resumen:

     
           

Se introduce el efecto Hall, se analiza el principio de funcionamiento del sensor de corriente Hall de lazo cerrado, sus características principales, las especificaciones del producto y su selección. Se estudia y analiza la aplicación típica del sensor de corriente Hall en el convertidor de frecuencia y el circuito típico de detección de corriente en dicho convertidor, y se discute brevemente su aplicación típica en el convertidor de frecuencia.

1. Introducción

     
           

Con el continuo desarrollo de la tecnología industrial moderna, la detección de corriente se utiliza ampliamente en el control industrial. Este campo exige una alta precisión y velocidad de respuesta en la detección de corriente, además de lograr un aislamiento completo del objeto detectado. Los sensores de corriente Hall resuelven eficazmente estos problemas. Gracias a su excelente rendimiento y estructura precisa, se han convertido en una solución para la medición de corriente con aislamiento en el control industrial, y se utilizan ampliamente en accionamientos, convertidores de frecuencia, bobinados de motores y mediciones de alta corriente y alta frecuencia.

2. Principio de funcionamiento

     
           

El sensor de corriente Hall es un sensor de campo magnético basado en el efecto Hall. Presenta dos modos de funcionamiento: bucle abierto (tipo directo) y bucle cerrado (tipo de equilibrio magnético). Las ventajas del sensor Hall de amplificación directa son su circuito sencillo y su coste relativamente bajo; sus desventajas son su baja precisión y linealidad, su lento tiempo de respuesta y su gran deriva térmica. Para superar estas limitaciones, han surgido los sensores de corriente Hall de bucle cerrado (de equilibrio magnético).

El sensor de corriente Hall de bucle cerrado, también llamado sensor de corriente Hall de flujo cero, como se muestra en la Figura 1, se compone de un circuito primario, un anillo magnético, una bobina secundaria con elemento Hall, un amplificador, etc. Cuando el flujo magnético generado por la corriente primaria IP se concentra en el circuito magnético a través del núcleo magnético de alta calidad, el elemento Hall, fijado en el entrehierro, detecta dicho flujo y genera una corriente de compensación inversa a través de la bobina multivuelta enrollada en el núcleo magnético. Esta corriente se utiliza para contrarrestar el flujo magnético generado por la corriente primaria IP, de modo que el flujo magnético en el circuito magnético permanezca siempre en cero. Tras el procesamiento mediante un circuito especial, la salida del sensor proporciona una señal de variación de corriente que refleja con precisión la corriente primaria.

   

Figura 1 y XNUMX

3. Introducción de producto

     
         

3.1 Selección de productos

             

Los sensores de corriente Hall de circuito cerrado ofrecen numerosas ventajas, como un tiempo de respuesta corto, alta frecuencia de operación, gran capacidad de sobrecarga y alto aislamiento. Generalmente, la selección del sensor de corriente Hall se basa en la señal de entrada, su apariencia y el tamaño del orificio interno. En la industria de sensores, los sensores de corriente Hall de Jiangsu Ankeri cumplen estrictamente con los requisitos estipulados en la norma JB/T 7490-2007 "Estándar industrial para transformadores de corriente Hall". A diferencia de otros sensores que utilizan cableado con pines, todos ellos emplean terminales enchufables verdes, lo que facilita y agiliza el cableado in situ. En la Figura 2 se muestran algunos productos de marcas reconocidas.

   

Figura 2 y XNUMX

     
         

3.2 Apariencia del producto

             

Modelo:AHBC-LTA

   

Figura 3 y XNUMX

     
         

3.3 indicadores técnicos

             

Tiempo de respuesta: ≤1 µs

Ancho de banda: 100 kHz

Corriente de compensación: 0.1 mA

Temperatura de trabajo: -25～70℃

Temperatura de almacenamiento: -40～80℃

Carga de salida: Depende de diferentes fuentes de alimentación auxiliares, señales de entrada y señales de salida.

Capacidad de sobrecarga de entrada: introduzca 2 veces el valor del rango para reanudar el funcionamiento normal.

Tensión de resistencia: 3.5 kV/50 Hz/1 min

4. Aplicación

     
         

4.1 Sensores utilizados en circuitos de regulación de velocidad por conversión de frecuencia

                 

Figura 4 Circuito de regulación de velocidad por conversión de frecuencia. Y es el sensor de corriente Hall.

