خلاصه:

     
           

اثر هال معرفی شده، اصل کار حسگر جریان هال حلقه بسته و ویژگی‌های اصلی آن، ویژگی‌های محصول و نحوه انتخاب آن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. کاربرد معمول حسگر جریان هال در مبدل فرکانس و مدار تشخیص جریان معمول در مبدل فرکانس مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار گرفته و کاربرد معمول آن در مبدل فرکانس به طور خلاصه مورد بحث قرار گرفته است.

1. معرفی

     
           

با توسعه مداوم فناوری صنعتی مدرن، تشخیص جریان به طور گسترده در زمینه کنترل صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کنترل صنعتی الزامات بالایی برای دقت و سرعت پاسخ تشخیص جریان دارد. در عین حال، امیدوار است که به جداسازی کامل از جسم مورد شناسایی دست یابد. سنسورهای جریان هال این مشکلات را به خوبی حل می‌کنند. سنسورهای جریان هال با عملکرد عالی و ساختار نفیس خود، به راه حلی برای اندازه‌گیری جداسازی جریان در زمینه کنترل صنعتی تبدیل شده‌اند و به طور گسترده در درایوها، مبدل‌های فرکانس، سیم‌پیچ‌های موتور و اندازه‌گیری‌های جریان بزرگ با فرکانس بالا استفاده می‌شوند.

2 اصل کار

     
           

حسگر جریان هال، یک حسگر میدان مغناطیسی مبتنی بر اثر هال است. این حسگر دارای دو حالت کاری است: حلقه باز (نوع مستقیم) و حلقه بسته (نوع تعادل مغناطیسی). مزایای حسگر هال تقویت‌شده مستقیم، شکل مدار ساده و هزینه نسبتاً پایین آن است؛ معایب آن دقت و خطی بودن ضعیف، زمان پاسخ آهسته و رانش دمای زیاد است. به منظور غلبه بر کاستی‌های آن، حسگرهای جریان هال حلقه بسته (تعادل مغناطیسی) پدیدار شده‌اند.

حسگر جریان هال حلقه بسته، حسگر جریان هال با شار صفر نیز نامیده می‌شود، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است. این حسگر از یک مدار اولیه، یک حلقه مغناطیسی، یک سیم‌پیچ ثانویه عنصر هال، یک تقویت‌کننده و غیره تشکیل شده است. هنگامی که شار مغناطیسی تولید شده توسط IP جریان اولیه از طریق هسته مغناطیسی با کیفیت بالا در مدار مغناطیسی متمرکز می‌شود، عنصر هال در شکاف هوایی ثابت می‌شود تا شار مغناطیسی را تشخیص دهد و یک جریان جبران معکوس را از طریق سیم‌پیچ چند دور پیچیده شده روی هسته مغناطیسی خارج می‌کند، که برای جبران شار مغناطیسی تولید شده توسط IP اولیه استفاده می‌شود، به طوری که شار مغناطیسی در مدار مغناطیسی همیشه صفر باقی می‌ماند. پس از پردازش توسط یک مدار ویژه، انتهای خروجی حسگر می‌تواند تغییرات جریان را که به طور دقیق جریان اولیه را منعکس می‌کنند، خروجی دهد.

   

شکل 1

3. معرفی محصول

     
         

3.1 انتخاب محصول

             

سنسورهای جریان هال حلقه بسته مزایای زیادی مانند زمان پاسخ کوتاه، فرکانس کاری بالا، قابلیت اضافه بار قوی و ایزولاسیون بالا دارند. به طور کلی، سنسور جریان هال بر اساس سیگنال ورودی، ظاهر و اندازه سوراخ داخلی انتخاب می‌شود. در صنعت سنسور، سنسورهای جریان هال جیانگسو آنکری به شدت از الزامات مندرج در JB/T 7490-2007 "استاندارد صنعت ترانسفورماتور جریان هال" پیروی می‌کنند. برخلاف همتایان خود که از سیم‌کشی پینی استفاده می‌کنند، همه آنها از ترمینال‌های قابل اتصال سبز استفاده می‌کنند که سیم‌کشی در محل را راحت و قابل اعتماد می‌کند. محصولات برندهای رایج در شکل 2 نشان داده شده است.

