霍爾電流傳感器在蓄電池在線(xiàn)監測中的應用

摘要

    本文分析了霍爾電流傳感器的工作原理以及行業(yè)內的產(chǎn)品特點(diǎn)及選型，淺談其在蓄電池在線(xiàn)監測系統中的應用。

1 引言

    蓄電池作為直流系統的電源是系統中十分關(guān)鍵的設備，對其進(jìn)行規范合理、真實(shí)的日常維護。蓄電池在線(xiàn)監測裝置主要應用于發(fā)電廠(chǎng)、*等電力直流系統通信機房和基站、鐵路供電變電站金融、化工、企事業(yè)單位的UPS機房等后備電源使用場(chǎng)合。用于監測大容量蓄電池組的剩余電量、基本參數等，為蓄電池組的日常維護提供重要的依據、保證蓄電池組的可靠運行。

    蓄電池在充放電時(shí)，對充放電電流大小有嚴格要求，本文詳細介紹了霍爾電流傳感器對蓄電池充放電電流監測的實(shí)現。

2 工作原理

    霍爾電流傳感器是根據霍爾效應制作的一種磁場(chǎng)傳感器，具有對磁場(chǎng)敏感、結構簡(jiǎn)單、體積小、響應速度快能特點(diǎn)，按原理可分為開(kāi)環(huán)（直放式）和閉環(huán)（磁平衡式），基于實(shí)際應用中開(kāi)環(huán)（直放式）原理傳感器結構相對緊湊、功耗小且成本較低，普遍采用開(kāi)環(huán)（直放式）原理霍爾電流傳感器應用于蓄電池在線(xiàn)監測系統。

    霍爾電流傳感器開(kāi)環(huán)（直放式）原理：當原邊電流IP流過(guò)一根長(cháng)導線(xiàn)時(shí)，在導線(xiàn)周?chē)鷮a(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導線(xiàn)的電流成正比，產(chǎn)生的磁場(chǎng)聚集在磁環(huán)內，通過(guò)磁環(huán)氣隙中霍爾元件進(jìn)行測量并放大輸出，其輸出電壓Vs的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標定為5V。     

3  選型

3.1 產(chǎn)品介紹

    霍爾電流傳感器結合了電流互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn)，克服了互感器和分流器的不足（如：互感器只適用于50Hz工頻測量；分流器無(wú)法進(jìn)行隔離檢測），同時(shí)還具有響應時(shí)間快（≤10us）、絕緣性強（耐壓3.5kV）、頻帶寬（≤20kHz）、體積小易于安裝等特點(diǎn)。

    在傳感器行業(yè)內，江蘇安科瑞嚴格按照JB/T 7490-2007《霍爾電流傳感器》規定的各項要求，相對于同行采用插針式接線(xiàn)不同，一律采用綠色可插拔端子現場(chǎng)接線(xiàn)方便、可靠。同時(shí)針對不同現場(chǎng)應用設計出閉口式外形霍爾、開(kāi)口式外形霍爾。一般情況下，可以根據輸入信號、外形、內控尺寸來(lái)選擇霍爾電流傳感器。

 3.2 產(chǎn)品外形

 常見(jiàn)霍爾電流傳感器外形如下圖：

    閉口式外形霍爾電流傳感器             開(kāi)口式外形霍爾電流傳感器

 3.3 技術(shù)指標

    響應時(shí)間：≤10us

    頻寬：20kHz

    失調電壓：±15mV

    工作溫度：-25～70℃

    存儲溫度：-40～80℃

    輸出負載：根據不同輔助電源、輸入信號、輸出信號而定

    輸入過(guò)載能力：輸入量程大值2倍可恢復正常工作

    耐壓：3.5kV/50Hz/1min

4 應用

    常規測試蓄電池電流的方法是分流器（標準電阻）和霍爾感應式技術(shù)。一般而言，基于分流器技術(shù)的電流測試器的成本比霍爾式的低，但是其能耗較高，容易引起發(fā)熱及靜態(tài)放電現象，難以滿(mǎn)足某些苛刻的節能使用條件。此外，分流器技術(shù)是把測試設備串連在電池電路中，可能會(huì )引起電路噪聲和信息失真?；魻柤夹g(shù)的原理是霍爾元件感應在導流排或線(xiàn)束周?chē)拇艌?chǎng)，從而標定電流強度，因此在測試蓄電池組充放電電流時(shí)更穩定、可靠。

    在某裝備的研制過(guò)程中，為保障裝備效能的正常發(fā)揮，需要實(shí)時(shí)掌握其內部集成的鉛酸蓄電池組的工作狀態(tài)，主要狀態(tài)參數包括電池組電壓和充放電電流。采用AHKC-E霍爾電流傳感器對充放電電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，該傳感器是利用霍爾原理的開(kāi)環(huán)電流傳感器，原邊回路和副邊回路之間絕緣，可用于測量直交流脈沖和混合型電流，供電電壓±15 V，系統中采用輸入50A對應5V輸出，即原邊回路的充放電±50 A電流對應副邊回路的額定電壓±5V。在實(shí)際工作中，放電時(shí)輸出大電流對應為+5V，而充電時(shí)，輸出大電流為-5V。通過(guò)觀(guān)察充放電過(guò)程中直流電流的變化特性，結合系統所測直流電壓、單節蓄電池內阻值等其他參數可判斷出蓄電池組的健康狀態(tài)。

5 結束語(yǔ)

    霍爾電流傳感器通過(guò)監測蓄電池充放電電流狀態(tài)解決了蓄電池組容量在線(xiàn)監測和單體電池故障早期診斷的難題，為蓄電池日常維護提供重要的依據，保證蓄電池組的可靠運行，在蓄電池在線(xiàn)監測系統中起到了*的作用。

參考文獻：

（1）江蘇安科瑞電器制造有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版

（2）謝文和.傳感器及其應用[M].北京：高等教育出版社，2003.