① en la Figura 4 se utiliza para detectar la corriente continua del bus. Cuando se detectan pulsos anormales en el circuito principal, o el valor efectivo excede el estándar, el pulso de disparo del circuito de disparo del inversor se corta rápidamente para proteger los módulos inversor y rectificador;

② en la Figura 4 se utiliza para detectar la diferencia de corriente entre los dos brazos del puente. Debido a una falla de conmutación, es fácil que los módulos IBGT en los brazos superior e inferior del puente de una fase se dañen debido a una sobrecorriente. En este momento, se requiere la protección de corriente de cortocircuito para cortar el circuito de control de puerta dentro de 10 µs después de que se detecte el cortocircuito. Este tipo de inversor debe usar un dispositivo de protección de sobrecorriente rápido. Se puede usar un sensor de corriente Hall El sensor de corriente detecta la corriente en cada brazo del puente. Si los brazos superior e inferior del puente son conductores al mismo tiempo debido a una falla de conmutación, los dos sensores correspondientes detectarán la señal de corriente al mismo tiempo. Después de compararla con el voltaje de referencia y convertirla en una onda cuadrada, todos los pulsos de disparo del inversor se bloquean a través del control del circuito de puerta, cortando la ruta del cortocircuito y protegiendo el costoso módulo IBGT;

El elemento ③ de la figura 4 se utiliza para detectar la forma de onda de la corriente de salida. Está conectado al circuito de salida del inversor para detectar la corriente alterna que varía con la frecuencia. Esto permite controlar mejor el pulso de disparo y también proporciona señales de sobrecarga para los equipos eléctricos.

     
         

4.2 Precauciones de uso

             

4.2.1 Para obtener mejores características dinámicas y sensibilidad, se debe prestar atención al acoplamiento de la bobina primaria y la bobina secundaria. Para lograr un buen acoplamiento, se puede utilizar un solo cable y este debe llenar completamente la abertura del módulo del sensor Hall;

4.2.2 Cuando una gran corriente continua fluye a través de la bobina primaria del sensor durante su uso, y el circuito secundario no está conectado a la fuente de alimentación | regulador de voltaje o el lado secundario está abierto, el circuito magnético se magnetizará, lo que dará como resultado un magnetismo residual, que afectará la precisión de la medición (por lo que la fuente de alimentación y el terminal de medición M deben conectarse primero antes de su uso). Cuando esto sucede, primero se debe realizar la desmagnetización. El método consiste en que el circuito secundario no agregue energía, sino que el mismo nivel de corriente alterna pase a través de la bobina primaria y reduzca gradualmente su valor;

4.2.3 En la mayoría de los casos, los sensores Hall presentan una fuerte resistencia a la interferencia de campos magnéticos externos. Generalmente, la interferencia de campo magnético generada por una corriente que duplica la corriente de operación Ip a una distancia de entre 5 y 10 cm del módulo puede ignorarse. Sin embargo, cuando la interferencia de campo magnético es más intensa, deben tomarse las medidas adecuadas para solucionarla. Los métodos habituales son:

① Ajuste la dirección del módulo de manera que el campo magnético externo tenga un menor impacto sobre el módulo;

② Añadir un blindaje metálico que resista los campos magnéticos en el módulo;

③ Seleccione módulos con elementos Hall duales o elementos Hall múltiples;

④ La precisión de la medición se obtiene al valor nominal. Cuando la corriente medida es muy inferior al valor nominal, para obtener precisión, se pueden utilizar múltiples vueltas en el lado primario, es decir: IpNp = amperios-vueltas nominales. Además, la temperatura del alimentador primario no debe superar los 80 °C.

5.Conclusion

     
         

             

Los sensores de corriente Hall ofrecen numerosas ventajas. Al detectar y controlar con precisión grandes corrientes, garantizan el funcionamiento seguro y fiable de los inversores, permitiéndoles gestionar de forma oportuna las anomalías sin interrumpir su funcionamiento normal. Esto mejora la fiabilidad y la seguridad del inversor. Por consiguiente, las ventajas de los sensores de corriente Hall en los convertidores de frecuencia son cada vez más evidentes, y se han convertido en un componente indispensable de la industria de convertidores de frecuencia.

【Referencia】

     
         

             

[1] Manual de diseño y aplicación de microrredes empresariales de Ankerui, edición 2019.11

[2] Xie Wenhe. Sensores y sus aplicaciones [M]. Pekín: Higher Education Press, 2003.

[3] Yuan Junwu. Aplicación del sensor de corriente Hall en convertidores de frecuencia

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