resumo:

     
           

Este artigo apresenta o efeito Hall, analisa o princípio de funcionamento do sensor de corrente Hall de circuito fechado, suas principais características, especificações do produto e critérios de seleção. A aplicação típica do sensor de corrente Hall em conversores de frequência e o circuito típico de detecção de corrente em conversores de frequência são estudados e analisados, e sua aplicação típica em conversores de frequência é brevemente discutida.

1. Introdução

     
           

Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia industrial moderna, a detecção de corrente é amplamente utilizada no campo do controle industrial. O controle industrial exige alta precisão e velocidade de resposta na detecção de corrente. Ao mesmo tempo, busca-se o isolamento completo do objeto detectado. Os sensores de corrente Hall resolvem esses problemas com eficiência. Com seu excelente desempenho e estrutura refinada, os sensores de corrente Hall se tornaram uma solução para medição de corrente isolada no campo do controle industrial, sendo amplamente utilizados em inversores de frequência, conversores de frequência, enrolamentos de motores e medições de correntes elevadas em alta frequência.

2. Princípio de trabalho

     
           

O sensor de corrente Hall é um sensor de campo magnético baseado no efeito Hall. Possui dois modos de operação: circuito aberto (tipo direto) e circuito fechado (tipo de equilíbrio magnético). As vantagens do sensor Hall de amplificação direta são a simplicidade do circuito e o custo relativamente baixo; suas desvantagens são a baixa precisão e linearidade, o tempo de resposta lento e a grande deriva térmica. Para superar essas desvantagens, surgiram os sensores de corrente Hall de circuito fechado (equilíbrio magnético).

O sensor de corrente Hall de circuito fechado, também chamado de sensor de corrente Hall de fluxo zero, é ilustrado na Figura 1. Ele é composto por um circuito primário, um anel magnético, uma bobina secundária com elemento Hall, um amplificador, etc. Quando o fluxo magnético gerado pela corrente primária é concentrado no circuito magnético através do núcleo magnético de alta qualidade, o elemento Hall, fixado no entreferro, detecta o fluxo magnético e emite uma corrente de compensação reversa através da bobina de múltiplas espiras enrolada no núcleo magnético. Essa corrente é utilizada para compensar o fluxo magnético gerado pela corrente primária, de modo que o fluxo magnético no circuito permaneça sempre zero. Após ser processado por um circuito específico, o sensor emite na saída uma leitura de corrente que reflete com precisão a corrente primária.

   

Figura 1

3. Introdução do produto

     
         

3.1 Seleção de produtos

             

Os sensores de corrente Hall de circuito fechado apresentam diversas vantagens, como tempo de resposta curto, alta frequência de operação, forte capacidade de sobrecarga e alto isolamento. Geralmente, a seleção do sensor de corrente Hall baseia-se no sinal de entrada, na aparência e no tamanho do orifício interno. Na indústria de sensores, os sensores de corrente Hall da Jiangsu Ankeri seguem rigorosamente os requisitos estipulados na norma JB/T 7490-2007 "Padrão da Indústria de Transformadores de Corrente Hall". Ao contrário de seus concorrentes que utilizam fiação com pinos, todos os sensores Hall da Jiangsu Ankeri utilizam terminais plugáveis ​​verdes, tornando a fiação em campo conveniente e confiável. Os produtos de marcas conhecidas são mostrados na Figura 2.

   

Figura 2

     
         

3.2 Aparência do produto

             

Modelo: AHBC-LTA

   

Figura 3

     
         

3.3 Indicadores técnicos

             

Tempo de resposta: ≤1us

Largura de banda: 100 kHz

Corrente de offset: 0.1 mA

Temperatura de trabalho: -25～70℃

Temperatura de armazenamento: -40~80℃

Carga de saída: Depende das diferentes fontes de alimentação auxiliares, sinais de entrada e sinais de saída.

Capacidade de sobrecarga de entrada: insira 2 vezes o valor da faixa para retomar a operação normal.

Tensão suportável: 3.5 kV/50 Hz/1 min

4. Aplicação

     
         

4.1 Sensores utilizados em circuitos de regulação de velocidade por conversão de frequência

                 

Figura 4. Circuito de regulação de velocidade por conversão de frequência. Y é o sensor de corrente Hall.

