Der Hall-Stromwandler basiert auf dem Hall-Effekt und dem Ampèreschen Gesetz. Dieses erzeugt ein Magnetfeld, das proportional zum Strom um den stromdurchflossenen Leiter ist. Der Hall-Sensor misst dieses Magnetfeld. Daher ist mit Hall-Stromsensoren eine berührungslose Strommessung möglich. Man unterscheidet zwischen Gleichstromsensoren und geschlossenen Hall-Stromsensoren. Der Hall-Effekt wurde 1879 von E. H. Hall entdeckt. Er beschrieb den Zusammenhang zwischen Magnetfeld und induzierter Spannung und unterscheidet sich grundlegend von der herkömmlichen Induktion. Fließt Strom durch einen Leiter in einem Magnetfeld, übt das Magnetfeld eine Kraft auf die Elektronen im Leiter senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung aus. Dadurch entsteht eine Spannungsdifferenz zwischen den Enden des Leiters.
Hall-Stromsensoren nutzen den Hall-Effekt, um einen primären Hochstrom in ein sekundäres, kleines Spannungssignal umzuwandeln. Der Sensor verstärkt dieses schwache Spannungssignal häufig mithilfe eines Operationsverstärkers oder anderer Schaltungen zu einem standardisierten Spannungs- oder Stromsignal. Ein nach diesem Prinzip aufgebauter Hall-Stromsensor wird als Gleichstrom-Hall-Sensor oder Open-Loop-Hall-Stromsensor bezeichnet.
Messmethoden von Hall-Stromsensoren
•Der Hauptdraht sollte möglichst mittig im Sensorloch platziert werden und darf nicht außermittig liegen.
•Der Hauptdraht sollte so vollständig wie möglich in die Sensoröffnung eingeführt werden, und es sollten keine Lücken vorhanden sein.
•Der zu messende Strom sollte nahe am Nennwert liegen, die Abweichung sollte nicht zu groß sein. Steht nur ein Stromsensor mit hoher Nennstromstärke zur Verfügung und ist der zu messende Stromwert deutlich niedriger als sein Nennwert, kann die Primärwicklung um einige Windungen verstärkt werden, um den Nennwert zu erreichen und so die Messgenauigkeit zu verbessern.
•Wenn der zu messende Strom IPN/10 beträgt, kann er auch bei 25℃ noch eine hohe Präzision aufweisen.
Drei Methoden zur Strommessung von Hall-Stromsensoren
•Man verwendet Hall-Stromsensoren; Hall-Stromsensoren können Ströme bis zu mehreren hunderttausend Ampere messen und erfassen, aber die Kosten sind relativ hoch.
•Handelt es sich um Wechselstrom, kann ein Wechselstromwandler verwendet werden; das Ausgangssignal ist ein AC0-1A- oder AC0-5A-Signal, das von digitalen Anzeigegeräten und Sendern empfangen werden kann.
•Rogowski-Spule; die Rogowski-Spule kann nur Wechselstrom mit Netzfrequenz erfassen und benötigt einen externen Integrator. Die Ausgangsspannung bei Vollausschlag beträgt 0–1 V AC der ursprünglichen Wellenform und kann in ein Signal umgewandelt werden, das von einem Digitalanzeigegerät oder einem Sender zur weiteren Verarbeitung empfangen wird.
Veröffentlichungsdatum: 06.05.2025