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Cos'è il sensore di corrente ad effetto Hall?

Cos'è il sensore di corrente ad effetto Hall?

UN Sensore di corrente ad effetto Hall è un dispositivo elettronico che misura la corrente che passa attraverso un conduttore sfruttando il fenomeno dell'effetto Hall. L'effetto Hall è un principio fisico in cui una differenza di tensione, nota come tensione Hall, viene prodotta attraverso un conduttore quando è esposto a un campo magnetico perpendicolare alla direzione del flusso di corrente. I sensori di corrente ad effetto Hall utilizzano questo fenomeno per misurare con precisione l'entità della corrente che scorre attraverso un conduttore senza richiedere un contatto elettrico diretto.

Sommario

Cos'è l'effetto Hall?

Quando è stato scoperto l'effetto Hall e come funziona?

L'effetto Hall fu scoperto dal fisico americano Hall nel 1879. Quando una corrente passa attraverso un conduttore in un campo magnetico, nel conduttore si genererà una differenza di potenziale perpendicolare alla direzione della corrente e alla direzione del campo magnetico. E l'entità della differenza di potenziale è proporzionale alla componente verticale dell'induzione magnetica e all'entità della corrente. Nei semiconduttori l’effetto Hall è ancora più pronunciato.

hall-effect-explained

L'effetto Hall è essenzialmente la deflessione delle particelle cariche in movimento in un campo magnetico causata dalla forza di Lorentz. Quando le particelle cariche (elettroni o lacune) sono confinate in un materiale solido, questa deflessione porta all'accumulo di cariche positive e negative nella direzione perpendicolare alla corrente e al campo magnetico, formando così un ulteriore campo elettrico trasversale, cioè il campo di Hall campo elettrico EH.
La corrente IS passa attraverso l'elemento Hall di tipo N o di tipo P, la direzione del campo magnetico B è perpendicolare alla direzione della corrente IS e la direzione del campo magnetico è dall'interno verso l'esterno. Per i semiconduttori di tipo N e di tipo P, le direzioni generate sono come mostrate nella Hall a sinistra e a destra. Campo elettrico EH (in base a questo si possono giudicare le proprietà dell'elemento Hall: tipo N o tipo P).

La differenza di potenziale di Hall EH impedisce ai portatori di continuare a spostarsi lateralmente. Quando la forza del campo elettrico trasversale FE e la forza di Lorentz FB sperimentata dai portatori sono uguali, l'accumulo di cariche su entrambi i lati dell'elemento Hall raggiunge un equilibrio dinamico.
Perché:
FE=eEH, FB=evB,
Perciò:
eEH=eVB (1)
Supponiamo che la larghezza del campione sia b, lo spessore sia d e la concentrazione del portatore sia n, quindi:
IS=nevbd (2)
Dalle formule (1) e (2), possiamo ottenere:
Differenza di potenziale Hall UH=EHb=(1/ne)(ISB/d)=RH(ISB/d)
RH=1/ne è il coefficiente Hall del materiale, che è un parametro importante che riflette la forza dell'effetto Hall del materiale.
Per un elemento Hall fisso, lo spessore d è fisso e KH è il coefficiente Hall dell'elemento Hall, che può essere ottenuto:
UH=KHISB (3)
Cioè: la differenza di potenziale di Hall UH è proporzionale alla corrente IS e all'induzione magnetica B.

