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安科瑞霍尔直流电流传感器在配电房列头柜的应用

发布时间:2022-03-17   点击次数:290次

  摘要:数据中心供电电源质量的好坏直接影响到IT设备的安全运行,因此对数据中心直流列头柜电源进出线实行监测非常重要,而通过霍尔电流传感器可以采集主进线电流、多路支路直流电流和漏电流。

  关键词:数据中心;直流列头柜;霍尔电流传感器

  0.概述

  直流列头柜是一款针对数据中心机房能源末端,综合采集所有能源数据的智能配电柜。为终端能源监测系统提供高精度测量数据,通过显示单元,实时反映电能质量数据,并通过 RS485 通讯将数据上传至后台环境监控系统,以达到对整个配电系统的实时监控和运行质量的管理。帮助用户优化网络数据中心,加强能耗管理,提高服务器机架运行效率。其主要运用于各类数据中心或工业企业等重要客户,为网络服务器等重要设备提供电力分配,配电回路保护、计量、管理于计算机接地等服务。

  霍尔电流传感器是应用霍尔效应原理开发的新一代电流传感器,能在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形的电流。

  霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理,根据霍尔效应原理,从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic,并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁感应强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向(即霍尔输出端之间),将产生一个电势VH,称其为霍尔电势,其大小正比于控 制电流I。与磁感应强度B的乘积。即有式中:K为霍尔系数,由霍尔元件的材料决定;I为控制电流;B为磁感应强度;VH为霍尔电势。

  1.霍尔电流传感器在直流列头柜中的作用

  直流列头柜采用多回路监控装置,它既可以通过测量进线电流、电压、功率、电能参数等,还可以同时监测出多路支路电流、漏电流、电压、功率、电能参数等。同时可显示累积的电能和增量电能,监测了系统运行的各项参数,并通过 HMI 综合显示,降低了对配电柜空间的占用,提高了配电柜的容积率。

  霍尔电流传感器可以采集主进线电流、多路支路直流电流及漏电流。霍尔电流传感器将一次侧直流电流转化为模拟量信号输出给多回路监控装置,多回路监控装置对模拟量信号进行采样,计算出测量电流大小。直流列头柜一次系统图和实物图分别如图1、图2所示。

  

  图1 直流列头柜一次系统图

  

  图2 直流列头柜实物图

  2.霍尔电流传感器

  2.1概述

  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、二次仪表等各种采集装置直接采集,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。

  2.2技术指标

  

  2.3直流漏电流传感器

  直流漏电流传感器是一种利用磁通门原理(Flux gate)将被测直流电流转换成与该电流成比例输出的直流电流或电压信号的测量模块,原副边之间高度绝缘。通常输出标准的直流DC 4-20mA、 DC0-5V、DC0-10V等信号,此标准信号可以被多种采集设备采集,如PLC、RTU、DAS卡等,用于多种电流监控的场合。漏电流传感器环绕安装在直流回路的正负出线上,当装置运行时,实时检测各支路传感器输出的信号,当支路绝缘情况正常时,流过传感器的电流大小相等,方向相反,其输出信号为零;当支路有接地时,漏电流传感器有差流流过,传感器的输出不为零。因此通过检测各支路传感器的输出信号,就可以判断直流系统接地支路。该原理选线精度高,不受线路分布电容的影响。

  

  测量方法

  1.原边导线应放置于传感器内孔中心,尽可能不要放偏;

  2.原边导线尽可能完全放满传感器内孔,不要留有空隙;

  3.需要测量的电流应接近于传感器的标准额定值IPN,不要相差太大。如条件所限,手头仅有一个额定值很高的传感器,而欲测量的电流值又低于额定值很多,为了提高测量精度,可以把原边导线多绕几圈,使之接近额定值。例如当用额定值100A的传感器去测量10A的电流时,为提高精度可将原边导线在传感器的内孔中心绕十圈(一般情况,NP=1;在内孔中绕一圈,NP=2;……;绕九圈,NP=10,则NP×10A=100A与传感器的额定值相等,从而可提高精度);

  4.当欲测量的电流值为IPN/10的时,在25℃仍然可以有较高的精度。

  注意事项

  1、霍尔传感器在使用时,为了得到较好的动态特性和灵敏度,注意原边线圈和副边线圈之间的耦合,建议使用单根导线且导线完全填满霍尔传感器模块过线孔;

  2、霍尔传感器在使用时,在额定输入电流值下才能得到测量精度,当被测电流远低于额定值时,若要获得精度,原边可使用多匝,即:IpNp=额定安匝数。另外,原边馈线温度不应超过 80℃;

  3、霍尔电流传感器正常工作时的辅助电源不应超过标定值的±20%;

  4、霍尔电流传感器在安装使用过程中严禁从高处摔落(≥1m);

  5、不能调节零点、满度调节电位器;

  6、辅助电源需要自行配置;

  7、电源正负极不能接反。

  3.结束语

  2020年,数据中心建设被正式列入新基建战略。近几年越来越受到国家重视,数据中心是新基建有序运行的基础保障,被视为“新基建的基础设施”。

  在“十四五”规划和2035年远景目标纲要,第十一章中明确指出,“构建全国大数据中心体系,强化算力统筹智能调度,建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群”。

  装有安科瑞霍尔电流传感器的直流列头柜已经在多个数据中心正式投运,对数据中心各配电设备和用电设备的电力运行参数进行采集,实现多回路在线监测以及故障报警,满足绝大多数数据中心的需求。

作者介绍黄飞蓉,本科,江苏安科瑞电器制造有限公司,主要从事光储充等研发与应用;

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