   

شکل 2

     
         

۳.۲ ظاهر محصول

             

مدل: AHBC-LTA

   

شکل 3

     
         

۳.۳ شاخص‌های فنی

             

زمان پاسخ: ≤1us

پهنای باند: 100 کیلوهرتز

جریان افست: 0.1 میلی آمپر

دمای کار: -25 ~ 70 ℃

دمای ذخیره سازی: -40 تا 80 درجه سانتیگراد

بار خروجی: به منابع تغذیه کمکی مختلف، سیگنال‌های ورودی و سیگنال‌های خروجی بستگی دارد

قابلیت اضافه بار ورودی: برای از سرگیری عملکرد عادی، دو برابر مقدار محدوده را وارد کنید

ولتاژ قابل تحمل: 3.5kV/50Hz/1min

4 کاربرد

     
         

۴.۱ حسگرهای مورد استفاده در مدارهای تنظیم سرعت تبدیل فرکانس

                 

شکل 4 مدار تنظیم سرعت تبدیل فرکانس Y حسگر جریان هال است

① در شکل ۴ برای تشخیص جریان DC باس استفاده می‌شود. هنگامی که پالس‌های غیرعادی در مدار اصلی تشخیص داده می‌شوند یا مقدار مؤثر از حد استاندارد فراتر می‌رود، پالس تریگر مدار تریگر اینورتر به سرعت قطع می‌شود تا از ماژول‌های اینورتر و یکسوکننده محافظت شود.

② در شکل ۴ برای تشخیص اختلاف جریان بین دو بازوی پل استفاده می‌شود. به دلیل خرابی کموتاسیون، ماژول‌های IBGT در بازوهای پل بالایی و پایینی یک فاز به راحتی به دلیل اضافه جریان آسیب می‌بینند. در این زمان، حفاظت جریان اتصال کوتاه لازم است تا مدار درایو گیت را ظرف ۱۰ میکروثانیه پس از تشخیص اتصال کوتاه قطع کند. این نوع اینورتر باید از یک دستگاه حفاظت اضافه جریان سریع استفاده کند. می‌توانید از سنسور جریان Hall استفاده کنید. سنسور جریان جریان را در هر بازوی پل تشخیص می‌دهد. اگر بازوهای پل بالایی و پایینی به دلیل خرابی کموتاسیون همزمان رسانا باشند، دو سنسور مربوطه سیگنال جریان را همزمان تشخیص می‌دهند. پس از مقایسه با ولتاژ مرجع و تبدیل به موج مربعی، تمام پالس‌های تریگر اینورتر از طریق کنترل مدار گیت مسدود می‌شوند، مسیر اتصال کوتاه را قطع می‌کنند و از ماژول گران‌قیمت IBGT محافظت می‌کنند.

③ در شکل ۴ برای تشخیص شکل موج جریان خروجی استفاده می‌شود. این قطعه به مدار خروجی اینورتر متصل می‌شود تا جریان AC که با فرکانس تغییر می‌کند را تشخیص دهد. این قطعه می‌تواند پالس تریگر را بهتر کنترل کند و همچنین سیگنال‌های اضافه بار را برای تجهیزات الکتریکی فراهم کند.

     
         

4.2 اقدامات احتیاطی برای استفاده

             

۴.۲.۱ برای دستیابی به ویژگی‌های دینامیکی و حساسیت بهتر، باید به کوپلینگ سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه توجه شود. برای دستیابی به کوپلینگ خوب، می‌توان از یک سیم استفاده کرد و سیم به طور کامل روزنه ماژول حسگر هال را پر می‌کند.