Applicazioni dell'effetto Hall

Utilizzando l'effetto Hall è possibile realizzare sensori di commutazione e sensori lineari. I sensori Hall di tipo interruttore sono ampiamente utilizzati nella misurazione di posizione, spostamento e velocità, mentre i sensori Hall lineari sono ampiamente utilizzati nella misurazione di campo magnetico, corrente e tensione.
Negli ultimi anni c'è una crescente domanda per la misurazione di energia elettrica a frequenza variabile con frequenza diversa da quella di rete e caratteristiche non sinusoidali. A causa del campo di applicazione della frequenza ristretto dei trasformatori elettromagnetici, in confronto, le bande di frequenza applicabili dei sensori di tensione e corrente Hall sono ampie e possono essere utilizzate per la misurazione CC, le sue prospettive di mercato sono ampie.
Tuttavia, per la misurazione accurata della potenza a frequenza variabile in un ambiente elettromagnetico complesso, a causa della sensibilità del sensore Hall al campo magnetico, è necessario prestare particolare attenzione all'applicazione. Inoltre, poiché i sensori Hall di tensione e corrente vengono utilizzati principalmente per la misurazione di tensione e corrente a fini di controllo, i produttori generalmente non forniscono indicatori di differenza angolare fondamentali per la misurazione della potenza. Per le occasioni che richiedono una misurazione accurata della potenza, utilizzarli con cautela.
La stazione metrologica nazionale per strumenti di misurazione della potenza a conversione di frequenza ha condotto controlli a campione su alcuni tipi comuni di sensori Hall di tensione e corrente. A 50 Hz, l'indice di differenza angolare è compreso tra 20′~240′, rispetto ai 10′ del trasformatore elettromagnetico a livello 0,2. In altre parole, l'indice della differenza angolare è scarso e, per situazioni con basso fattore di potenza, ha una grande influenza sulla precisione della misurazione della potenza.

Come funzionano e tipi di sensori di corrente ad effetto Hall

Riepilogo dei sensori di corrente ad effetto Hall

I sensori di corrente Hall includono tipi ad anello aperto e ad anello chiuso. La maggior parte dei sensori di corrente Hall ad alta precisione sono a circuito chiuso. Il sensore di corrente Hall a circuito chiuso si basa sul principio di Hall dell'equilibrio magnetico, ovvero sul principio del circuito chiuso. Quando viene generata la corrente primaria IP, il flusso magnetico è concentrato nel circuito magnetico attraverso il nucleo magnetico di alta qualità, l'elemento Hall è fissato nel traferro per rilevare il flusso magnetico e la corrente di compensazione inversa viene emessa attraverso il multigiro bobina avvolta sul nucleo magnetico, che viene utilizzata per compensare la generazione di IP sul lato primario Il flusso magnetico, in modo che il flusso magnetico nel circuito magnetico sia sempre mantenuto a zero. Dopo essere stato elaborato da un circuito speciale, il terminale di uscita del sensore può emettere una variazione di corrente che riflette accuratamente la corrente del lato primario.

Come funzionano i sensori di corrente ad effetto Hall

Sensori di corrente ad effetto Hall ad anello aperto

Quando la corrente primaria IP scorre attraverso un lungo filo, attorno al filo verrà generato un campo magnetico. L'entità di questo campo magnetico è proporzionale alla corrente che scorre attraverso il filo. Il campo magnetico generato si raccoglie nell'anello magnetico e passa attraverso il traferro dell'anello magnetico. L'elemento Hall misura e amplifica l'uscita e la sua tensione di uscita VS riflette accuratamente la corrente primaria IP. L'uscita nominale generale è calibrata su 4V.

Sensore di corrente ad effetto Hall ad anello aperto
Principio del sensore di corrente Hall ad anello aperto

Sensori di corrente a effetto Hall con bilanciamento magnetico (anello chiuso).

Quando la corrente primaria IP scorre attraverso un lungo filo, attorno al filo verrà generato un campo magnetico. L'entità di questo campo magnetico è proporzionale alla corrente che scorre attraverso il filo. Il campo magnetico generato si raccoglie nell'anello magnetico e passa attraverso il traferro dell'anello magnetico. L'elemento Hall misura e amplifica l'uscita e la sua tensione di uscita VS riflette accuratamente la corrente primaria IP. L'uscita nominale generale è calibrata su 4V.

Sensore di corrente ad effetto Hall a circuito chiuso
Sensore di corrente Hall a circuito chiuso_Principio del sensore di corrente Hall a bilanciamento magnetico

Il sensore di corrente di bilanciamento magnetico è anche chiamato sensore di compensazione, ovvero il campo magnetico generato dalla corrente primaria Ip sull'anello di raccolta magnetica è compensato dal campo magnetico generato da una corrente di bobina secondaria e la corrente di compensazione Is riflette accuratamente il corrente primaria Ip, quindi rendere il dispositivo Hall nello stato di funzionamento di rilevamento del flusso magnetico pari a zero.

