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霍尔电流传感器在钒电池中应用

    作为新清洁能源存储装置,钒电池即全钒液流电池是活性物质循环流动的液态氧化还原流动电池。随着风能、太阳能等新能源的兴起,以电池为主要表现形式,不受自然条件限制的化学能源存储装置迎来了发展的机会。钒电池与锂电和铅酸电池等蓄电技术相比,具有长寿命、大规模、安全可靠性等许多优异性能,在将来的蓄电行业具有强大的发展潜力。大规模存储有三个基本要求:高安全性、高性价比、寿命长。作为优秀的蓄电装置,钒电池的性能的发挥依赖于正常工作,为了监测钒电池的运转,电流传感器是必不可少的测定元件。


 钒电池的工作原理


    在钒电池蓄电系统中,电流传感器主要作用于电磁泵和电池组充放电电流的测定。 钒电池有2个分别收容氧化还原溶液的容器,构成电池系统的正负极,电池能量的蓄积和释放是通过电磁泵驱动的正负极溶液的更换来进行的。如果磁力泵故障,钒电池将无法正常工作。因此,作为保证钒电池系统正常动作的核心部件,需要使用电流传感器安全地监视磁驱动泵。另外,还需要监视堆的放电电流以及充电时的充电电流,监视堆内部是否发生故障。钒电池只有在未发生故障时才能发挥全面的优点。


 磁驱动循环泵


    在钒液流电池系统中,存在分别容纳正极和负极液体溶液的两个容器。溶液的更换依赖于高效电磁泵的可靠运转,该泵发生故障时,更换活动停止,电池也停止运转。因此,在整个电池系统中,磁驱动循环泵作为唯一有机械运动的部件,为了保证系统的安全运转,需要可靠地进行监视。因此,该磁驱动循环泵电流需要专门监视。另外,堆的放电电流以及充电时的充电电流,为了防止堆内的故障,也需要实施一定的监控。


    此时,为了有效地监视钒电池系统中磁力驱动循环泵,需要进行可靠的监测。霍尔电流传感器结合了电流互感器和分流器的所有优点。互感器和分流器的短板:互感器只适用于50Hz工频测量;分流器无法进行隔离检测,霍尔电流传感器弥补了互感器和分流器的不足,同时还具有响应时间快(≤10us)、绝缘性强(耐压3.5kV)、频带宽(≤20kHz)、体积小,易于安装等特点。因此霍尔电流传感器进行准确的监测非常重要。



电流传感器工作原理


  霍尔电流传感器是基于霍尔效应的磁场传感器。原理上分为开环(直放式)和闭环(磁平衡式)两种动作方式。基于实用上的开环(直放电式)原理的传感器结构相对紧凑,消耗电力小,成本低,采用开环(直放电式)原理的霍尔电流传感器一般适用于蓄电在线监测系统。


    霍尔电流传感器开环(直放电式)原理:当一次侧电流IP流过一根长导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流成比例,产生的磁场集中在磁环内,由磁环的气隙中的霍尔元件测定,输出放大。 一般额定输出额定值为5 v。    


 

 开环式霍尔电流传感器也称为直放电式霍尔电流传感器,由一次侧电路、集磁环、霍尔元件、放大器等构成。被测定电流经过传感器的穿孔,软磁性材料发挥集磁作用,处于气隙中的霍尔元件检测磁性大小,输出由运算放大器放大的微弱电压信号,调整为标准信号DC0-5v、DC4- 20ma等,该输出电压信号的大小与测定的电流处于线性比例关系。


 来自强磁干扰的使用需要注意


 在使用开环式电流传感器监视钒电池系统情况下,需要在安装时采取有效的手段。 霍尔传感器在大多数情况下具有较强的外部磁场干扰耐性。但是,在强磁场环境下,电流传感器为了避免强磁场干扰,必须采用金属制的屏蔽罩和双霍尔元件等方法。


 一般来说,霍尔电流传感器从很多优点出发,通过正确检测控制大电流,保证电池系统的安全可靠动作。在钒电池的电池监视系统整体中,霍尔电流传感器是核心设备之一,能够及时应对异常状况,直接决定电池系统的可靠性和长期稳定性,为钒电池系统提供牢固、可靠的保障。


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