۴.۲.۲ هنگامی که جریان DC زیادی در حین استفاده از سیم‌پیچ اولیه سنسور عبور می‌کند و مدار ثانویه به منبع تغذیه | تنظیم‌کننده ولتاژ متصل نیست یا طرف ثانویه باز است، مدار مغناطیسی مغناطیسی می‌شود و در نتیجه مغناطیس پسماند ایجاد می‌شود که بر دقت اندازه‌گیری تأثیر می‌گذارد (بنابراین منبع تغذیه و ترمینال اندازه‌گیری M باید قبل از استفاده ابتدا متصل شوند). وقتی این اتفاق می‌افتد، ابتدا باید مغناطیس‌زدایی انجام شود. روش این است که مدار ثانویه توان اضافه نمی‌کند، اما همان سطح جریان AC از سیم‌پیچ اولیه عبور می‌کند و به تدریج مقدار آن کاهش می‌یابد.

۴.۲.۳ در بیشتر موارد، سنسورهای هال مقاومت بالایی در برابر تداخل میدان مغناطیسی خارجی دارند. به طور کلی، تداخل میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریانی دو برابر جریان عملیاتی Ip بین ۵ تا ۱۰ سانتی‌متر دورتر از ماژول را می‌توان نادیده گرفت. با این حال، هنگامی که تداخل میدان مغناطیسی قوی‌تری وجود دارد، باید اقدامات مناسبی برای حل آن انجام شود. روش‌های معمول عبارتند از:

① جهت ماژول را طوری تنظیم کنید که میدان مغناطیسی خارجی تأثیر کمتری بر ماژول داشته باشد.

② یک سپر فلزی که در برابر میدان‌های مغناطیسی روی ماژول مقاومت می‌کند، اضافه کنید.

③ ماژول‌هایی با المان‌های دو هال یا چند هال انتخاب کنید؛

④ دقت اندازه‌گیری در مقدار نامی به دست می‌آید. هنگامی که جریان اندازه‌گیری شده بسیار کمتر از مقدار نامی باشد، برای به دست آوردن دقت، می‌توان از چندین دور در سمت اولیه استفاده کرد، یعنی: IpNp = دور آمپر نامی. علاوه بر این، دمای تغذیه‌کننده اولیه نباید از 80 درجه سانتیگراد تجاوز کند.

5. نتیجه گیری

     
         

             

سنسورهای جریان هال مزایای زیادی دارند. با تشخیص و کنترل دقیق جریان‌های بزرگ، عملکرد ایمن و قابل اعتماد محصولات اینورتر را تضمین می‌کنند و به اینورتر اجازه می‌دهند تا شرایط غیرعادی را به موقع مدیریت کند و در عین حال خروجی نرمال داشته باشد، در نتیجه قابلیت اطمینان اینورتر و کیفیت ایمنی اینورتر را بهبود می‌بخشد. بنابراین، مزایای سنسورهای جریان هال در مبدل‌های فرکانس روز به روز آشکارتر می‌شود و به بخش جدایی‌ناپذیری از صنعت مبدل فرکانس تبدیل شده‌اند.

【مرجع】

     
         

             

[1] راهنمای طراحی و کاربرد ریزشبکه سازمانی Ankerui نسخه 2019.11

[2] شی ونه. حسگرها و کاربردهای آنها [M]. پکن: انتشارات آموزش عالی، 2003.

[3] یوان جونوو. کاربرد حسگر جریان هال در مبدل فرکانس

سلب مسئولیت: این مقاله از "Ankerui Information Exchange" کپی شده است که از حمایت از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند. لطفاً منبع اصلی و نویسنده‌ی بازنشر را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.

شماره تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی

QQ: 332496225 مدیر کیو

آدرس: اتاق ۸۰۹، ساختمان C، ساختمان فناوری ژانتائو، پلاک ۱۰۷۹ خیابان مینزی، منطقه جدید لونگهوا، شنژن