Il processo di funzionamento specifico è il seguente: quando una corrente passa attraverso il circuito principale, il campo magnetico generato sul filo viene raccolto dall'anello magnetico e indotto al dispositivo Hall, e l'uscita del segnale generato viene utilizzata per azionare il tubo di potenza e renderlo condotta, ottenendo così una compensazione Corrente Is. Questa corrente passa attraverso l'avvolgimento multigiro per generare un campo magnetico, che è esattamente opposto al campo magnetico generato dalla corrente misurata, compensando così il campo magnetico originale e riducendo gradualmente l'uscita del dispositivo Hall. Quando il campo magnetico generato moltiplicando Ip per il numero di spire è uguale, Is non aumenterà più. In questo momento, il dispositivo Hall svolge il ruolo di indicare il flusso magnetico pari a zero. In questo momento, Ip può essere testato da Is. Quando Ip cambia, l'equilibrio viene distrutto e il dispositivo Hall ha un segnale in uscita, ovvero il processo sopra descritto viene ripetuto per raggiungere nuovamente l'equilibrio. Qualsiasi cambiamento nella corrente misurata sconvolgerà questo equilibrio. Una volta che il campo magnetico è sbilanciato, il dispositivo Hall ha un segnale in uscita. Dopo l'amplificazione della potenza, una corrente corrispondente scorre immediatamente attraverso l'avvolgimento secondario per compensare il campo magnetico sbilanciato. Dallo squilibrio del campo magnetico all'equilibrio, il tempo richiesto è teoricamente inferiore a 1μs, che è un processo di equilibrio dinamico. Pertanto, da un punto di vista macro, le amperspire della corrente di compensazione secondaria sono uguali alle amperspire della corrente primaria misurata in ogni istante.

La differenza principale tra il sensore di corrente Hall ad anello chiuso e il sensore di corrente Hall ad anello aperto

A. Differenza di larghezza di banda
Microscopicamente parlando, il campo magnetico nel traferro cambia sempre con un flusso vicino allo zero. Poiché il campo magnetico cambia molto poco, la frequenza di cambiamento può essere più rapida. Pertanto, il sensore di corrente Hall a circuito chiuso ha un tempo di risposta rapido. La larghezza di banda effettiva del sensore di corrente Hall a circuito chiuso può solitamente raggiungere più di 100kHz. La larghezza di banda del sensore di corrente Hall ad anello aperto è solitamente ridotta, ad esempio: la larghezza di banda del sensore di corrente Hall ad anello aperto comune è di circa 3kHz.
B. Differenza di precisione
L'uscita del lato secondario del sensore di corrente Hall ad anello aperto è proporzionale all'intensità dell'induzione magnetica nel traferro del nucleo magnetico e il nucleo magnetico è costituito da materiali ad alta permeabilità magnetica. Gli effetti non lineari e di isteresi sono caratteristiche intrinseche di tutti i materiali ad alta permeabilità magnetica. Pertanto, il sensore di corrente Hall ad anello aperto ha generalmente un angolo di linearità scarso e l'uscita del lato secondario sarà diversa quando il segnale del lato primario aumenta e diminuisce. La precisione del sensore di corrente Hall ad anello aperto è in genere peggiore di 1%. Poiché il sensore di corrente Hall a circuito chiuso funziona nello stato di flusso zero, l'effetto di non linearità e isteresi del nucleo magnetico non influirà sull'uscita e sarà possibile ottenere una migliore linearità e una maggiore precisione. La precisione del sensore di corrente Hall a circuito chiuso può generalmente raggiungere 0,2%.

Principali parametri tecnici del sensore di corrente ad effetto Hall

Tensione di alimentazione VA del sensore di corrente Hall

La tensione di alimentazione del sensore VA si riferisce alla tensione di alimentazione del sensore di corrente, che deve rientrare nell'intervallo specificato dal sensore. Oltre questo intervallo il sensore non può funzionare normalmente oppure l'affidabilità risulta ridotta. Inoltre la tensione di alimentazione VA del sensore viene divisa in tensione di alimentazione positiva VA+ e tensione di alimentazione negativa VA-. Va notato che per i sensori con alimentazione monofase la tensione di alimentazione VAmin è doppia rispetto alla tensione di alimentazione bifase VAmin, quindi il suo campo di misura dovrebbe essere superiore a quello dei sensori a doppia alimentazione.

