{"id":5225,"date":"2023-08-18T23:42:18","date_gmt":"2023-08-18T23:42:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.hangzhiprecision.com\/?p=5225"},"modified":"2026-01-23T02:04:27","modified_gmt":"2026-01-23T02:04:27","slug":"hall-effekt-stromsensor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.hangzhiprecision.com\/de\/knowledge-center\/hall-effect-current-sensor\/","title":{"rendered":"Was ist ein Hall-Effekt-Stromsensor?"},"content":{"rendered":"
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A Hall-Effekt-Stromsensor<\/a> ist ein elektronisches Ger\u00e4t, das den durch einen Leiter flie\u00dfenden Strom misst, indem es das Hall-Effekt-Ph\u00e4nomen nutzt. Der Hall-Effekt ist ein physikalisches Prinzip, bei dem an einem Leiter eine Spannungsdifferenz, die sogenannte Hall-Spannung, entsteht, wenn dieser einem Magnetfeld senkrecht zur Stromflussrichtung ausgesetzt wird. Hall-Effekt-Stromsensoren nutzen dieses Ph\u00e4nomen, um die St\u00e4rke des durch einen Leiter flie\u00dfenden Stroms pr\u00e4zise zu messen, ohne dass ein direkter elektrischer Kontakt erforderlich ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Was ist Hall-Effekt? <\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wann wurde der Hall-Effekt entdeckt und wie funktioniert er? <\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Der Hall-Effekt wurde 1879 vom amerikanischen Physiker Hall entdeckt. Wenn ein Strom durch einen Leiter in einem Magnetfeld flie\u00dft, entsteht im Leiter eine Potentialdifferenz senkrecht zur Richtung des Stroms und der Richtung des Magnetfelds. Und die Gr\u00f6\u00dfe der Potentialdifferenz ist proportional zur vertikalen Komponente der magnetischen Induktion und der Gr\u00f6\u00dfe des Stroms. Bei Halbleitern ist der Hall-Effekt noch st\u00e4rker ausgepr\u00e4gt.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Hall-Effekt\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Der Hall-Effekt ist im Wesentlichen die Ablenkung bewegter geladener Teilchen in einem Magnetfeld, die durch die Lorentz-Kraft verursacht wird. Wenn geladene Teilchen (Elektronen oder L\u00f6cher) in einem festen Material eingeschlossen sind, f\u00fchrt diese Ablenkung zur Ansammlung positiver und negativer Ladungen in der Richtung senkrecht zum Strom und zum Magnetfeld, wodurch ein zus\u00e4tzliches transversales elektrisches Feld, das Hall, entsteht elektrisches Feld EH.
Der Strom IS flie\u00dft durch das N-Typ- oder P-Typ-Hall-Element, die Richtung des Magnetfelds B verl\u00e4uft senkrecht zur Richtung des Stroms IS und die Richtung des Magnetfelds verl\u00e4uft von innen nach au\u00dfen. F\u00fcr N-Typ-Halbleiter und P-Typ-Halbleiter sind die erzeugten Richtungen wie im Hall links und rechts dargestellt. Elektrisches Feld EH (danach k\u00f6nnen die Eigenschaften des Hall-Elements beurteilt werden \u2013 N-Typ oder P-Typ).<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Die Hall-Potenzialdifferenz EH verhindert, dass sich die Tr\u00e4ger weiter zur Seite verschieben. Wenn die transversale elektrische Feldkraft FE und die Lorentzkraft FB, denen die Tr\u00e4ger ausgesetzt sind, gleich sind, erreicht die Ansammlung von Ladungen auf beiden Seiten des Hall-Elements ein dynamisches Gleichgewicht.
Weil:
FE=eEH, FB=evB,
daher:
eEH=eVB (1)
Angenommen, die Breite der Probe sei b, die Dicke sei d und die Tr\u00e4gerkonzentration sei n, dann gilt:
IS=nevbd (2)
Aus den Formeln (1) und (2) k\u00f6nnen wir Folgendes erhalten:
Hall-Potenzialdifferenz UH=EHb=(1\/ne)(ISB\/d)=RH(ISB\/d)
RH=1\/ne ist der Hall-Koeffizient des Materials, ein wichtiger Parameter, der die St\u00e4rke des Hall-Effekts des Materials widerspiegelt.
F\u00fcr ein festes Hall-Element ist die Dicke d fest und KH ist der Hall-Koeffizient des Hall-Elements, der erhalten werden kann:
UH=KHISB (3)
Das hei\u00dft: Die Hall-Potenzialdifferenz UH ist proportional zum Strom IS und der magnetischen Induktion B.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Anwendungen des Hall-Effekts<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Mithilfe des Hall-Effekts k\u00f6nnen Schaltsensoren und Linearsensoren hergestellt werden. Hall-Sensoren vom Schaltertyp werden h\u00e4ufig zur Positions-, Weg- und Geschwindigkeitsmessung eingesetzt, und lineare Hall-Sensoren werden h\u00e4ufig zur Messung von Magnetfeld, Strom und Spannung eingesetzt.
