Sensore di corrente Hall di tipo aperto in una fabbrica russa

Riepilogo: In base al principio, alle caratteristiche e alla modalità di installazione del sensore di corrente Hall di tipo aperto, viene analizzata l'applicazione del sensore di corrente Hall di tipo aperto nel sistema di trasformazione e distribuzione della fabbrica, in modo da fornire agli utenti una soluzione per realizzare rapidamente la distribuzione intelligente del sistema CC.

1. Panoramica

Il sistema di distribuzione CC è solitamente composto da un alimentatore switching ad alta frequenza e da una batteria, che fornisce un'alimentazione CC affidabile per il controllo, la segnalazione, la protezione dei relè e dei dispositivi automatici, l'illuminazione di emergenza e così via. Presenta elevati requisiti di affidabilità, stabilità e qualità dell'alimentazione. Pertanto, nel sistema CC russo, abbiamo utilizzato il misuratore di distribuzione CC Hall. Durante la trasformazione del sistema CC, non si verificano interruzioni di corrente, ma la trasformazione ingegneristica è complessa e il tradizionale sensore di corrente Hall chiuso o shunt non può risolvere il problema. Pertanto, il sensore di corrente Hall aperto può essere utilizzato per risolvere il problema di misurazione della corrente CC nel progetto di trasformazione, in modo da garantire il funzionamento sicuro del processo di trasformazione senza interruzioni di corrente.

2. Progettazione del prodotto

2.1 Caratteristiche strutturali

Il sensore di corrente Hall a bocca aperta è sviluppato sulla base del tradizionale sensore di corrente Hall a bocca chiusa. Presenta una struttura innovativa e un aspetto gradevole. Il tutto è composto da un guscio, un nucleo in ferro, un circuito stampato di campionamento e resina fissa. Il materiale del guscio è realizzato in lega PC/ABS, che presenta caratteristiche di resistenza alle alte temperature, elevata resistenza meccanica e protezione ambientale. Il nucleo è realizzato in lamiera di acciaio al silicio orientata e saldata a freddo, che offre prestazioni stabili, elevata resistenza meccanica e conduttività magnetica estremamente elevata. Il terminale verde a innesto viene utilizzato per il circuito stampato e il cablaggio esterno, risultando pratico e affidabile per il cablaggio in loco.

La struttura specifica è mostrata nelle Figure 1 e 2. L'aspetto del prodotto adotta un design diviso. La Figura 1 mostra un passaggio circolare, adatto per il passaggio attraverso il sistema CC quando il bus primario è un cavo. La Figura 2 mostra un passaggio quadrato, adatto per il sistema CC quando il bus primario è una barra di rame. In base all'intervallo di misura della corrente primaria e ai requisiti di perforazione, è possibile selezionare il tipo di prodotto corrispondente. Questa serie di sensori può misurare un intervallo di corrente da 20 A a 20000 A, con le seguenti forme principali del phi: 20, 40, 60, 64*16, 85*27, 104*36, 140*50 e altre specifiche, come mostrato in Figura 3, adatte a diverse applicazioni.

Fig. 1 modello di passaggio circolare

Fig. 2 Modello di passaggio quadrato

Figura 3 Sensore di corrente Hall di tipo aperto serie AHKC

2.2 Principio di funzionamento

Sensore di corrente Hall basato sul principio di induzione elettromagnetica e sull'effetto Hall. Il design del sensore può essere suddiviso in modalità ad anello aperto (diritto) e modalità ad anello chiuso (a bilanciamento magnetico). Il sensore di corrente Hall aperto, in un tradizionale anello aperto (diritto), è stato migliorato rispetto al sensore Hall tradizionale, differendo dal design a singolo nucleo e singolo chip. Per progettare una struttura divisa, il nucleo di ferro viene separato e installato simmetricamente. L'hardware adotta un ingresso differenziale complementare parallelo di chip Hall doppi. Il principio del sensore Hall di tipo aperto è illustrato in Figura 4:

Fig. 4 Diagramma schematico del sensore Hall aperto

Quando la corrente del lato primario IP scorre attraverso un filo lungo, produrrà un campo magnetico attorno al filo, la cui entità è proporzionale alla corrente che attraversa il filo. Il campo magnetico si raccoglie in un'area circolare, attraverso due elementi Hall nella misurazione del traferro circolare. Due elementi Hall invece sono posizionati nello stesso campo. Il segnale di uscita con caratteristiche complementari della tensione di uscita viene generato dall'uscita dell'amplificatore differenziale. Non solo è possibile sopprimere l'interferenza di modo comune, ma anche l'influenza della deriva termica. La tensione di uscita VS riflette accuratamente la corrente del lato originale IP. L'uscita nominale generale è calibrata come DC±5V o DC4-20mA.

2.3 Installazione del prodotto

Prendendo come esempio i prodotti a foro quadrato, come mostrato in Figura 5, svitare la vite di montaggio del sensore di corrente Hall di tipo aperto e rimuovere il corpo inferiore del sensore. Il corpo superiore del sensore di corrente Hall di tipo aperto viene caricato nel bus primario del sistema di distribuzione e il corpo inferiore del sensore viene chiuso. Le viti di montaggio e le guarnizioni del sensore passano attraverso i fori di fissaggio dei corpi superiore e inferiore, che vengono poi fissati insieme.

Se è possibile l'installazione in loco senza alimentazione elettrica, è possibile praticare due fori filettati corrispondenti sulla piastra in bronzo in base ai requisiti di spaziatura del sensore e fissare il sensore al foro filettato della barra collettrice attraverso il foro di fissaggio posteriore per completare l'installazione. Se il sito richiede un'installazione elettrica continua, è possibile inserire un cuscinetto di supporto in gomma tra il guscio e la piastra in bronzo per garantire il funzionamento affidabile del sensore in condizioni di vibrazione. L'intera procedura di installazione è relativamente rapida e semplice.

Fig. 5 Schema di installazione del prodotto

2.4 Vantaggi del sensore Hall di tipo aperto

Rispetto al tradizionale metodo di misurazione della corrente continua generalmente adottato tramite shunt o trasformatore, il sensore Hall di tipo aperto presenta i seguenti vantaggi:

1) Elevata resistenza dell'isolamento del lato primario e del lato secondario, fino a un isolamento AC 12KV;

2) Nessuna perdita di inserzione;

3) Buone prestazioni dinamiche: il tempo di risposta è inferiore a 20uS e la velocità di tracciamento Di/dt è superiore a 20A/uS

4) Non è necessario smontare il cavo laterale o il bus originale durante l'installazione. È particolarmente adatto per la trasformazione e la costruzione di apparecchiature che non devono essere sottoposte a interruzioni di potenza.

3. Applicazione del prodotto

Il sensore di corrente Hall aperto viene utilizzato principalmente nella trasformazione del sistema di distribuzione CC negli stabilimenti, come la trasformazione del sistema di alimentazione CC nelle centrali elettriche, la trasformazione del sistema CC nelle sottostazioni, la trasformazione delle sale di comunicazione, la trasformazione delle locomotive ferroviarie e altri progetti. Può convertire il segnale di corrente CC del bordo centrale del sistema in un'uscita CC standard di ± 5 V o 4-20 mA. Svolge la funzione di monitoraggio e isolamento elettrico e può essere utilizzato con strumenti di monitoraggio multi-loop o altri strumenti di misura elettrica.

4. Conclusion

Il sensore di corrente Hall aperto svolge un ruolo importante nell'applicazione del sistema CC grazie alla sua struttura semplice, alla comoda installazione, al funzionamento affidabile e ad altre buone possibilità di applicabilità, in particolare nei progetti di ristrutturazione.