Campo di misura Ipmax

Si riferisce al valore di corrente massimo che può essere misurato dal sensore di corrente e il campo di misurazione è generalmente superiore al valore nominale standard IPN.

Valore nominale standard IPN e corrente di uscita nominale ISN

IPN si riferisce al valore nominale standard che il sensore di corrente può testare, espresso in valore effettivo (Arms), e la dimensione dell'IPN è correlata al modello del prodotto sensore. ISN si riferisce alla corrente di uscita nominale del sensore di corrente, generalmente 10~400 mA, ovviamente può variare a seconda di alcuni modelli. Se la corrente di uscita passa attraverso il resistore di misura R, si può ottenere un segnale di uscita di tensione di diversi volt proporzionale alla corrente primaria.

Compensa l'ISO corrente

La corrente di offset è anche chiamata corrente residua o corrente residua, causata principalmente dallo stato di funzionamento instabile degli elementi Hall o degli amplificatori operazionali nei circuiti elettronici. Quando viene prodotto il sensore di corrente, a 25°C e IP=0, la corrente di offset è stata regolata al minimo, ma il sensore genererà una certa quantità di corrente di offset quando lascia la linea di produzione.

Linearità

La linearità determina il grado in cui il segnale di uscita del sensore (corrente sul lato secondario I0) è proporzionale al segnale di ingresso (corrente sul lato primario I) all'interno del campo di misurazione.

deriva della temperatura

La corrente ISO di offset è calcolata a 25°C. Quando la temperatura ambiente attorno all'elettrodo Hall cambia, cambierà anche l'ISO. Pertanto, è importante considerare la variazione massima dell'offset ISO della corrente, dove IOT si riferisce al valore della deriva termica nella tabella delle prestazioni del sensore corrente.

Capacità di sovraccarico

La capacità di sovraccarico del sensore di corrente significa che quando si verifica il sovraccarico di corrente, la corrente primaria aumenterà comunque al di fuori dell'intervallo di misurazione e la durata della corrente di sovraccarico potrebbe essere molto breve e il valore di sovraccarico potrebbe superare il valore consentito del sensore . Generalmente non può essere misurato, ma non causerà danni al sensore.

precisione

La precisione dei sensori ad effetto Hall dipende dalla corrente nominale IPN standard. A +25°C la precisione di misurazione del sensore ha una certa influenza sulla corrente primaria e nella valutazione della precisione del sensore è necessario considerare anche l'influenza della corrente di offset, della linearità e della deriva termica.

Applicazioni dei sensori di corrente ad effetto Hall

Negli ultimi anni, un gran numero di transistor, raddrizzatori e tiristori ad alta potenza sono stati utilizzati nei sistemi di automazione e i circuiti di regolazione della velocità di conversione della frequenza CA e di modulazione dell'ampiezza dell'impulso sono stati ampiamente utilizzati, in modo che il circuito non sia più solo il tradizionale 50 -onda sinusoidale del ciclo e sono comparsi vari tipi diversi di onde sinusoidali. forma d'onda. Per questo tipo di circuito, il metodo di misurazione tradizionale non può riflettere la sua forma d'onda reale e i componenti di rilevamento di corrente e tensione non sono adatti per il rilevamento e il rilevamento della forma d'onda di corrente a frequenza medio-alta e con di/dt elevato.
Sensori ad effetto Hall in grado di misurare corrente e tensione di forme d'onda arbitrarie. Il terminale di uscita può riflettere realmente i parametri della forma d'onda della corrente o della tensione del terminale di ingresso. Mirando allo svantaggio comune della grande deriva termica nei sensori a effetto Hall, per il controllo viene utilizzato un circuito di compensazione, che riduce efficacemente l'influenza della temperatura sulla precisione della misurazione e garantisce una misurazione accurata; ha le caratteristiche di alta precisione, installazione conveniente e prezzo basso.
I sensori ad effetto Hall sono ampiamente utilizzati nei dispositivi di controllo della velocità di conversione di frequenza, dispositivi inverter, alimentatori ups, alimentatori di comunicazione, saldatrici elettriche, locomotive elettriche, sottostazioni, macchine utensili CNC, placcatura elettrolitica, monitoraggio di microcomputer, monitoraggio della rete elettrica e altre strutture che è necessario isolare e rilevare corrente e tensione.

