sommario:

     
           

Viene introdotto l'effetto Hall, analizzato il principio di funzionamento del sensore di corrente a effetto Hall a circuito chiuso, le sue caratteristiche principali, le specifiche del prodotto e la sua selezione. Vengono studiate e analizzate le applicazioni tipiche del sensore di corrente a effetto Hall nei convertitori di frequenza e i circuiti di rilevamento della corrente tipici in tali dispositivi, e viene brevemente discussa la loro applicazione specifica nei convertitori di frequenza.

1. introduzione

     
           

Con il continuo sviluppo della moderna tecnologia industriale, il rilevamento di corrente è ampiamente utilizzato nel campo del controllo industriale. Il controllo industriale richiede elevata precisione e velocità di risposta nel rilevamento della corrente, nonché un completo isolamento dall'oggetto da rilevare. I sensori di corrente a effetto Hall risolvono efficacemente questi problemi. Grazie alle loro eccellenti prestazioni e alla struttura raffinata, i sensori di corrente a effetto Hall sono diventati una soluzione ideale per la misurazione della corrente in ambienti isolati nel campo del controllo industriale e trovano ampio impiego in azionamenti, convertitori di frequenza, avvolgimenti di motori e misurazioni di correnti elevate ad alta frequenza.

2. Principio di funzionamento

     
           

Hall current sensor is a magnetic field sensor based on the Hall effect. It has two working modes, namely open loop (direct type) and closed loop (magnetic balance type). The advantages of the direct-amplified Hall sensor are simple circuit form and relatively low cost; its disadvantages are poor accuracy and linearity, slow response time, and large temperature drift. In order to overcome its shortcomings, closed-loop (magnetic balance) Hall current sensors have emerged.

Il sensore di corrente di Hall a circuito chiuso, detto anche sensore di corrente di Hall a flusso zero, come mostrato in Figura 1, è composto da un circuito primario, un anello magnetico, una bobina secondaria con elemento di Hall, un amplificatore, ecc. Quando il flusso magnetico generato dalla corrente primaria IP viene concentrato nel circuito magnetico attraverso il nucleo magnetico di alta qualità, l'elemento di Hall, fissato nell'intercapedine d'aria, rileva il flusso magnetico e genera una corrente di compensazione inversa attraverso la bobina a più spire avvolta sul nucleo magnetico. Questa corrente viene utilizzata per compensare il flusso magnetico generato dalla corrente primaria IP, in modo che il flusso magnetico nel circuito magnetico rimanga sempre pari a zero. Dopo l'elaborazione da parte di un circuito speciale, l'uscita del sensore può fornire variazioni di corrente che riflettono accuratamente la corrente primaria.

   

Figure 1

3. Introduzione al prodotto

     
         

3.1 Selezione del prodotto

             

I sensori di corrente di Hall a circuito chiuso offrono numerosi vantaggi, tra cui tempi di risposta brevi, elevata frequenza operativa, forte capacità di sovraccarico e alto isolamento. Generalmente, la scelta del sensore di corrente di Hall si basa sul segnale di ingresso, sull'aspetto e sulle dimensioni del foro interno. Nel settore dei sensori, i sensori di corrente di Hall di Jiangsu Ankeri rispettano rigorosamente i requisiti stabiliti dalla norma JB/T 7490-2007 "Standard industriale per trasformatori di corrente di Hall". A differenza dei sensori analoghi che utilizzano cablaggi a pin, questi sensori impiegano terminali a innesto di colore verde, rendendo il cablaggio in loco comodo e affidabile. I prodotti di marca più comuni sono illustrati nella Figura 2.

   

Figure 2

     
         

3.2 Aspetto del prodotto

             

Model:AHBC-LTA

   

Figure 3

     
         

3.3 Indicatori tecnici

             

Response time: ≤1us

Larghezza di banda: 100 kHz

Corrente di offset: 0.1 mA

Temperatura di lavoro: -25～70℃

Temperatura di conservazione: -40~80℃

Carico di uscita: dipende da diversi alimentatori ausiliari, segnali di ingresso e segnali di uscita.