In den letzten Jahren besteht ein zunehmender Bedarf an der Messung von Elektrizit\u00e4t mit variabler Frequenz, die keine Netzfrequenz und keine Sinuscharakteristik aufweist. Aufgrund des engen Frequenzanwendungsbereichs elektromagnetischer Transformatoren sind die anwendbaren Frequenzb\u00e4nder von Hall-Spannungs- und Stromsensoren im Vergleich breit und k\u00f6nnen f\u00fcr Gleichstrommessungen verwendet werden. Die Marktaussichten sind breit.
F\u00fcr die genaue Messung variabler Frequenzleistungen in einer komplexen elektromagnetischen Umgebung sollte jedoch aufgrund der Empfindlichkeit des Hall-Sensors gegen\u00fcber dem Magnetfeld besonderes Augenmerk auf die Anwendung gelegt werden. Da Hall-Spannungs- und Stromsensoren haupts\u00e4chlich zur Spannungs- und Strommessung zu Steuerungszwecken verwendet werden, bieten die Hersteller au\u00dferdem im Allgemeinen keine Winkeldifferenzindikatoren an, die f\u00fcr die Leistungsmessung von entscheidender Bedeutung sind. Bei Gelegenheiten, die eine genaue Leistungsmessung erfordern, sollten Sie diese mit Vorsicht verwenden.
Die National Frequency Conversion Power Measurement Instrument Metrology Station hat Stichprobenpr\u00fcfungen an einigen g\u00e4ngigen Typen von Hall-Spannungs- und Stromsensoren durchgef\u00fchrt. Bei 50 Hz liegt der Winkeldifferenzindex zwischen 20\u2018 und 240\u2018, verglichen mit 10\u2018 beim elektromagnetischen Transformator mit 0,2 Pegeln. Mit anderen Worten: Der Winkeldifferenzindex ist schlecht und hat bei niedrigen Leistungsfaktoren einen gro\u00dfen Einfluss auf die Genauigkeit der Leistungsmessung.
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Wie funktionieren Hall-Effekt-Stromsensoren und welche Typen gibt es? <\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Zusammenfassung der Hall-Effekt-Stromsensoren<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Hall-Stromsensoren umfassen Typen mit offenem und geschlossenem Regelkreis. Die meisten hochpr\u00e4zisen Hall-Stromsensoren sind Closed-Loop-Sensoren. Der Closed-Loop-Hall-Stromsensor basiert auf dem magnetischen Balance-Hall-Prinzip, also dem Closed-Loop-Prinzip. Wenn der Prim\u00e4rstrom IP erzeugt, wird der magnetische Fluss im Magnetkreis durch den hochwertigen Magnetkern konzentriert, das Hall-Element wird im Luftspalt fixiert, um den magnetischen Fluss zu erfassen, und der umgekehrte Kompensationsstrom wird \u00fcber die Mehrfachwindung ausgegeben Spule, die auf den Magnetkern gewickelt ist und dazu dient, die Erzeugung von IP auf der Prim\u00e4rseite des Magnetflusses auszugleichen, so dass der Magnetfluss im Magnetkreis immer auf Null gehalten wird. Nach der Verarbeitung durch eine spezielle Schaltung kann der Ausgangsanschluss des Sensors eine Strom\u00e4nderung ausgeben, die den Strom der Prim\u00e4rseite genau widerspiegelt.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Hangzhi Precision Hall-Effekt-Stromsensoren ersetzen<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wie funktionieren Hall-Effekt-Stromsensoren?<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Halleffekt-Stromsensoren mit offenem Regelkreis<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wenn der Prim\u00e4rstrom IP durch einen langen Draht flie\u00dft, wird um den Draht herum ein Magnetfeld erzeugt. Die St\u00e4rke dieses Magnetfeldes ist proportional zum durch den Draht flie\u00dfenden Strom. Das erzeugte Magnetfeld sammelt sich im Magnetring und gelangt durch den Luftspalt des Magnetrings. Das Hall-Element misst und verst\u00e4rkt den Ausgang und seine Ausgangsspannung VS spiegelt genau den Prim\u00e4rstrom IP wider. Der allgemeine Nennausgang ist auf 4 V kalibriert.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Open-Loop-Hall-Stromsensorprinzip<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Halleffekt-Stromsensoren mit magnetischer Balance (geschlossener Regelkreis).