I sensori di corrente Hall, in particolare i sensori di corrente Hall a circuito chiuso, sono stati ampiamente utilizzati nel campo della misurazione e del controllo industriale a causa delle loro caratteristiche di ampia banda di frequenza, CA e CC e di non facile saturazione magnetica. I sensori di corrente Hall presentano però anche alcuni svantaggi:
1. Rispetto al trasformatore di corrente elettromagnetico, la sua corrente secondaria è piccola e la sua capacità anti-interferenza è relativamente debole;
2. Suscettibile all'influenza del campo magnetico ambientale, riducendo la precisione della misurazione;
3. Generalmente, l'indice della differenza angolare non viene fornito e, quando utilizzato per la misurazione della potenza, non è possibile risalire all'origine dell'errore di sistema.
In genere si consiglia di utilizzare i sensori di corrente Hall per scopi di controllo che non comportano la misurazione della potenza o che non richiedono elevata precisione; per la misurazione della potenza o l'energia dei circuiti sinusoidali a frequenza industriale si consigliano trasformatori di corrente elettromagnetici.

Applicazioni dei sensori di corrente Hall - Confronto con altri componenti di rilevamento

In passato, i componenti comunemente utilizzati per il rilevamento della corrente erano gli shunt e i trasformatori di corrente.
Il problema più grande con l'utilizzo degli shunt è che non esiste isolamento galvanico tra l'ingresso e l'uscita. Inoltre, quando si utilizza uno shunt per rilevare correnti ad alta frequenza o elevate, è inevitabilmente induttivo, quindi la connessione dello shunt non solo influisce sulla forma d'onda della corrente misurata, ma non può nemmeno trasmettere realmente forme d'onda non sinusoidali.
Il trasformatore di corrente ha un'elevata precisione alla frequenza di lavoro specificata, ma l'intervallo di frequenza a cui può adattarsi è molto ristretto, soprattutto non può trasmettere corrente continua. Inoltre, quando il trasformatore di corrente funziona, c'è una corrente di eccitazione, quindi è un elemento induttivo e presenta gli stessi svantaggi dello shunt.

Applicazione del sensore di corrente Hall: questioni che richiedono attenzione

Come i sensori di corrente convenzionali, i sensori di corrente Hall generali hanno quattro pin, positivo (+), negativo (-), terminale di misurazione (M) e terra (0), ma i sensori di corrente wire-line non hanno questi quattro pin. , ma ci sono tre conduttori rosso, nero, giallo e verde, che corrispondono rispettivamente al polo positivo, al polo negativo, al terminale di misurazione e alla terra. Allo stesso tempo, nella maggior parte dei sensori è presente un foro interno e il filo deve passare attraverso il foro interno quando si misura la corrente primaria. La dimensione dell'apertura ha una relazione inevitabile con il modello del prodotto e la dimensione della corrente misurata.

Indipendentemente dal tipo di sensore di corrente, il cablaggio dei pin deve essere collegato secondo le condizioni annotate nel manuale in fase di installazione.

1) Quando si misura la corrente alternata è obbligatorio utilizzare un'alimentazione bipolare. Cioè, il polo positivo (+) del sensore è collegato al terminale “+VA” dell'alimentatore e il polo negativo è collegato al terminale “-VA” dell'alimentatore. Questa connessione è chiamata alimentatore bipolare. Allo stesso tempo, il terminale di misurazione (M) è collegato al terminale “0V” dell'alimentatore tramite un resistore (tipo a flusso magnetico zero a dito singolo).
2) Quando si misura la corrente continua, è possibile utilizzare un'alimentazione unipolare o monofase, ovvero il polo positivo o negativo è cortocircuitato con il terminale “0V”, in modo che sia collegato un solo elettrodo.

