streszczenie:

     
           

Przedstawiono efekt Halla, przeanalizowano zasadę działania czujnika prądu Halla z zamkniętą pętlą i jego główne cechy, charakterystykę produktu oraz jego dobór. Omówiono i przeanalizowano typowe zastosowanie czujnika prądu Halla w przetwornicy częstotliwości oraz typowy układ detekcji prądu w przetwornicy częstotliwości, a także pokrótce omówiono jego typowe zastosowanie w przetwornicy częstotliwości.

1. Wstęp

     
           

Wraz z ciągłym rozwojem nowoczesnych technologii przemysłowych, detekcja prądu jest szeroko stosowana w dziedzinie sterowania przemysłowego. Sterowanie przemysłowe stawia wysokie wymagania dotyczące dokładności i szybkości reakcji detekcji prądu. Jednocześnie dąży się do osiągnięcia pełnej izolacji od wykrywanego obiektu. Czujniki prądu Halla doskonale rozwiązują te problemy. Dzięki doskonałej wydajności i wyjątkowej konstrukcji, czujniki prądu Halla stały się rozwiązaniem do pomiaru izolacji prądu w dziedzinie sterowania przemysłowego i są szeroko stosowane w napędach, przetwornicach częstotliwości, uzwojeniach silników oraz w pomiarach dużych prądów o wysokiej częstotliwości.

2. Zasada działania

     
           

Czujnik prądu Halla to czujnik pola magnetycznego oparty na efekcie Halla. Posiada dwa tryby pracy: otwarty (typ bezpośredni) i zamknięty (typ z równowagą magnetyczną). Zaletami czujnika Halla ze wzmocnieniem bezpośrednim są prosta budowa obwodu i stosunkowo niski koszt; jego wadami są niska dokładność i liniowość, długi czas reakcji oraz duży dryft temperaturowy. Aby przezwyciężyć te wady, opracowano czujniki prądu Halla z zamkniętą pętlą (z równowagą magnetyczną).

Czujnik prądu Halla z zamkniętą pętlą jest również nazywany czujnikiem prądu Halla o zerowym strumieniu, jak pokazano na rysunku 1. Składa się on z obwodu pierwotnego, pierścienia magnetycznego, uzwojenia wtórnego elementu Halla, wzmacniacza itp. Gdy strumień magnetyczny generowany przez prąd pierwotny IP jest koncentrowany w obwodzie magnetycznym poprzez wysokiej jakości rdzeń magnetyczny, element Halla jest mocowany w szczelinie powietrznej w celu wykrycia strumienia magnetycznego i generuje prąd kompensacji wstecznej przez cewkę wielozwojową nawiniętą na rdzeniu magnetycznym. Prąd ten służy do kompensacji strumienia magnetycznego generowanego przez prąd pierwotny IP, dzięki czemu strumień magnetyczny w obwodzie magnetycznym zawsze pozostaje zerowy. Po przetworzeniu przez specjalny układ, wyjście czujnika może generować zmiany prądu, które dokładnie odzwierciedlają prąd pierwotny.

   

Rysunek 1

3. Wprowadzenie produktu

     
         

3.1 Wybór produktu

             

Czujniki prądu Halla z zamkniętą pętlą mają wiele zalet, takich jak krótki czas reakcji, wysoka częstotliwość robocza, wysoka odporność na przeciążenia i wysoki poziom izolacji. Zazwyczaj czujnik prądu Halla jest dobierany na podstawie sygnału wejściowego, wyglądu i rozmiaru otworu wewnętrznego. W branży czujników, czujniki prądu Halla Jiangsu Ankeri ściśle przestrzegają wymagań określonych w normie JB/T 7490-2007 „Norma branżowa transformatorów prądu Halla”. W przeciwieństwie do swoich odpowiedników, które wykorzystują okablowanie szpilkowe, wszystkie wykorzystują zielone zaciski wtykowe, co sprawia, że ​​okablowanie na miejscu jest wygodne i niezawodne. Popularne produkty marek przedstawiono na rysunku 2.

   

Rysunek 2

     
         

3.2 Wygląd produktu

             

Model:AHBC-LTA

   

Rysunek 3

     
         

3.3 Wskaźniki techniczne

             

Czas reakcji: ≤1us

Szerokość pasma: 100 kHz

Prąd offsetowy: 0.1 mA

Temperatura pracy: -25～70℃

Temperatura przechowywania: -40～80℃

Obciążenie wyjściowe: zależy od różnych zasilaczy pomocniczych, sygnałów wejściowych i wyjściowych

Możliwość przeciążenia wejściowego: aby wznowić normalną pracę, należy wprowadzić wartość dwukrotnie przekraczającą zakres

Wytrzymałość napięciowa: 3.5 kV/50 Hz/1 min

4. Aplikacja

     
         

4.1 Czujniki stosowane w obwodach regulacji prędkości konwersji częstotliwości

                 

Rysunek 4 Układ regulacji prędkości konwersji częstotliwości Y jest czujnikiem prądu Halla

① na rysunku 4 służy do wykrywania prądu stałego w magistrali. W przypadku wykrycia nieprawidłowych impulsów w obwodzie głównym lub przekroczenia wartości skutecznej, impuls wyzwalający obwodu wyzwalającego falownika jest szybko odcinany w celu ochrony modułów falownika i prostownika;

