สรุป:

     
           

บทความนี้แนะนำปรากฏการณ์ฮอลล์ หลักการทำงานของเซ็นเซอร์วัดกระแสฮอลล์แบบวงปิด คุณสมบัติหลัก ลักษณะเฉพาะของผลิตภัณฑ์ และการเลือกใช้ นอกจากนี้ยังศึกษาและวิเคราะห์การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์วัดกระแสฮอลล์ในตัวแปลงความถี่ และวงจรตรวจจับกระแสทั่วไปในตัวแปลงความถี่ พร้อมทั้งกล่าวถึงการประยุกต์ใช้ในตัวแปลงความถี่โดยสังเขป

1. บทนำ

     
           

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีอุตสาหกรรมสมัยใหม่ การตรวจจับกระแสไฟฟ้าจึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านการควบคุมอุตสาหกรรม การควบคุมอุตสาหกรรมมีความต้องการสูงในด้านความแม่นยำและความเร็วในการตอบสนองของการตรวจจับกระแสไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็หวังที่จะให้ได้การแยกตัวอย่างสมบูรณ์จากวัตถุที่กำลังตรวจจับ เซ็นเซอร์กระแสแบบฮอลล์สามารถแก้ปัญหาเหล่านี้ได้เป็นอย่างดี ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและโครงสร้างที่ประณีต เซ็นเซอร์กระแสแบบฮอลล์จึงกลายเป็นทางออกสำหรับการวัดกระแสไฟฟ้าแบบแยกตัวในด้านการควบคุมอุตสาหกรรม และถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในไดรฟ์ ตัวแปลงความถี่ ขดลวดมอเตอร์ และการวัดกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ความถี่สูง

2 หลักการทำงาน

     
           

เซ็นเซอร์กระแสฮอลล์เป็นเซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กที่ใช้หลักการของปรากฏการณ์ฮอลล์ มีโหมดการทำงานสองแบบ คือ แบบวงจรเปิด (แบบต่อตรง) และแบบวงจรปิด (แบบสมดุลแม่เหล็ก) ข้อดีของเซ็นเซอร์ฮอลล์แบบต่อตรงคือ วงจรไม่ซับซ้อนและต้นทุนค่อนข้างต่ำ ส่วนข้อเสียคือ ความแม่นยำและความเป็นเส้นตรงต่ำ เวลาตอบสนองช้า และมีการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิมาก เพื่อแก้ไขข้อเสียเหล่านี้ จึงได้มีการพัฒนาเซ็นเซอร์กระแสฮอลล์แบบวงจรปิด (แบบสมดุลแม่เหล็ก) ขึ้นมา

เซ็นเซอร์กระแสฮอลล์แบบวงปิด หรือที่เรียกว่าเซ็นเซอร์กระแสฮอลล์แบบฟลักซ์ศูนย์ ดังแสดงในรูปที่ 1 ประกอบด้วยวงจรหลัก วงแหวนแม่เหล็ก ขดลวดทุติยภูมิขององค์ประกอบฮอลล์ และตัวขยายสัญญาณ เป็นต้น เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากกระแสหลัก IP ถูกรวมไว้ในวงจรแม่เหล็กผ่านแกนแม่เหล็กคุณภาพสูง องค์ประกอบฮอลล์จะถูกตรึงไว้ในช่องว่างอากาศเพื่อตรวจจับฟลักซ์แม่เหล็ก และส่งกระแสชดเชยย้อนกลับผ่านขดลวดหลายรอบที่พันอยู่บนแกนแม่เหล็ก ซึ่งใช้เพื่อชดเชยฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดจากกระแสหลัก IP เพื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็กยังคงเป็นศูนย์เสมอ หลังจากประมวลผลโดยวงจรพิเศษแล้ว ปลายเอาต์พุตของเซ็นเซอร์สามารถส่งออกการเปลี่ยนแปลงกระแสที่สะท้อนถึงกระแสหลักได้อย่างแม่นยำ

   

รูป 1

3. แนะนำผลิตภัณฑ์

     
         

3.1 การเลือกผลิตภัณฑ์

             