Inoltre, durante l'installazione è necessario considerare attentamente l'uso, il modello, la gamma e l'ambiente di installazione del prodotto. Ad esempio, il sensore dovrebbe essere installato in un luogo che favorisca la dissipazione del calore.
Oltre all'installazione del cablaggio, alla calibrazione istantanea e alla calibrazione e prestando attenzione all'ambiente di lavoro del sensore, è necessario prestare attenzione anche ai seguenti elementi per garantire l'accuratezza del test:

1) Il filo primario deve essere posizionato al centro del foro interno del sensore e non deve essere il più possibile polarizzato;
2) Riempire il più completamente possibile il foro interno del sensore con il filo primario, senza lasciare spazi vuoti;
3) La corrente da misurare dovrebbe essere vicina al valore nominale standard IPN del sensore e la differenza non dovrebbe essere eccessiva. Se le condizioni sono limitate, è disponibile un solo sensore con un valore nominale elevato e il valore di corrente da misurare è molto inferiore al valore nominale. Per migliorare la precisione della misurazione, il filo primario può essere avvolto più volte per avvicinarlo al valore nominale. Ad esempio, quando si utilizza un sensore con valore nominale di 100A per misurare una corrente di 10A, per migliorare la precisione è possibile avvolgere il filo primario dieci volte attorno al centro del foro interno del sensore (in generale, NP=1; in un cerchio nel foro interno, NP= 2;…;Nove cerchi, NP=10, quindi NP×10A=100A è uguale al valore nominale del sensore, che può migliorare la precisione).

Il sensore di corrente Hall sarà soggetto a saturazione magnetica?

cos'è il fenomeno della saturazione magnetica?

Una sostanza ferromagnetica o ferrimagnetica si trova in uno stato in cui la polarizzazione o magnetizzazione magnetica non aumenta in modo significativo con l'aumento dell'intensità del campo magnetico.
A causa delle limitazioni della struttura fisica del materiale magneticamente permeabile, il flusso magnetico che passa non può aumentare all'infinito. Non importa se si aumenta la corrente o il numero di giri, il flusso magnetico che passa attraverso un certo volume di materiale permeabile magnetico non aumenterà più fino a un certo valore e verrà raggiunta la saturazione magnetica. .
Supponiamo che ci sia un elettromagnete, quando viene applicata una corrente unitaria, l'intensità del campo magnetico generato è 1, quando la corrente aumenta a 2, l'intensità del campo magnetico aumenta a 2,3, quando la corrente è 5, l'intensità del campo magnetico è 7, ma la corrente raggiunge 6. Quando l'intensità del campo magnetico è ancora 7, se la corrente viene ulteriormente aumentata, l'intensità del campo magnetico è 7 e non aumenta più. In questo momento, si dice che l'elettromagnete abbia una saturazione magnetica.

Rischi di saturazione magnetica

L'interno del sensore di corrente Hall comprende materiali ad alta permeabilità magnetica. Dopo che i materiali ad alta permeabilità magnetica sono saturati magneticamente, la corrente secondaria (o tensione) del sensore non cambierà più in base alla variazione della corrente primaria, con conseguenti errori di misurazione o guasti di protezione del circuito secondario. La saturazione magnetica temporanea può inoltre causare un riscaldamento eccessivo del materiale conduttivo magnetico e danneggiare l'isolamento tra il circuito primario e il circuito secondario del sensore di corrente Hall, mettendo a rischio le apparecchiature e l'incolumità personale.

Problema di saturazione magnetica del sensore di corrente Hall

Molti produttori di sensori di corrente Hall promuovono anche l'assenza di saturazione magnetica come un importante vantaggio dei sensori di corrente Hall nei loro materiali tecnici. L'assenza di saturazione magnetica del sensore di corrente Hall è quasi uno dei principali vantaggi del sensore di corrente Hall, ampiamente riconosciuto sin dalla sua applicazione.
È questa la verità?
Infatti, il sensore di corrente Hall contiene un nucleo magnetico non lineare, che già determina che il sensore di corrente Hall sarà saturato magneticamente in determinate circostanze!

