러시아 공장의 개방형 홀 전류 센서

초록: 개방형 홀 전류 센서의 원리, 특성 및 설치 모드에 따라 공장의 변환 및 배전 시스템에서 개방형 홀 전류 센서의 적용을 분석하여 사용자가 DC 시스템의 지능형 배전을 신속하게 실현할 수 있는 솔루션을 제공합니다.

1. 개요

직류 배전 시스템은 일반적으로 고주파 스위칭 전원 공급 장치와 배터리로 구성되며, 직류 시스템에서 제어, 신호, 계전기 보호, 자동 장치, 비상 조명 등에 안정적인 직류 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 전력 공급의 신뢰성, 안정성 및 품질에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 따라서 러시아 직류 시스템에 사용되는 직류 홀 분배계에 적합한 제품을 개발했습니다. 직류 시스템의 변압 과정에서는 정전이 발생하지 않으며, 엔지니어링 변압이 어렵고 기존의 폐쇄형 홀 전류 센서나 션트 센서로는 이 문제를 해결할 수 없습니다. 따라서 개방형 홀 전류 센서를 사용하면 변압 프로젝트의 직류 전류 측정 문제를 해결하여 정전 없이 변압 과정의 안전한 작동을 보장할 수 있습니다.

2. 제품 디자인

2.1 구조적 특징

개방형 홀 전류 센서는 기존의 폐쇄형 홀 전류 센서를 기반으로 개발되었습니다. 혁신적인 구조와 아름다운 외관을 자랑합니다. 전체 구조는 쉘, 철심, 샘플링 회로 기판, 그리고 고정 수지로 구성됩니다. 쉘 소재는 고온 내성, 높은 기계적 강도 및 환경 보호 특성을 가진 PC/ABS 합금으로 제작됩니다. 코어는 안정적인 성능, 높은 기계적 강도, 그리고 매우 높은 자기 전도성을 가진 배향성 냉간 접합 실리콘 강판으로 제작됩니다. 회로 기판 및 외부 배선에는 친환경 플러그형 단자를 사용하여 현장 배선에 편리하고 신뢰성을 제공합니다.

구체적인 구조는 그림 1과 2에 나와 있습니다. 제품 외관은 분할형 디자인을 채택했습니다. 그림 1은 원형 패스로, 1차 버스가 케이블일 때 DC 시스템을 통과하는 데 적합합니다. 그림 2는 사각형 패스로, 1차 버스가 구리 막대일 때 DC 시스템에 적합합니다. 1차 전류 측정 범위와 관통 구멍 요구 사항에 따라 해당 제품 유형을 선택할 수 있습니다. 이 센서 시리즈는 20A ~ 20000A의 전류 범위를 측정할 수 있으며, 주요 형상은 그림 3과 같이 phi 20, 40, 60, 64*16, 85*27, 104*36, 140*50 및 기타 사양으로 제공되어 다양한 용도에 적합합니다.

그림 1 원형 패스 패턴

그림 2 정사각형 패스 패턴

그림 3 AHKC 시리즈 개방형 홀 전류 센서

2.2 작동 원리

홀 효과와 전자기 유도 원리를 기반으로 하는 홀 전류 센서는 설계 원리에 따라 개방 루프 모드(스트레이트)와 폐쇄 루프 모드(자기 밸런스형)로 구분됩니다. 개방형 홀 전류 센서는 기존의 개방 루프(스트레이트)를 기반으로 개선된 홀 센서로, 기존의 단일 코어, 단일 칩 설계 홀과는 다릅니다. 분리형 구조를 설계하기 위해 철심을 분리하여 대칭으로 설치했습니다. 하드웨어는 이중 홀 칩의 병렬 상보형 차동 입력 방식을 채택했습니다. 개방형 홀 센서의 원리는 그림 4와 같습니다.

그림 4 개방형 홀 센서의 개략도

1차측 전류 IP가 긴 전선을 통과할 때 전선 주변에 자기장이 형성됩니다. 자기장의 크기는 전선을 통과하는 전류에 비례합니다. 이 자기장은 원형으로 모이며, 원형 공극에 있는 두 개의 홀 소자를 통해 측정합니다. 두 홀 소자는 동일한 자기장 내에 위치합니다. 차동 증폭기를 통해 출력 전압의 상보적 특성을 갖는 출력 신호는 공통 모드 간섭을 억제할 뿐만 아니라 온도 드리프트의 영향도 억제합니다. 출력 전압 VS는 원래의 1차측 전류 IP를 정확하게 반영합니다. 일반적인 정격 출력은 DC±5V 또는 DC4-20mA로 교정됩니다.

2.3 제품 설치

사각 구멍 제품을 예로 들어, 그림 5와 같이 개방형 홀 전류 센서의 장착 나사를 풀고 센서 하단부를 분리합니다. 개방형 홀 전류 센서의 상단부는 배전 계통의 1차 모선에 장착되고, 센서 하단부는 닫힙니다. 센서의 장착 나사와 개스킷은 상단부와 하단부의 고정 구멍을 통과하여 센서 상단부와 하단부가 서로 고정됩니다.

현장 정전 설치가 가능한 경우, 센서 간격 요구 사항에 따라 청동판에 두 개의 해당 나사 구멍을 뚫고, 후면 장착 고정 구멍을 통해 버스 바의 나사 구멍에 센서를 고정하여 센서 설치를 완료합니다. 현장에 지속적인 전기 설치가 필요한 경우, 지지 고무 패드를 셸과 청동판 사이에 삽입하여 진동 조건에서도 센서가 안정적으로 작동하도록 할 수 있습니다. 전체 설치 과정은 비교적 빠르고 간단합니다.

그림 5 제품 설치 다이어그램

2.4 개방형 홀센서의 장점

션트나 변압기가 일반적으로 채택하는 전통적인 DC 전류 측정 방법과 비교했을 때, 개방형 홀 센서는 다음과 같은 장점이 있습니다.

1) 1차측과 2차측의 높은 절연 강도, 최대 AC 12KV 절연;

2) 삽입 손실 없음

3) 우수한 동적 성능: 응답 시간은 20uS 미만이고 추적 속도 Di/dt는 20A/uS보다 높습니다.

4) 설치 시 기존 측면 케이블이나 버스를 분해할 필요가 없습니다. 특히 정전이 허용되지 않는 장비의 개조 및 시공에 적합합니다.

3. 제품 적용

개방형 홀 전류 센서는 주로 발전소의 직류 전력 시스템 변환, 변전소의 직류 시스템 변환, 통신실 변환, 철도 기관차 변환 등 공장의 직류 배전 시스템 변환에 사용됩니다. 시스템의 중앙 단부 직류 전류 신호를 표준 DC±5V 또는 4-20mA 출력으로 변환할 수 있습니다. 모니터링 및 전기적 절연 역할을 하며, 다중 루프 모니터링 장비 또는 기타 전기 계측 장비와 함께 사용할 수 있습니다.

4. 결론

개방형 홀 전류 센서는 구조가 간단하고 설치가 편리하며 작동이 안정적이고 적용성이 뛰어나 특히 리노베이션 프로젝트에 적용 시 DC 시스템 적용에 중요한 역할을 합니다.