产品描述
1 引言
光伏直流柜是对光伏汇流箱汇流后的直流电进行汇总、监控、保护的功能柜(一般指汇总直流负荷的电柜),直流防雷柜可以将多路直流输入汇总成一路电流输出,每路都有保护装置(断路器、熔断器等)、防反二管等,而且可以对每路电压电流进行监控,并可以实现远程通信,而霍尔电流传感器主要起到监测光伏汇流箱实时输出电流的作用。
2 工作原理
霍尔电流传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,按原理可分为开环(直放式)和闭环(磁平衡式),基于实际应用中开环(直放式)原理传感器结构相对紧凑、功耗小且成本较低,光伏直流柜中遍使用开环(直放式)原理霍尔电流传感器来配合光伏直流柜汇流采集装置。
霍尔电流传感器开环(直放式)原理:如图1所示,当原边电流IP流过一根长导线时,在导线周围将产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成正比,产生的磁场聚集在磁环内,通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出,其输出电压VS的反映原边电流IP。一般的额定输出标定为4V/5V。
图1
3 选型
3.1 产品介绍
霍尔电流传感器结合了电流互感器和分流器的所有优点,克服了互感器和分流器的不足,如表1所示:
分类 | 方案 | 带宽范围 | 隔离性 | 响应时间 |
1 | 霍尔电流传感器 | 0~20kHZ | 3.5kV | 10us |
2 | 互感器+仪表 | 50Hz工频测量 | 3.5kV | 200ms |
3 | 分流器+仪表 | 直流 | 不隔离 | 200ms |
表1 霍尔电流传感器优点对比表
在传感器行业内,江苏安科瑞严格按照JB/T 7490-2007《霍尔电流互感器》行业标准规定的各项要求,相对于**采用插针式接线不同, 一律采用绿色可插拔端子现场接线方便、可靠。一般情况下,可以根据输入信号、内孔尺寸来选择霍尔电流传感器 。开环霍尔电流传感器型号选型如表2所示:
型号 | 输入信号 | 输出信号 | 内孔(mm) | 精度 | 辅助电源 |
AHKC-E | 50~500A | 5V | Φ21 | 1级 | ±15V |
AHKC-LT | 200~2000A | 5V | Φ32 | 1级 | ±15V |
AHKC-BS | 50~500A | 5V | 20.5×10.5 | 1级 | ±15V |
AHKC-F | 200~1500A | 5V | 41×12 | 1级 | ±15V |
表2 开环霍尔电流传感器选型表
3.2 产品外形
常见开环霍尔电流传感器如图2所示:
图2 开环霍尔电流传感器实物图
3.3 技术指标
响应时间:≤10us
频宽:20kHz
失调电压:±15mV
工作温度:-25~70℃
存储温度:-40~80℃
输出负载:根据不同辅助电源、输入信号、输出信号而定
输入过载能力:输入量程大值2倍可恢复正常工作
耐压:3.5kV/50Hz/1min
4 应用
4.1 应用案例
在实际应用中,以光伏直流柜需要对8路光伏汇流箱输出电流电压进行监测为例,鉴于光伏直流柜中一般汇流采用铜牌接入且柜体空间有限制,可推荐采用8个体积较小的AHKC-BS 200A/5V霍尔开环电流传感器(如图3、图4所示)配合安科瑞直流柜汇流采集装置AGF-D,可计算出前级8路汇流箱的实时输出电流,同时可 配合1个直流高压电压传感器ACTDS-DV/V(输入范围DC 0-1500V)实现功率及电能测量。
图3 图4
4.2 使用注意事项
1、为了得到较好的动态特性和灵敏度,必须注意原边线圈和副边线圈的耦合,要耦合得好,用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块孔径;
2、使用中当大的直流电流流过传感器原边线圈,且次级电路没有接通电源|稳压器或副边开路,则其磁路被磁化,而产生剩磁,影响测量精度(故使用时要先接通电源和测量端M),发生这种情况时,要行退磁处理。其方法是次边电路不加电源,而在原边线圈中通过同样等级大小的交流电流并逐渐减小其值;
3、在大多数场合,霍尔传感器都具有很强的抗外磁场干扰能力,一般在距离模块5-10cm之间存在一个两倍于工作电流Ip的电流所产生的磁场干扰是可以忽略的,但当有更强的磁场干扰时,要采取适当的措施来解决。通常方法有:
① 调整模块方向,使外磁场对模块的影响小;
② 在模块上加罩一个抗磁场的金属屏蔽罩;
③ 选用带双霍尔元件或多霍尔元件的模块;
④ 测量的精度是在额定值下得到的,当被测电流远低于额定值时,要获得精度,原边可使用多匝,即:IpNp=额定安匝数。另外,原边馈线温度不应过80℃。
霍尔电流传感器主要适用于交流、直流、脉冲等复杂信号的隔离转换,通过霍尔效应原理使变换后的信号能够直接被AD、DSP、PLC、二次仪表等各种装置直接采集,广泛应用于电流监控及电池应用、逆变电源及太阳能电源管理系统、直流屏及直流马达驱动、电镀、焊接应用、变频器,UPS伺服控制等系统电流信号采集和反馈控制,具有响应时间快,电流测量范围宽精度高,过载能力强,线性好,抗干扰能力强等优点。
1 开环霍尔电流传感器
1.1.1 型号说明
1.1.2 技术指标
技术参数 | 指标 | |||
霍尔(开口式开环)/霍尔(闭口式开环) | 霍尔(真有效值) | |||
输出 | 标称值 | 电压:±5V/±4V | 电流:4~20mA | |
零点失调电压(电流) | 电压:±20mV | 电流:±0.05mA | ||
失调电压(电流)漂移 | 电压: ≤±1.0mV/℃ | 电流:±0.04mA/℃ | ||
线性度 | ≤0.2%FS | |||
电源电压 | DC±15V | DC 24V | ||
频宽 | 0~20kHz | |||
响应时间 | ≤5us | ≤1ms | ||
耐压强度 | 输入与输出及电源之间允许AC2500V工频耐压 | |||
精度等级 | 1.0 | |||
环境 | 温度 | 工作:-25℃~+70℃;储存:-40℃~+80℃ | ||
湿度 | ≤90%RH,不结露,无腐蚀性气体场所 | |||
海拔 | ≤2500m |
1.1.3.闭口式开环霍尔电流传感器
1.1.3.1 规格尺寸(mm)
1.1.3.2 规格参数对照表
产品型号 | 输入 | 输出 | 测量孔径 | 工作电源 |
AHKC-E | 0~(20-500)A | 5V/4V | Φ20 | ±15V |
AHKC-EA | 0~(200-1000)A | 5V/4V | Φ40 | ±15V |
AHKC-EB | 0~(500-1500)A | 5V/4V | Φ60 | ±15V |
AHKC-LT | 0~(100-800)A | 5V/4V | Φ32.5 | ±15V |
AHKC-C | 0~(100-800)A | 5V/4V | 31*13 | ±15V |
AHKC-BS | 0~(20-500)A | 5V/4V | 20.5*10.5 | ±15V |
AHKC-BSA | DC0~(50-500)A | 4-20mA | 20.5*10.5 | 12V/24V |
AHKC-F | 0~(200-1000)A | 5V/4V | 43*13 | ±15V |
AHKC-FA | 0~(200-1500)A | 5V/4V | 52*15 | ±15V |
AHKC-HAT | 0~(400-2000)A | 5V/4V | 52*32 | ±15V |
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