Problema di saturazione magnetica del sensore di corrente Hall ad anello aperto

La figura seguente è un diagramma schematico della curva di magnetizzazione tipica di tutti i materiali ad alta permeabilità magnetica:

magnetification-curve-of-hall-effect-current-sensor
Curva di magnetizzazione del nucleo del sensore di corrente Hall

Nella figura, Oa' è il segmento non lineare iniziale, a'a” è il segmento lineare e a”a è la regione di saturazione. Come tutti sappiamo, per ottenere migliori risultati di misura, sia che si tratti di un sensore di corrente Hall ad anello aperto o di un trasformatore elettromagnetico, verrà utilizzata come campo di lavoro una sezione con migliore linearità della curva di magnetizzazione. In altre parole, finché l’induzione magnetica supera un certo intervallo nella regione lineare, si verificherà la saturazione magnetica.
Rispetto al trasformatore elettromagnetico, la saturazione magnetica del sensore di corrente Hall ad anello aperto ha un solo motivo, cioè la corrente primaria è sufficientemente grande.
Non causerà saturazione magnetica a causa della bassa frequenza della corrente, che è il vantaggio del sensore di corrente Hall e anche la caratteristica di saturazione magnetica del sensore di corrente Hall ad anello aperto.
Al contrario, il trasformatore elettromagnetico ha anche un vantaggio, cioè il carico secondario è abbastanza piccolo, anche se c'è molto sovraccarico, non si verificherà la saturazione magnetica.

Problema di saturazione magnetica del sensore di corrente Hall ad anello chiuso

Il problema della saturazione magnetica del sensore di corrente Hall ad anello aperto è relativamente semplice. Al contrario, il problema della saturazione magnetica del sensore di corrente Hall a circuito chiuso sembra incomprensibile, perché il flusso magnetico nel nucleo magnetico è zero quando il sensore di corrente Hall a circuito chiuso funziona normalmente. , con flusso magnetico pari a zero, naturalmente non sarà saturo.
Tuttavia, ciò sarà possibile solo in normali condizioni di lavoro!
Infatti, anche se il problema di saturazione magnetica del trasformatore di corrente elettromagnetico o del sensore di corrente Hall ad anello aperto si verifica in condizioni di lavoro anomale come sovraccarico, bassa frequenza e carico pesante, non si verificherà in condizioni di lavoro normali. Saturazione magnetica!
Dal principio di funzionamento del sensore di corrente Hall a circuito chiuso si può vedere che il flusso magnetico zero viene stabilito sulla premessa che il campo magnetico generato dall'avvolgimento di compensazione del lato secondario può compensare il campo magnetico generato dal conduttore del lato primario. Quindi, il sensore di corrente Hall a circuito chiuso può mantenere questo flusso pari a zero in qualsiasi circostanza?

Ovviamente no!
A. Quando il sensore non è alimentato, l'avvolgimento di compensazione del lato secondario non genera corrente. In questo momento, il sensore di corrente Hall ad anello chiuso è equivalente a un sensore di corrente Hall ad anello aperto. Finché la corrente primaria è sufficientemente grande, si verificherà la saturazione magnetica.
B. Alimentazione normale, ma la corrente primaria è troppo grande. Questo perché la corrente che può generare l'avvolgimento di compensazione secondario è comunque limitata. Quando il campo magnetico generato dalla corrente primaria è maggiore del campo magnetico massimo che l'avvolgimento di compensazione secondario può generare, l'equilibrio magnetico viene rotto e un campo magnetico passa attraverso il nucleo magnetico. Quando la corrente continua ad aumentare, aumenta anche il campo magnetico nel nucleo magnetico. Quando la corrente primaria è sufficientemente grande, il sensore di corrente Hall a circuito chiuso entra in uno stato di saturazione magnetica!
Rispetto ai trasformatori di corrente elettromagnetici e ai sensori di corrente Hall ad anello aperto, è meno probabile che si verifichi la saturazione magnetica dei sensori di corrente Hall ad anello chiuso, ma ciò non significa che non si verifichi. Anche un uso improprio o un sovraccarico a lungo termine possono causare saturazione magnetica.

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