Hallströmssensorn är baserad på principen om magnetisk balanserad Hall. Enligt Halleffektprincipen skickas styrströmmen till strömänden av Hall-elementet, och en magnetfältintensitet på B appliceras i Hall-elementets normalriktning. Därefter genereras en elektrisk potential VH vinkelrät mot strömmens och magnetfältets riktning (dvs. mellan Hall-utgångarna), vilken kallas Hallpotential, och dess storlek är proportionell mot produkten av styrströmmen och magnetfältets intensitet.
Principen för Hall-strömsensorer
En Hall-anordning är en typ av magnetisk-elektrisk omvandlingsanordning tillverkad av halvledarmaterial. Om styrströmmen IC matas in vid ingångsänden, när ett magnetfält B passerar genom anordningens avkänningsyta, uppstår en Hallpotential VH vid utgångsänden. Storleken på Hallpotentialen VH är proportionell mot produkten av styrströmmen IC och magnetisk flödestäthet B. En lågeffekts Hall-sensor tillverkas enligt Hall-effektprincipen och tillämpas på Amperes lag, det vill säga att ett magnetfält proportionellt mot strömmen genereras runt den strömbärande ledaren, och Hall-anordningen används för att mäta detta magnetfält. Därför är beröringsfri mätning av strömmen möjlig. Genom att mäta storleken på Hallpotentialen mäts storleken på den strömbärande ledarströmmen indirekt. Därför har strömsensorn genomgått en elektrisk-magnetisk-elektrisk isoleringsomvandling.
Problemet med magnetisk mättnad av elektriska Hall-strömsensorer med sluten slinga
Problemet med magnetisk mättning av en elektrisk Hall-strömsensor med öppen slinga är relativt enkelt. I jämförelse är problemet med magnetisk mättning av en sluten slingaHallströmssensorverkar vara obegripligt, eftersom när den slutna Hall-strömsensorn fungerar normalt är det magnetiska flödet i den magnetiska kärnan noll. Under noll magnetiskt flöde kommer det naturligtvis ingen mättnad att finnas. Detta kan dock bara vara sant under normala arbetsförhållanden. Faktum är att även i fallet med elektromagnetisk strömtransformator eller öppen Hall-strömsensor uppstår magnetisk mättnad under onormala arbetsförhållanden såsom överbelastning, låg frekvens och tung belastning. Under normala arbetsförhållanden uppstår ingen magnetisk mättnad. Det kan ses från den slutna Hall-sensorns arbetsprincip att noll magnetiskt flöde är baserat på förutsättningen att magnetfältet som genereras av kompensationslindningen på sekundärsidan kan motverka magnetfältet som genereras av primärledaren. Så, kan en sluten Hall-strömsensor bibehålla detta noll magnetiska flöde under några omständigheter? Uppenbarligen inte.
När sensorn inte är strömförsörjd genererar kompensationslindningen på sekundärsidan ingen ström. För närvarande är den slutna Hall-strömsensorn likvärdig med en öppen Hall-strömsensor. Så länge primärströmmen är tillräckligt stor kommer magnetisk mättning att uppstå. När den normala strömförsörjningen är påslagen är primärströmmen för stor. Detta beror på att strömmen som kan genereras av den sekundära kompensationslindningen är begränsad. När magnetfältet som genereras av primärströmmen är större än det maximala magnetfältet som den sekundära kompensationslindningen kan generera, bryts den magnetiska balansen och det finns ett magnetfält som passerar genom magnetkärnan. När primärströmmen fortsätter att öka ökar även magnetfältet i magnetkärnan. När primärströmmen är tillräckligt stor går den slutna Hall-strömsensorn in i ett mättat tillstånd.
Jämfört med elektromagnetiska strömtransformatorer och öppna Hall-strömsensorer är fenomenet med magnetisk mättning hos slutna Hall-sensorer inte lätt att uppstå, men det betyder inte att det inte kommer att hända. Felaktig användning eller långvarig överbelastning kan också orsaka magnetisk mättning.
Publiceringstid: 28 april 2025