<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wenn der Prim\u00e4rstrom IP durch einen langen Draht flie\u00dft, wird um den Draht herum ein Magnetfeld erzeugt. Die St\u00e4rke dieses Magnetfeldes ist proportional zum durch den Draht flie\u00dfenden Strom. Das erzeugte Magnetfeld sammelt sich im Magnetring und gelangt durch den Luftspalt des Magnetrings. Das Hall-Element misst und verst\u00e4rkt den Ausgang und seine Ausgangsspannung VS spiegelt genau den Prim\u00e4rstrom IP wider. Der allgemeine Nennausgang ist auf 4 V kalibriert.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Hall-Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis_Magnetisches Gleichgewicht des Hall-Stromsensorprinzips<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Der magnetische Gleichgewichtsstromsensor wird auch als Kompensationssensor bezeichnet, d. h. das durch den Prim\u00e4rstrom Ip am magnetischen Sammelring erzeugte Magnetfeld wird durch das von einem sekund\u00e4ren Spulenstrom erzeugte Magnetfeld kompensiert, und der Kompensationsstrom Is spiegelt den Prim\u00e4rstrom Ip genau wider, wodurch die Hall-Vorrichtung in den Arbeitszustand der Erfassung magnetischer Null-Fluss<\/a>.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Der spezifische Arbeitsprozess ist: Wenn ein Strom durch den Hauptstromkreis flie\u00dft, wird das auf dem Draht erzeugte Magnetfeld vom Magnetring gesammelt und zum Hall-Ger\u00e4t induziert, und der erzeugte Signalausgang wird verwendet, um die Leistungsr\u00f6hre anzutreiben und herzustellen Verhalten, wodurch ein Kompensationsstrom Is erhalten wird. Dieser Strom flie\u00dft durch die Wicklung mit mehreren Windungen und erzeugt ein Magnetfeld, das dem vom gemessenen Strom erzeugten Magnetfeld genau entgegengesetzt ist. Dadurch wird das urspr\u00fcngliche Magnetfeld kompensiert und die Leistung des Hall-Ger\u00e4ts allm\u00e4hlich reduziert. Wenn das durch Multiplikation von Ip und der Anzahl der Windungen erzeugte Magnetfeld gleich ist, nimmt Is nicht mehr zu. Zu diesem Zeitpunkt spielt das Hall-Ger\u00e4t die Rolle, einen magnetischen Nullfluss anzuzeigen. Zu diesem Zeitpunkt kann IP von Is getestet werden. Wenn sich IP \u00e4ndert, wird das Gleichgewicht zerst\u00f6rt und das Hall-Ger\u00e4t hat einen Signalausgang, das hei\u00dft, der obige Vorgang wird wiederholt, um wieder ein Gleichgewicht zu erreichen. Jede \u00c4nderung des gemessenen Stroms bringt dieses Gleichgewicht durcheinander. Sobald das Magnetfeld aus dem Gleichgewicht ger\u00e4t, verf\u00fcgt das Hall-Ger\u00e4t \u00fcber einen Signalausgang. Nach der Leistungsverst\u00e4rkung flie\u00dft sofort ein entsprechender Strom durch die Sekund\u00e4rwicklung, um das unsymmetrische Magnetfeld auszugleichen. Vom Ungleichgewicht des Magnetfelds bis zum erneuten Ausgleich betr\u00e4gt die erforderliche Zeit theoretisch weniger als 1 \u03bcs, was einen dynamischen Ausgleichsprozess darstellt. Daher sind aus makro\u00f6konomischer Sicht die Amperewindungen des sekund\u00e4ren Kompensationsstroms zu jedem Zeitpunkt gleich den Amperewindungen des prim\u00e4r gemessenen Stroms.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Der Hauptunterschied zwischen Hall-Stromsensoren mit geschlossenem Regelkreis und Hall-Stromsensoren mit offenem Regelkreis<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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A. Bandbreitenunterschied
Mikroskopisch gesehen \u00e4ndert sich das Magnetfeld am Luftspalt immer nahe dem Flussnullpunkt. Da sich das Magnetfeld nur sehr wenig \u00e4ndert, kann die Frequenz\u00e4nderung schneller erfolgen. Daher verf\u00fcgt der Hall-Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis \u00fcber eine schnelle Reaktionszeit. Die tats\u00e4chliche Bandbreite des Hall-Stromsensors im geschlossenen Regelkreis kann normalerweise mehr als 100 kHz erreichen. Die Bandbreite des Open-Loop-Hall-Stromsensors ist normalerweise schmal, wie zum Beispiel: Die Bandbreite des herk\u00f6mmlichen Open-Loop-Hall-Stromsensors betr\u00e4gt etwa 3 kHz.
