Le capteur de courant électrique à effet Hall est basé sur le principe de l'effet Hall. Selon ce principe, le courant de commande est envoyé à l'extrémité de courant de l'élément Hall et un champ magnétique d'intensité B est appliqué perpendiculairement au plan de l'élément Hall. Un potentiel électrique VH est alors généré perpendiculairement à la direction du courant et du champ magnétique (c'est-à-dire entre les bornes de sortie Hall), appelé potentiel Hall, dont l'amplitude est proportionnelle au produit du courant de commande et de l'intensité du champ magnétique.
Le principe des capteurs de courant électrique à effet Hall
Un dispositif à effet Hall est un dispositif de conversion magnéto-électrique composé de matériaux semi-conducteurs. Si le circuit intégré de commande est appliqué en entrée, lorsqu'un champ magnétique B traverse la surface de détection du dispositif, un potentiel Hall VH apparaît en sortie. L'intensité de ce potentiel Hall VH est proportionnelle au produit du courant de commande IC par la densité de flux magnétique B. Un capteur à effet Hall basse consommation est fabriqué selon le principe de l'effet Hall et appliqué à la loi d'Ampère. Autrement dit, un champ magnétique proportionnel au courant est généré autour du conducteur parcouru, et le dispositif à effet Hall permet de mesurer ce champ magnétique. Il est ainsi possible de mesurer le courant sans contact. La mesure de l'intensité du potentiel Hall permet de mesurer indirectement l'intensité du courant dans le conducteur parcouru. Le capteur de courant subit ainsi une conversion d'isolation électrique-magnéto-électrique.
Le problème de la saturation magnétique des capteurs de courant électrique à effet Hall en boucle fermée
Le problème de saturation magnétique d'un capteur de courant électrique à effet Hall en boucle ouverte est relativement simple. En comparaison, celui de saturation magnétique d'un capteur en boucle ferméecapteur de courant à effet HallCela semble incompréhensible, car lorsque le capteur de courant Hall en boucle fermée fonctionne normalement, le flux magnétique dans le noyau magnétique est nul. Dans ce cas, il n'y a naturellement pas de saturation. Cependant, cela ne peut être vrai que dans des conditions de fonctionnement normales. En fait, même avec un transformateur de courant électromagnétique ou un capteur de courant Hall en boucle ouverte, une saturation magnétique se produit dans des conditions de fonctionnement anormales telles qu'une surcharge, une basse fréquence et une charge élevée. En conditions de fonctionnement normales, la saturation magnétique ne se produit pas. Le principe de fonctionnement du capteur Hall en boucle fermée montre que le flux magnétique nul repose sur la condition préalable que le champ magnétique généré par l'enroulement de compensation du côté secondaire puisse contrebalancer le champ magnétique généré par le conducteur primaire. Un capteur de courant Hall en boucle fermée peut-il donc maintenir ce flux magnétique nul en toutes circonstances ? Évidemment non.
Lorsque le capteur n'est pas alimenté, l'enroulement de compensation côté secondaire ne génère pas de courant. À ce stade, le capteur de courant Hall en boucle fermée est équivalent à un capteur de courant Hall en boucle ouverte. Tant que le courant primaire est suffisamment élevé, une saturation magnétique se produit. Lorsque l'alimentation est normale, le courant primaire est trop élevé. En effet, le courant généré par l'enroulement de compensation secondaire est limité. Lorsque le champ magnétique généré par le courant primaire est supérieur au champ magnétique maximal que l'enroulement de compensation secondaire peut générer, l'équilibre magnétique est rompu et un champ magnétique traverse le noyau magnétique. Lorsque le courant primaire continue d'augmenter, le champ magnétique dans le noyau magnétique augmente également. Lorsque le courant primaire est suffisamment élevé, le capteur de courant Hall en boucle fermée entre en état de saturation.
Comparé aux transformateurs de courant électromagnétiques et aux capteurs de courant à effet Hall en boucle ouverte, le phénomène de saturation magnétique des capteurs à effet Hall en boucle fermée est plus rare, mais cela ne signifie pas qu'il ne se produira pas. Une mauvaise utilisation ou une surcharge prolongée peuvent également provoquer une saturation magnétique.
Date de publication : 28 avril 2025