② na Rysunku 4 służy do wykrywania różnicy prądu pomiędzy dwoma ramionami mostka. Z powodu awarii komutacji, moduły IBGT w górnym i dolnym ramieniu mostka jednej fazy łatwo ulegają uszkodzeniu z powodu przetężenia. W tym momencie zabezpieczenie przeciwzwarciowe jest wymagane, aby odciąć obwód sterowania bramką w ciągu 10us po wykryciu zwarcia. Ten rodzaj falownika musi używać szybkiego zabezpieczenia nadprądowego. Możesz użyć Halla Czujnik prądu wykrywa prąd w każdym ramieniu mostka. Jeśli górne i dolne ramię mostka przewodzą w tym samym czasie z powodu awarii komutacji, odpowiadające im dwa czujniki wykryją sygnał prądowy w tym samym czasie. Po porównaniu z napięciem odniesienia i przekształceniu w falę prostokątną, wszystkie impulsy wyzwalające falownika są blokowane przez sterowanie obwodem bramki, odcinając ścieżkę zwarcia i chroniąc drogi moduł IBGT;

③ na rysunku 4 służy do wykrywania kształtu fali prądu wyjściowego. Jest on podłączony do obwodu wyjściowego falownika w celu wykrywania prądu przemiennego zmieniającego się z częstotliwością. Pozwala to na lepszą kontrolę impulsu wyzwalającego, a także na dostarczanie sygnałów przeciążenia dla urządzeń elektrycznych.

     
         

4.2 Środki ostrożności dotyczące użytkowania

             

4.2.1 Aby uzyskać lepsze parametry dynamiczne i czułość, należy zwrócić uwagę na sprzężenie uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Aby uzyskać dobre sprzężenie, można zastosować pojedynczy przewód, który całkowicie wypełnia otwór modułu czujnika Halla;

4.2.2 Gdy podczas użytkowania przez uzwojenie pierwotne czujnika przepływa duży prąd stały, a obwód wtórny nie jest podłączony do zasilacza/regulatora napięcia lub obwód wtórny jest otwarty, obwód magnetyczny ulega namagnesowaniu, co powoduje powstanie magnetyzmu szczątkowego, który wpływa na dokładność pomiaru (dlatego przed użyciem należy najpierw podłączyć zasilanie i zacisk pomiarowy M). W takim przypadku należy najpierw przeprowadzić demagnetyzację. Metoda polega na tym, że obwód wtórny nie dodaje mocy, ale taki sam poziom prądu przemiennego przepływa przez uzwojenie pierwotne i stopniowo zmniejsza jego wartość;

4.2.3 W większości przypadków czujniki Halla charakteryzują się dużą odpornością na zakłócenia zewnętrznego pola magnetycznego. Zasadniczo zakłócenia pola magnetycznego generowane przez prąd o natężeniu dwukrotnie większym od prądu roboczego Ip w odległości 5–10 cm od modułu można zignorować. Jednak w przypadku silniejszych zakłóceń pola magnetycznego należy podjąć odpowiednie środki zaradcze. Typowe metody to:

① Dostosuj kierunek modułu tak, aby zewnętrzne pole magnetyczne miało mniejszy wpływ na moduł;

② Dodaj metalową osłonę odporną na pola magnetyczne na module;

③ Wybierz moduły z podwójnymi elementami Halla lub wieloma elementami Halla;

④ Dokładność pomiaru uzyskuje się przy wartości znamionowej. Gdy mierzony prąd jest znacznie niższy od wartości znamionowej, w celu uzyskania dokładności, po stronie pierwotnej można zastosować wiele zwojów, tj. IpNp = znamionowa liczba amperozwojów. Ponadto temperatura przewodu pierwotnego nie powinna przekraczać 80°C.

5.Conkluzja

     
         

             

Czujniki prądu Halla mają wiele zalet. Dzięki precyzyjnemu wykrywaniu i kontrolowaniu dużych prądów, zapewniają bezpieczną i niezawodną pracę falowników, umożliwiając im szybkie reagowanie na awarie przy jednoczesnym zachowaniu prawidłowego napięcia wyjściowego, co poprawia niezawodność falownika i podnosi poziom bezpieczeństwa. Dlatego zalety czujników prądu Halla w przetwornicach częstotliwości stają się coraz bardziej oczywiste i stały się one niezbędnym elementem branży przetwornic częstotliwości.

【Odniesienie】

     
         

             

[1] Podręcznik projektowania i aplikacji mikrosieci przedsiębiorstwa Ankerui, wydanie 2019.11

[2] Xie Wenhe. Czujniki i ich zastosowania [M]. Pekin: Higher Education Press, 2003.

[3] Yuan Junwu. Zastosowanie czujnika prądu Halla w przetwornicy częstotliwości

Zastrzeżenie: Niniejszy artykuł pochodzi z „Ankerui Information Exchange”, organizacji wspierającej ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia przedruku.

Numer telefonu firmy: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Menedżer Li

QQ: 332496225 Menedżer Qiu

Adres: Pokój 809, Budynek C, Budynek Technologii Zhantao, nr 1079 Minzhi Avenue, Nowa Dzielnica Longhua, Shenzhen