B. Unterschied in der Pr\u00e4zision
Der Ausgang der Sekund\u00e4rseite des Open-Loop-Hall-Stromsensors ist proportional zur magnetischen Induktionsintensit\u00e4t am Luftspalt des Magnetkerns, und der Magnetkern besteht aus Materialien mit hoher magnetischer Permeabilit\u00e4t. Nichtlineare Effekte und Hystereseeffekte sind inh\u00e4rente Eigenschaften aller Materialien mit hoher magnetischer Permeabilit\u00e4t. Daher weist der Hall-Stromsensor mit offenem Regelkreis im Allgemeinen einen schlechten Linearit\u00e4tswinkel auf, und der Ausgang der Sekund\u00e4rseite wird unterschiedlich sein, wenn das Signal der Prim\u00e4rseite steigt und f\u00e4llt. Die Genauigkeit von Hall-Stromsensoren mit offenem Regelkreis ist typischerweise schlechter als 1%. Da der Hall-Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis im Nullflusszustand arbeitet, haben die Nichtlinearit\u00e4t und der Hystereseeffekt des Magnetkerns keinen Einfluss auf den Ausgang, und es k\u00f6nnen eine bessere Linearit\u00e4t und eine h\u00f6here Pr\u00e4zision erzielt werden. Die Genauigkeit des Hall-Stromsensors mit geschlossenem Regelkreis kann im Allgemeinen 0,21 TP3T erreichen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Wichtigste technische Parameter des Hall-Effekt-Stromsensors<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Versorgungsspannung VA des Hall-Stromsensors<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die Sensorversorgungsspannung VA bezieht sich auf die Versorgungsspannung des Stromsensors, die innerhalb des vom Sensor angegebenen Bereichs liegen muss. Au\u00dferhalb dieses Bereichs kann der Sensor nicht mehr normal funktionieren oder die Zuverl\u00e4ssigkeit wird verringert. Dar\u00fcber hinaus wird die Versorgungsspannung VA des Sensors in eine positive Versorgungsspannung VA+ und eine negative Versorgungsspannung VA- aufgeteilt. Es ist zu beachten, dass bei Sensoren mit einphasiger Stromversorgung die Versorgungsspannung VAmin doppelt so hoch ist wie die der zweiphasigen Versorgungsspannung VAmin, sodass der Messbereich h\u00f6her sein sollte als der von Sensoren mit doppelter Stromversorgung.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Messbereich Ipmax<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Es bezieht sich auf den maximalen Stromwert, der vom Stromsensor gemessen werden kann, und der Messbereich ist im Allgemeinen h\u00f6her als der Standardnennwert IPN.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Standardnennwert IPN und Nennausgangsstrom ISN<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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IPN bezieht sich auf den Standardnennwert, den der Stromsensor testen kann, ausgedr\u00fcckt in Effektivwert (Arms), und die Gr\u00f6\u00dfe von IPN h\u00e4ngt vom Modell des Sensorprodukts ab. ISN bezieht sich auf den Nennausgangsstrom des Stromsensors, im Allgemeinen 10\u2013400 mA, nat\u00fcrlich kann er je nach Modell variieren. Wenn der Ausgangsstrom durch den Messwiderstand R flie\u00dft, kann ein Spannungsausgangssignal von mehreren Volt proportional zum Prim\u00e4rstrom erhalten werden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Offset der aktuellen ISO<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Offsetstrom wird auch Fehlerstrom oder Reststrom genannt, der haupts\u00e4chlich durch den instabilen Betriebszustand von Hall-Elementen oder Operationsverst\u00e4rkern in elektronischen Schaltkreisen verursacht wird. Bei der Produktion des Stromsensors, bei 25 \u00b0C und IP=0, wurde der Offset-Strom auf das Minimum eingestellt, aber der Sensor erzeugt einen bestimmten Betrag an Offset-Strom, wenn er die Produktionslinie verl\u00e4sst.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Linearit\u00e4t<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die Linearit\u00e4t bestimmt den Grad, in dem das Sensorausgangssignal (sekund\u00e4rseitiger Strom I0) innerhalb des Messbereichs proportional zum Eingangssignal (prim\u00e4rseitiger Strom I) ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Temperaturdrift<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Der Offsetstrom ISO wird bei 25\u00b0C berechnet. Wenn sich die Umgebungstemperatur um die Hall-Elektrode \u00e4ndert, \u00e4ndert sich auch der ISO-Wert. Daher ist es wichtig, die maximale \u00c4nderung des Offset-Stroms ISO zu ber\u00fccksichtigen, wobei sich IOT auf den Temperaturdriftwert in der Leistungstabelle des Stromsensors bezieht.