เซ็นเซอร์วัดกระแสฮอลล์แบบวงปิดมีข้อดีหลายประการ เช่น เวลาตอบสนองสั้น ความถี่ในการทำงานสูง ความสามารถในการรับโหลดเกินสูง และการแยกสัญญาณสูง โดยทั่วไป การเลือกใช้เซ็นเซอร์วัดกระแสฮอลล์จะขึ้นอยู่กับสัญญาณอินพุต รูปลักษณ์ และขนาดรูภายใน ในอุตสาหกรรมเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์วัดกระแสฮอลล์ของ Jiangsu Ankeri ปฏิบัติตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ใน JB/T 7490-2007 "มาตรฐานอุตสาหกรรมหม้อแปลงกระแสฮอลล์" อย่างเคร่งครัด แตกต่างจากเซ็นเซอร์อื่นๆ ที่ใช้การต่อสายแบบขาเสียบ เซ็นเซอร์ของ Jiangsu Ankeri ใช้ขั้วต่อแบบเสียบสีเขียว ทำให้การเดินสายในสถานที่สะดวกและเชื่อถือได้ ผลิตภัณฑ์แบรนด์ทั่วไปแสดงในรูปที่ 2

   

รูป 2

     
         

3.2 ลักษณะของผลิตภัณฑ์

             

รุ่น: AHBC-LTA

   

รูป 3

     
         

3.3 ตัวชี้วัดทางเทคนิค

             

เวลาตอบสนอง: ≤1 ไมโครวินาที

แบนด์วิดท์: 100kHz

กระแสชดเชย: 0.1 มิลลิแอมป์

อุณหภูมิในการทำงาน: -25～70℃

อุณหภูมิในการจัดเก็บ: -40 ～ 80 ℃

โหลดเอาต์พุต: ขึ้นอยู่กับแหล่งจ่ายไฟเสริม สัญญาณอินพุต และสัญญาณเอาต์พุตที่แตกต่างกัน

ความสามารถในการรับโหลดเกินพิกัด: ป้อนค่าเป็นสองเท่าของค่าช่วงที่กำหนดเพื่อกลับสู่การทำงานปกติ

แรงดันไฟฟ้าที่ทนได้: 3.5kV/50Hz/1นาที

4 ใบสมัคร

     
         

4.1 เซ็นเซอร์ที่ใช้ในวงจรควบคุมความเร็วด้วยการแปลงความถี่

                 

รูปที่ 4 วงจรควบคุมความเร็วแบบแปลงความถี่ Y คือเซ็นเซอร์กระแสฮอลล์

① ในรูปที่ 4 ใช้สำหรับตรวจจับกระแส DC ของบัส เมื่อตรวจพบพัลส์ผิดปกติในวงจรหลัก หรือค่าประสิทธิผลเกินมาตรฐาน พัลส์ทริกเกอร์ของวงจรทริกเกอร์อินเวอร์เตอร์จะถูกตัดออกอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันโมดูลอินเวอร์เตอร์และเร็กติไฟเออร์

② ในรูปที่ 4 ใช้สำหรับตรวจจับความแตกต่างของกระแสระหว่างแขนบริดจ์ทั้งสอง เนื่องจากความล้มเหลวในการสลับกระแส ทำให้โมดูล IBGT ในแขนบริดจ์บนและล่างของเฟสหนึ่งอาจเสียหายได้ง่ายเนื่องจากกระแสเกิน ในขณะนี้ จำเป็นต้องมีการป้องกันกระแสลัดวงจรเพื่อตัดวงจรขับเกตภายใน 10us หลังจากตรวจพบการลัดวงจร อินเวอร์เตอร์ชนิดนี้ต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินที่รวดเร็ว คุณสามารถใช้เซ็นเซอร์กระแส Hall ตรวจจับกระแสในแต่ละแขนบริดจ์ หากแขนบริดจ์บนและล่างนำกระแสพร้อมกันเนื่องจากความล้มเหลวในการสลับกระแส เซ็นเซอร์ทั้งสองตัวจะตรวจจับสัญญาณกระแสพร้อมกัน หลังจากเปรียบเทียบกับแรงดันอ้างอิงและแปลงเป็นคลื่นสี่เหลี่ยม พัลส์ทริกเกอร์อินเวอร์เตอร์ทั้งหมดจะถูกบล็อกผ่านการควบคุมวงจรเกต ตัดเส้นทางลัดวงจร และปกป้องโมดูล IBGT ที่มีราคาแพง

③ ในรูปที่ 4 ใช้สำหรับตรวจจับรูปคลื่นของกระแสเอาต์พุต โดยเชื่อมต่อกับวงจรเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์เพื่อตรวจจับกระแสสลับที่เปลี่ยนแปลงตามความถี่ ซึ่งจะช่วยควบคุมพัลส์ทริกเกอร์ได้ดียิ่งขึ้น และยังให้สัญญาณโอเวอร์โหลดสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าอีกด้วย

     
         

4.2 ข้อควรระวังในการใช้งาน

             

