Es eignet sich besonders für die Umrüstung und den Bau von Geräten, bei denen kein Stromausfall auftreten darf.

3. Produktanwendung

Der offene Hall-Stromsensor wird hauptsächlich bei der Umrüstung von Gleichstromverteilungssystemen in Fabriken eingesetzt, beispielsweise in Kraftwerken, Umspannwerken, Kommunikationsräumen, Lokomotiven und anderen Projekten. Er wandelt das zentrale Gleichstromsignal des Systems in ein Standard-Gleichstromsignal ± 5 V oder 4–20 mA um. Er dient der Überwachung und elektrischen Trennung und kann mit Mehrschleifenüberwachungsgeräten oder anderen elektrischen Messgeräten verwendet werden.

4. Fazit

Der offene Hall-Stromsensor spielt aufgrund seiner einfachen Struktur, der bequemen Installation, des zuverlässigen Betriebs und anderer guter Anwendbarkeit, insbesondere bei Renovierungsprojekten, eine wichtige Rolle bei der Anwendung von Gleichstromsystemen.