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\u00dcberlastf\u00e4higkeit<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die \u00dcberlastf\u00e4higkeit des Stromsensors bedeutet, dass bei Auftreten einer Strom\u00fcberlastung der Prim\u00e4rstrom immer noch au\u00dferhalb des Messbereichs ansteigt und die Dauer des \u00dcberlaststroms sehr kurz sein kann und der \u00dcberlastwert den zul\u00e4ssigen Wert des Sensors \u00fcberschreiten kann . Im Allgemeinen kann es nicht gemessen werden, es f\u00fchrt jedoch nicht zu Sch\u00e4den am Sensor.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Genauigkeit<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die Genauigkeit von Hall-Effekt-Sensoren h\u00e4ngt vom Standard-Nennstrom IPN ab. Bei +25 \u00b0C hat die Messgenauigkeit des Sensors einen gewissen Einfluss auf den Prim\u00e4rstrom, au\u00dferdem muss bei der Beurteilung der Genauigkeit des Sensors der Einfluss von Offsetstrom, Linearit\u00e4t und Temperaturdrift ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Anwendungen von Hall-Effekt-Stromsensoren <\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In den letzten Jahren wurde eine gro\u00dfe Anzahl von Hochleistungstransistoren, Gleichrichtern und Thyristoren in Automatisierungssystemen verwendet, und Schaltungen zur Geschwindigkeitsregelung der Wechselstromfrequenzumwandlung und Pulsweitenmodulation wurden weit verbreitet, sodass die Schaltung nicht mehr nur die traditionelle 50 ist -zyklische Sinuswelle, und es sind verschiedene Arten von Sinuswellen aufgetreten. Wellenform. Bei dieser Art von Schaltung kann die herk\u00f6mmliche Messmethode die tats\u00e4chliche Wellenform nicht widerspiegeln, und die Strom- und Spannungserkennungskomponenten sind nicht f\u00fcr die Erfassung und Erkennung von Stromwellenformen mit mittlerer bis hoher Frequenz und hohem di\/dt geeignet.
Hall-Effekt-Sensoren, die Strom und Spannung beliebiger Wellenformen messen k\u00f6nnen. Der Ausgangsanschluss kann die Wellenformparameter des Stroms oder der Spannung des Eingangsanschlusses wirklich widerspiegeln. Um den gemeinsamen Nachteil der gro\u00dfen Temperaturdrift bei Hall-Effekt-Sensoren zu beseitigen, wird zur Steuerung eine Kompensationsschaltung verwendet, die den Einfluss der Temperatur auf die Messgenauigkeit wirksam reduziert und eine genaue Messung gew\u00e4hrleistet; Es zeichnet sich durch hohe Pr\u00e4zision, einfache Installation und niedrigen Preis aus.
Hall-Effekt-Sensoren werden h\u00e4ufig in Frequenzumwandlungs-Geschwindigkeitsregelger\u00e4ten, Wechselrichterger\u00e4ten, USV-Stromversorgungen, Kommunikationsstromversorgungen, elektrischen Schwei\u00dfmaschinen, elektrischen Lokomotiven, Umspannwerken, CNC-Werkzeugmaschinen, elektrolytischen Beschichtungen, Mikrocomputer\u00fcberwachung, Stromnetz\u00fcberwachung und anderen Einrichtungen verwendet Strom und Spannung m\u00fcssen isoliert und erkannt werden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Hall-Stromsensoren, insbesondere Hall-Stromsensoren mit geschlossenem Regelkreis, werden im Bereich der industriellen Messung und Steuerung h\u00e4ufig verwendet, da sie \u00fcber ein breites Frequenzband (AC und DC) verf\u00fcgen und nicht leicht zu magnetischer S\u00e4ttigung f\u00fchren. Allerdings haben Hall-Stromsensoren auch einige Nachteile:
1. Im Vergleich zum elektromagnetischen Stromwandler ist sein Sekund\u00e4rstrom gering und seine Entst\u00f6rungsf\u00e4higkeit relativ schwach;
2. Anf\u00e4llig f\u00fcr den Einfluss des Umgebungsmagnetfelds, wodurch die Messgenauigkeit verringert wird;
3. Im Allgemeinen wird der Winkeldifferenzindex nicht bereitgestellt, und wenn er zur Leistungsmessung verwendet wird, kann die Ursache des Systemfehlers nicht zur\u00fcckverfolgt werden.
Generell wird empfohlen, Hall-Stromsensoren f\u00fcr Steuerungszwecke zu verwenden, bei denen keine Leistungsmessung erforderlich ist oder keine hohe Pr\u00e4zision erforderlich ist. Zur Leistungsmessung bzw. Energiemessung von Netzfrequenz-Sinuskreisen werden elektromagnetische Stromwandler empfohlen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Anwendungen von Hall-Stromsensoren \u2013 Vergleich mit anderen Sensorkomponenten<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In der Vergangenheit waren Shunts und Stromwandler die am h\u00e4ufigsten verwendeten Komponenten zur Stromerfassung.
