De Hall-stroomsensor is gebaseerd op het principe van magnetische balans. Volgens het Hall-effect wordt de stuurstroom naar het stroomuiteinde van het Hall-element gestuurd en wordt een magnetische veldsterkte van B aangelegd in de loodrechte richting van het Hall-elementvlak. Vervolgens wordt een elektrisch potentiaal VH gegenereerd loodrecht op de richting van de stroom en het magnetische veld (d.w.z. tussen de Hall-uitgangsaansluitingen), dit wordt de Hall-potentiaal genoemd. De grootte ervan is evenredig met het product van de stuurstroom en de magnetische veldsterkte.
Het principe van Hall-elektrische stroomsensoren
Een Hall-apparaat is een soort magnetisch-elektrisch conversieapparaat, gemaakt van halfgeleidermaterialen. Als de stuurstroom IC aan de ingangszijde wordt ingevoerd, verschijnt er een Hall-potentiaal VH aan de uitgangszijde wanneer een magnetisch veld B door het sensoroppervlak van het apparaat stroomt. De grootte van Hall-potentiaal VH is evenredig met het product van de stuurstroom IC en de magnetische fluxdichtheid B. Een Hall-sensor met laag vermogen is gemaakt volgens het principe van het Hall-effect en toegepast op de wet van Ampère. Dit betekent dat er een magnetisch veld evenredig met de stroomsterkte wordt gegenereerd rond de stroomvoerende geleider, en het Hall-apparaat wordt gebruikt om dit magnetische veld te meten. Daardoor is contactloze stroommeting mogelijk. Door de grootte van het Hall-potentiaal te meten, wordt de grootte van de stroom door de stroomvoerende geleider indirect gemeten. De stroomsensor heeft daarom een elektrische-magnetische-elektrische isolatieconversie ondergaan.
Het probleem van magnetische verzadiging van gesloten Hall-stroomsensoren
Het probleem van magnetische verzadiging van een open-loop Hall-stroomsensor is relatief eenvoudig. Ter vergelijking: het probleem van magnetische verzadiging van een gesloten-loopHall-stroomsensorlijkt onbegrijpelijk, want wanneer de gesloten Hall-stroomsensor normaal werkt, is de magnetische flux in de magnetische kern nul. Onder de voorwaarde van nul magnetische flux zal er natuurlijk geen verzadiging zijn. Dit kan echter alleen waar zijn onder normale werkomstandigheden. Sterker nog, zelfs in het geval van een elektromagnetische stroomtransformator of open Hall-stroomsensor treedt magnetische verzadiging op onder abnormale werkomstandigheden zoals overbelasting, lage frequentie en zware belasting. Onder normale werkomstandigheden treedt magnetische verzadiging niet op. Uit het werkingsprincipe van de gesloten Hall-sensor blijkt dat nul magnetische flux is gebaseerd op de voorwaarde dat het magnetische veld dat wordt gegenereerd door de compensatiewikkeling van de secundaire zijde het magnetische veld dat wordt gegenereerd door de primaire geleider, kan tegenwerken. Kan een gesloten Hall-stroomsensor deze nul magnetische flux dus onder alle omstandigheden handhaven? Uiteraard niet.
Wanneer de sensor niet wordt gevoed, genereert de compensatiewikkeling aan de secundaire zijde geen stroom. Op dat moment is de gesloten Hall-stroomsensor gelijkwaardig aan een open Hall-stroomsensor. Zolang de primaire stroom groot genoeg is, treedt magnetische verzadiging op. Wanneer de normale voeding is ingeschakeld, is de primaire stroom te groot. Dit komt doordat de stroom die door de secundaire compensatiewikkeling kan worden gegenereerd, beperkt is. Wanneer het magnetische veld dat door de primaire stroom wordt gegenereerd groter is dan het maximale magnetische veld dat de secundaire compensatiewikkeling kan genereren, wordt de magnetische balans verbroken en stroomt er een magnetisch veld door de magnetische kern. Wanneer de primaire stroom blijft toenemen, neemt ook het magnetische veld in de magnetische kern toe. Wanneer de primaire stroom groot genoeg is, komt de gesloten Hall-stroomsensor in een verzadigingstoestand terecht.
Vergeleken met elektromagnetische stroomtransformatoren en open-loop Hall-stroomsensoren is het fenomeen van magnetische verzadiging bij gesloten-loop Hall-sensoren niet gemakkelijk te veroorzaken, maar dat betekent niet dat het niet zal gebeuren. Onjuist gebruik of langdurige overbelasting kan ook magnetische verzadiging veroorzaken.
Plaatsingstijd: 28-04-2025