Capacità di sovraccarico in ingresso: immettere un valore pari a 2 volte il valore di intervallo per riprendere il normale funzionamento

Tensione di tenuta: 3.5 kV/50 Hz/1 min

4. Applicazione

     
         

4.1 Sensori utilizzati nei circuiti di regolazione della velocità di conversione di frequenza

                 

Figure 4 Frequency conversion speed regulation circuit Y is the Hall current sensor

① Nella Figura 4 viene utilizzato per rilevare la corrente continua del bus. Quando vengono rilevati impulsi anomali nel circuito principale, o il valore effettivo supera lo standard, l'impulso di trigger del circuito di trigger dell'inverter viene rapidamente interrotto per proteggere i moduli inverter e raddrizzatore;

② nella Figura 4 viene utilizzato per rilevare la differenza di corrente tra i due bracci del ponte. A causa di un guasto di commutazione, è facile che i moduli IBGT nei bracci del ponte superiore e inferiore di una fase vengano danneggiati da una sovracorrente. In questo caso, è necessaria una protezione da sovracorrente per interrompere il circuito di pilotaggio del gate entro 10 µs dal rilevamento del cortocircuito. Questo tipo di inverter deve utilizzare un dispositivo di protezione da sovracorrente rapido. È possibile utilizzare un sensore di corrente Hall per rilevare la corrente in ciascun braccio del ponte. Se i bracci del ponte superiore e inferiore sono conduttivi contemporaneamente a causa di un guasto di commutazione, i due sensori corrispondenti rileveranno il segnale di corrente contemporaneamente. Dopo essere stato confrontato con la tensione di riferimento e convertito in un'onda quadra, tutti gli impulsi di trigger dell'inverter vengono bloccati tramite il controllo del circuito del gate, interrompendo il percorso del cortocircuito e proteggendo il costoso modulo IBGT;

Il componente ③ nella Figura 4 viene utilizzato per rilevare la forma d'onda della corrente di uscita. È collegato al circuito di uscita dell'inverter per rilevare la corrente alternata che varia con la frequenza. Consente un migliore controllo dell'impulso di trigger e fornisce anche segnali di sovraccarico per le apparecchiature elettriche.

     
         

4.2 Precauzioni per l'uso

             

4.2.1 Per ottenere migliori caratteristiche dinamiche e sensibilità, occorre prestare attenzione all'accoppiamento tra la bobina primaria e quella secondaria. Per ottenere un buon accoppiamento, è possibile utilizzare un singolo filo che riempia completamente l'apertura del modulo del sensore di Hall;

4.2.2 When a large DC current flows through the primary coil of the sensor during use, and the secondary circuit is not connected to the power supply | voltage regulator or the secondary side is open, the magnetic circuit will be magnetized, resulting in residual magnetism, which will affect the measurement accuracy (so the power supply and measuring terminal M must be connected first before use). When this happens, demagnetization must be performed first. The method is that the secondary circuit does not add power, but the same level of AC current passes through the primary coil and gradually reduces its value;

4.2.3 Nella maggior parte dei casi, i sensori di Hall presentano una forte resistenza alle interferenze del campo magnetico esterno. Generalmente, l'interferenza del campo magnetico generata da una corrente pari al doppio della corrente di esercizio Ip a una distanza compresa tra 5 e 10 cm dal modulo può essere trascurata. Tuttavia, in presenza di un'interferenza del campo magnetico più intensa, è necessario adottare misure appropriate per risolverla. I metodi usuali sono:

① Regolare l'orientamento del modulo in modo che il campo magnetico esterno abbia un impatto minore sul modulo;

② Aggiungere uno schermo metallico che resista ai campi magnetici sul modulo;

③ Selezionare moduli con doppi elementi Hall o elementi multi-Hall;

④ La precisione della misura si ottiene al valore nominale. Quando la corrente misurata è molto inferiore al valore nominale, per ottenere precisione, è possibile utilizzare più spire sul lato primario, ovvero: IpNp = ampere-spire nominali. Inoltre, la temperatura dell'alimentatore primario non deve superare gli 80 °C.

5.Conclusion

     
         

             

I sensori di corrente di Hall offrono numerosi vantaggi. Rilevando e controllando con precisione correnti elevate, garantiscono il funzionamento sicuro e affidabile degli inverter, consentendo loro di gestire tempestivamente le anomalie e di erogare una potenza normale, migliorando così l'affidabilità e la sicurezza dell'inverter. Pertanto, i vantaggi dei sensori di corrente di Hall nei convertitori di frequenza sono sempre più evidenti, e questi dispositivi sono diventati una componente indispensabile del settore.

【Riferimento】

     
         

             

[1] Ankerui Enterprise Microgrid Design and Application Manual 2019.11 Edition

[2] Xie Wenhe. Sensors and their applications [M]. Beijing: Higher Education Press, 2003.

[3] Yuan Junwu. Applicazione del sensore di corrente di Hall nel convertitore di frequenza

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