Das gr\u00f6\u00dfte Problem bei der Verwendung von Shunts besteht darin, dass zwischen Eingang und Ausgang keine galvanische Trennung besteht. Dar\u00fcber hinaus ist die Verwendung eines Shunts zur Erkennung hochfrequenter oder gro\u00dfer Str\u00f6me zwangsl\u00e4ufig induktiv, sodass der Anschluss des Shunts nicht nur die gemessene Stromwellenform beeinflusst, sondern auch nicht-sinusf\u00f6rmige Wellenformen nicht wirklich \u00fcbertragen kann.
Der Stromwandler weist bei der angegebenen Arbeitsfrequenz eine hohe Genauigkeit auf, der Frequenzbereich, an den er sich anpassen kann, ist jedoch sehr eng, insbesondere kann er keinen Gleichstrom \u00fcbertragen. Dar\u00fcber hinaus entsteht beim Betrieb des Stromwandlers ein Erregerstrom, er ist also ein induktives Element und hat die gleichen Nachteile wie der Shunt.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Anwendung des Hall-Stromsensors \u2013 Dinge, die Aufmerksamkeit erfordern<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wie herk\u00f6mmliche Stromsensoren haben allgemeine Hall-Stromsensoren vier Pins: positiv (+), negativ (-), Messanschluss (M) und Masse (0), drahtgebundene Stromsensoren verf\u00fcgen jedoch nicht \u00fcber diese vier Pins. , aber es gibt drei Leitungen in Rot, Schwarz, Gelb und Gr\u00fcn, die jeweils dem Pluspol, dem Minuspol, dem Messanschluss und der Erde entsprechen. Gleichzeitig verf\u00fcgen die meisten Sensoren \u00fcber ein Innenloch, und der Draht sollte bei der Messung des Prim\u00e4rstroms durch das Innenloch verlaufen. Die Gr\u00f6\u00dfe der Apertur h\u00e4ngt zwangsl\u00e4ufig vom Produktmodell und der Gr\u00f6\u00dfe des gemessenen Stroms ab.<\/p>

Unabh\u00e4ngig vom Typ des Stromsensors sollte die Verkabelung der Pins gem\u00e4\u00df den im Handbuch angegebenen Bedingungen bei der Installation angeschlossen werden.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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1) Bei der Messung von Wechselstrom ist die Verwendung einer bipolaren Stromversorgung zwingend erforderlich. Das hei\u00dft, der Pluspol (+) des Sensors wird an den \u201e+VA\u201c-Anschluss des Netzteils angeschlossen und der Minuspol wird an den \u201e-VA\u201c-Anschluss des Netzteils angeschlossen. Diese Verbindung wird als bipolare Stromversorgung bezeichnet. Gleichzeitig ist der Messanschluss (M) \u00fcber einen Widerstand (Einfinger-Null-Magnetfluss-Typ) mit dem \u201e0V\u201c-Anschluss der Stromversorgung verbunden.
2) Bei der Gleichstrommessung kann eine unipolare oder einphasige Stromversorgung verwendet werden, d. h. der Pluspol oder Minuspol wird mit der \u201e0V\u201c-Klemme kurzgeschlossen, sodass nur eine Elektrode angeschlossen ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Dar\u00fcber hinaus m\u00fcssen bei der Installation die Verwendung, das Modell, die Reichweite und die Installationsumgebung des Produkts vollst\u00e4ndig ber\u00fccksichtigt werden. Beispielsweise sollte der Sensor an einem Ort installiert werden, der die W\u00e4rmeableitung beg\u00fcnstigt.
Neben der Installation der Verkabelung, der sofortigen Kalibrierung und Kalibrierung sowie der Beachtung der Arbeitsumgebung des Sensors sollten Sie auch auf die folgenden Punkte achten, um die Testgenauigkeit sicherzustellen:<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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1) Der Prim\u00e4rdraht sollte in der Mitte des Innenlochs des Sensors platziert werden und m\u00f6glichst nicht vorgespannt sein;
2) F\u00fcllen Sie das Innenloch des Sensors m\u00f6glichst vollst\u00e4ndig und ohne L\u00fccken mit dem Prim\u00e4rdraht aus;
3) Der zu messende Strom sollte nahe am Standard-Nennwert IPN des Sensors liegen und die Differenz sollte nicht zu gro\u00df sein. Bei eingeschr\u00e4nkten Bedingungen liegt nur ein Sensor mit einem hohen Nennwert vor und der zu messende Stromwert liegt deutlich unter dem Nennwert. Um die Messgenauigkeit zu verbessern, kann der Prim\u00e4rdraht mehrmals gewickelt werden, um ihn an den Nennwert heranzuf\u00fchren. Wenn beispielsweise ein Sensor mit einem Nennwert von 100 A zur Messung eines Stroms von 10 A verwendet wird, kann der Prim\u00e4rdraht zur Verbesserung der Genauigkeit zehnmal um die Mitte des Innenlochs des Sensors gewickelt werden (im Allgemeinen: NP=1; in einem Kreis im inneren Loch, NP= 2;\u2026;Neun Kreise, NP=10, dann ist NP\u00d710A=100A gleich dem Nennwert des Sensors, was die Genauigkeit verbessern kann).<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Wird der Hall-Stromsensor eine magnetische S\u00e4ttigung erfahren?<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Was ist das magnetische S\u00e4ttigungsph\u00e4nomen?<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Ein ferromagnetischer oder ferrimagnetischer Stoff befindet sich in einem Zustand, in dem die magnetische Polarisation oder Magnetisierung mit zunehmender Magnetfeldst\u00e4rke nicht wesentlich zunimmt.