4.2.1 เพื่อให้ได้คุณลักษณะไดนามิกและความไวที่ดีขึ้น ต้องให้ความสำคัญกับการเชื่อมต่อของขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ เพื่อให้ได้การเชื่อมต่อที่ดี สามารถใช้ลวดเส้นเดียวได้ โดยให้ลวดนั้นเติมเต็มช่องเปิดของโมดูลเซ็นเซอร์ฮอลล์อย่างสมบูรณ์

4.2.2 เมื่อกระแสไฟฟ้ากระแสตรงขนาดใหญ่ไหลผ่านขดลวดปฐมภูมิของเซ็นเซอร์ในระหว่างการใช้งาน และวงจรทุติยภูมิไม่ได้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ | ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า หรือด้านทุติยภูมิเปิดอยู่ วงจรแม่เหล็กจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก ส่งผลให้เกิดสนามแม่เหล็กตกค้าง ซึ่งจะส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด (ดังนั้นต้องเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟและขั้วต่อการวัด M ก่อนใช้งาน) เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ จะต้องทำการล้างสนามแม่เหล็กก่อน วิธีการคือ ไม่เพิ่มกำลังไฟให้กับวงจรทุติยภูมิ แต่ใช้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับในระดับเดียวกันไหลผ่านขดลวดปฐมภูมิ และค่อยๆ ลดค่าลง

4.2.3 ในกรณีส่วนใหญ่ เซ็นเซอร์ฮอลล์มีความต้านทานต่อการรบกวนจากสนามแม่เหล็กภายนอกสูง โดยทั่วไปแล้ว การรบกวนจากสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าสองเท่าของกระแสไฟฟ้าขณะทำงาน Ip ในระยะห่าง 5-10 ซม. จากโมดูลนั้นสามารถละเลยได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการรบกวนจากสนามแม่เหล็กที่รุนแรงขึ้น จะต้องใช้มาตรการที่เหมาะสมในการแก้ไข วิธีการทั่วไปมีดังนี้:

① ปรับทิศทางของโมดูลเพื่อให้สนามแม่เหล็กภายนอกมีผลกระทบต่อโมดูลน้อยลง

② ติดตั้งแผ่นโลหะที่ต้านทานสนามแม่เหล็กบนโมดูล

③ เลือกโมดูลที่มีองค์ประกอบฮอลล์คู่หรือองค์ประกอบฮอลล์หลายตัว

④ ความแม่นยำในการวัดจะอยู่ที่ค่าพิกัด เมื่อกระแสที่วัดได้ต่ำกว่าค่าพิกัดมาก เพื่อให้ได้ความแม่นยำ สามารถใช้ขดลวดหลายรอบที่ด้านปฐมภูมิได้ กล่าวคือ IpNp = แอมแปร์-รอบพิกัด นอกจากนี้ อุณหภูมิของตัวป้อนด้านปฐมภูมิไม่ควรเกิน 80°C

5.Conclusion

     
         

             

เซ็นเซอร์วัดกระแสฮอลล์มีข้อดีหลายประการ ด้วยการตรวจจับและควบคุมกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้อย่างแม่นยำ ทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของผลิตภัณฑ์อินเวอร์เตอร์ ช่วยให้อินเวอร์เตอร์สามารถรับมือกับสภาวะผิดปกติได้อย่างทันท่วงทีในขณะที่ยังคงจ่ายไฟได้ตามปกติ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและคุณภาพด้านความปลอดภัยของอินเวอร์เตอร์ ดังนั้น ข้อดีของเซ็นเซอร์วัดกระแสฮอลล์ในตัวแปลงความถี่จึงมีความชัดเจนมากขึ้นเรื่อยๆ และได้กลายเป็นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมตัวแปลงความถี่

【อ้างอิง】

     
         

             

[1] คู่มือการออกแบบและการประยุกต์ใช้ไมโครกริดขององค์กร Ankerui ฉบับปี 2019.11

[2] Xie Wenhe. เซ็นเซอร์และการใช้งาน [M]. ปักกิ่ง: สำนักพิมพ์การศึกษาขั้นสูง, 2003.

[3] หยวนจุนหวู่ การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์กระแสฮอลล์ในตัวแปลงความถี่

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "Ankerui Information Exchange" ซึ่งสนับสนุนการคุ้มครองทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับหากนำไปเผยแพร่ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

หมายเลขโทรศัพท์ของบริษัท: +86-0755-83044319
โทรสาร: +86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่

QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว

ที่อยู่: ห้อง 809 อาคาร C อาคารเทคโนโลยีจ้านเทา เลขที่ 1079 ถนนหมินจือ เขตหลงหัวใหม่ เมืองเซินเจิ้น