Aufgrund der Beschr\u00e4nkung der physikalischen Struktur des magnetisch permeablen Materials kann der passierende Magnetfluss nicht unendlich ansteigen. Unabh\u00e4ngig davon, ob Sie den Strom oder die Anzahl der Windungen erh\u00f6hen, wird der magnetische Fluss, der durch ein bestimmtes Volumen magnetisch permeablen Materials flie\u00dft, nicht mehr bis zu einem bestimmten Wert ansteigen und die magnetische S\u00e4ttigung erreicht. .
Angenommen, es gibt einen Elektromagneten. Wenn ein Einheitsstrom angelegt wird, betr\u00e4gt die erzeugte Magnetfeldst\u00e4rke 1. Wenn der Strom auf 2 ansteigt, erh\u00f6ht sich die Magnetfeldst\u00e4rke auf 2,3. Wenn der Strom 5 betr\u00e4gt, betr\u00e4gt die Magnetfeldst\u00e4rke 7. aber der Strom erreicht 6. Wenn die magnetische Feldst\u00e4rke immer noch 7 betr\u00e4gt und der Strom weiter erh\u00f6ht wird, betr\u00e4gt die magnetische Feldst\u00e4rke 7 und erh\u00f6ht sich nicht mehr. Zu diesem Zeitpunkt wird gesagt, dass der Elektromagnet eine magnetische S\u00e4ttigung aufweist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Gefahren durch magnetische S\u00e4ttigung<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Das Innere des Hall-Stromsensors besteht aus Materialien mit hoher magnetischer Permeabilit\u00e4t. Nachdem die Materialien mit hoher magnetischer Permeabilit\u00e4t magnetisch ges\u00e4ttigt sind, \u00e4ndert sich der Sekund\u00e4rstrom (oder die Spannung) des Sensors nicht mehr entsprechend der \u00c4nderung des Prim\u00e4rstroms, was zu Messfehlern oder Schutzausf\u00e4llen des Sekund\u00e4rkreises f\u00fchrt. Eine vor\u00fcbergehende magnetische S\u00e4ttigung kann au\u00dferdem zu einer \u00fcberm\u00e4\u00dfigen Erw\u00e4rmung des magnetisch leitenden Materials f\u00fchren und die Isolierung zwischen dem Prim\u00e4rkreis und dem Sekund\u00e4rkreis des Hall-Stromsensors besch\u00e4digen, wodurch die Sicherheit von Ger\u00e4ten und Personen gef\u00e4hrdet wird.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Problem mit der magnetischen S\u00e4ttigung des Hall-Stromsensors<\/h3>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Viele Hersteller von Hall-Stromsensoren preisen in ihren technischen Materialien auch die Abwesenheit magnetischer S\u00e4ttigung als wichtigen Vorteil von Hall-Stromsensoren an. Das Fehlen einer magnetischen S\u00e4ttigung des Hall-Stromsensors ist fast einer der Hauptvorteile des Hall-Stromsensors, der seit seiner Anwendung weithin anerkannt ist.
Ist das die Wahrheit?
Tats\u00e4chlich enth\u00e4lt der Hall-Stromsensor einen nichtlinearen Magnetkern, der bereits festlegt, dass der Hall-Stromsensor unter bestimmten Umst\u00e4nden magnetisch ges\u00e4ttigt ist!<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Problem der magnetischen S\u00e4ttigung eines Hall-Stromsensors mit offenem Regelkreis<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die folgende Abbildung ist ein schematisches Diagramm der typischen Magnetisierungskurve aller Materialien mit hoher magnetischer Permeabilit\u00e4t:<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Magnetisierungskurve des Hall-Stromsensorkerns<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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In der Abbildung ist Oa' das anf\u00e4ngliche nichtlineare Segment, a'a\u201c das lineare Segment und a\u201ca der S\u00e4ttigungsbereich. Wie wir alle wissen, wird ein Abschnitt mit besserer Linearit\u00e4t in der Magnetisierungskurve als Arbeitsbereich verwendet, um bessere Messergebnisse zu erzielen, sei es ein Hall-Stromsensor mit offenem Regelkreis oder ein elektromagnetischer Transformator. Mit anderen Worten: Solange die magnetische Induktion einen bestimmten Bereich im linearen Bereich \u00fcberschreitet, tritt magnetische S\u00e4ttigung auf.
Im Vergleich zum elektromagnetischen Transformator gibt es nur einen Grund f\u00fcr die magnetische S\u00e4ttigung des Hall-Stromsensors mit offenem Regelkreis, n\u00e4mlich, dass der Prim\u00e4rstrom gro\u00df genug ist.
Aufgrund der niedrigen Stromfrequenz kommt es nicht zu einer magnetischen S\u00e4ttigung, was den Vorteil des Hall-Stromsensors und auch die magnetische S\u00e4ttigungseigenschaft des Open-Loop-Hall-Stromsensors darstellt.
Im Gegensatz dazu hat der elektromagnetische Transformator auch den Vorteil, dass die Sekund\u00e4rlast klein genug ist und selbst bei starker \u00dcberlastung keine magnetische S\u00e4ttigung auftritt.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Problem der magnetischen S\u00e4ttigung eines Hall-Stromsensors mit geschlossenem Regelkreis<\/h4>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Das Problem der magnetischen S\u00e4ttigung des Open-Loop-Hall-Stromsensors ist relativ einfach. Im Gegensatz dazu scheint das magnetische S\u00e4ttigungsproblem des Hall-Stromsensors mit geschlossenem Regelkreis unverst\u00e4ndlich, da der magnetische Fluss im Magnetkern Null ist, wenn der Hall-Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis normal funktioniert. Bei einem magnetischen Fluss von Null wird es nat\u00fcrlich nicht ges\u00e4ttigt sein.
Dies wird jedoch nur unter normalen Arbeitsbedingungen m\u00f6glich sein!
Selbst wenn das Problem der magnetischen S\u00e4ttigung des elektromagnetischen Stromtransformators oder des offenen Hall-Stromsensors unter anormalen Arbeitsbedingungen wie \u00dcberlastung, niedriger Frequenz und hoher Last auftritt, tritt es unter normalen Arbeitsbedingungen nicht auf. Magnetische S\u00e4ttigung!
Aus dem Funktionsprinzip des Hall-Stromsensors mit geschlossenem Regelkreis ist ersichtlich, dass ein Magnetfluss von Null unter der Voraussetzung hergestellt wird, dass das von der sekund\u00e4rseitigen Kompensationswicklung erzeugte Magnetfeld das vom prim\u00e4rseitigen Leiter erzeugte Magnetfeld ausgleichen kann. Kann der Hall-Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis diesen Nullfluss unter allen Umst\u00e4nden aufrechterhalten?<\/p>

Offensichtlich nicht!
A. Wenn der Sensor nicht mit Strom versorgt wird, erzeugt die sekund\u00e4rseitige Kompensationswicklung keinen Strom. Zu diesem Zeitpunkt entspricht der Hall-Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis einem Hall-Stromsensor mit offenem Regelkreis. Solange der Prim\u00e4rstrom gro\u00df genug ist, tritt magnetische S\u00e4ttigung auf.
B. Normale Stromversorgung, aber der Prim\u00e4rstrom ist zu gro\u00df. Denn der Strom, den die sekund\u00e4re Kompensationswicklung erzeugen kann, ist schlie\u00dflich begrenzt. Wenn das vom Prim\u00e4rstrom erzeugte Magnetfeld gr\u00f6\u00dfer ist als das maximale Magnetfeld, das die sekund\u00e4re Kompensationswicklung erzeugen kann, wird das magnetische Gleichgewicht gest\u00f6rt und ein Magnetfeld durchdringt den Magnetkern. Wenn der Strom weiter zunimmt, nimmt auch das Magnetfeld im Magnetkern zu. Wenn der Prim\u00e4rstrom gro\u00df genug ist, geht der Hall-Stromsensor mit geschlossenem Regelkreis in einen Zustand magnetischer S\u00e4ttigung \u00fcber!
Im Vergleich zu elektromagnetischen Stromwandlern und Hall-Stromsensoren mit offenem Regelkreis ist die magnetische S\u00e4ttigung bei Hall-Stromsensoren mit geschlossenem Regelkreis weniger wahrscheinlich, aber das bedeutet nicht, dass sie nicht auftritt. Auch unsachgem\u00e4\u00dfer Gebrauch oder dauerhafte \u00dcberlastung k\u00f6nnen zu einer magnetischen S\u00e4ttigung f\u00fchren.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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