O símbolo ① na Figura 4 é usado para detectar a corrente CC do barramento. Quando pulsos anormais são detectados no circuito principal, ou o valor efetivo excede o padrão, o pulso de disparo do circuito de disparo do inversor é rapidamente cortado para proteger os módulos do inversor e do retificador;

O componente ② na Figura 4 é usado para detectar a diferença de corrente entre os dois braços da ponte. Devido a falhas de comutação, os módulos IBGT nos braços superior e inferior da ponte de uma fase podem ser facilmente danificados por sobrecorrente. Nesse caso, é necessário um dispositivo de proteção contra curto-circuito que interrompa o circuito de acionamento do gate em até 10 µs após a detecção do curto-circuito. Esse tipo de inversor deve utilizar um dispositivo de proteção contra sobrecorrente de alta velocidade. Um sensor de corrente Hall pode ser usado para detectar a corrente em cada braço da ponte. Se os braços superior e inferior da ponte estiverem condutivos simultaneamente devido a uma falha de comutação, os dois sensores correspondentes detectarão o sinal de corrente ao mesmo tempo. Após a comparação com a tensão de referência e a conversão em uma onda quadrada, todos os pulsos de disparo do inversor são bloqueados pelo controle do circuito de gate, interrompendo o caminho do curto-circuito e protegendo o caro módulo IBGT.

O componente ③ na Figura 4 é usado para detectar a forma de onda da corrente de saída. Ele está conectado ao circuito de saída do inversor para detectar a corrente CA que varia com a frequência. Isso permite um melhor controle do pulso de disparo e também fornece sinais de sobrecarga para equipamentos elétricos.

     
         

4.2 Precauções de uso

             

4.2.1 Para obter melhores características dinâmicas e sensibilidade, deve-se atentar para o acoplamento da bobina primária e da bobina secundária. Para obter um bom acoplamento, pode-se usar um único fio que preencha completamente a abertura do módulo do sensor Hall;

4.2.2 Quando uma grande corrente contínua flui pela bobina primária do sensor durante o uso, e o circuito secundário não está conectado à fonte de alimentação/regulador de tensão ou o lado secundário está aberto, o circuito magnético será magnetizado, resultando em magnetismo residual, o que afetará a precisão da medição (portanto, a fonte de alimentação e o terminal de medição M devem ser conectados antes do uso). Quando isso ocorrer, a desmagnetização deve ser realizada primeiro. O método consiste em não adicionar energia ao circuito secundário, mas fazer com que o mesmo nível de corrente alternada passe pela bobina primária e reduza gradualmente seu valor;

4.2.3 Na maioria das situações, os sensores Hall apresentam forte resistência à interferência de campos magnéticos externos. Geralmente, a interferência de campo magnético gerada por uma corrente duas vezes maior que a corrente de operação Ip, a uma distância de 5 a 10 cm do módulo, pode ser ignorada. No entanto, quando houver uma interferência de campo magnético mais forte, medidas apropriadas devem ser tomadas para solucioná-la. Os métodos usuais são:

① Ajuste a direção do módulo para que o campo magnético externo tenha menos impacto sobre o módulo;

② Adicione uma blindagem metálica que resista a campos magnéticos no módulo;

③ Selecione módulos com elementos Hall duplos ou elementos Hall múltiplos;

④ A precisão da medição é obtida no valor nominal. Quando a corrente medida for muito inferior ao valor nominal, para obter precisão, podem ser utilizadas múltiplas espiras no lado primário, ou seja: IpNp = número de espiras em ampères nominais. Além disso, a temperatura do alimentador primário não deve exceder 80 °C.

5.Conclusion

     
         

             

Os sensores de corrente Hall apresentam muitas vantagens. Ao detectar e controlar com precisão grandes correntes, garantem a operação segura e confiável de inversores, permitindo que o inversor lide com condições anormais em tempo hábil, mantendo a saída normal. Isso melhora a confiabilidade e a segurança do inversor. Portanto, as vantagens dos sensores de corrente Hall em conversores de frequência estão se tornando cada vez mais evidentes, e eles se consolidaram como parte indispensável da indústria de conversores de frequência.

【Referência】

     
         

             

[1] Manual de Projeto e Aplicação de Microrredes Empresariais da Ankerui, Edição de novembro de 2019.11

[2] Xie Wenhe. Sensores e suas aplicações [M]. Pequim: Editora de Ensino Superior, 2003.

[3] Yuan Junwu. Aplicação do sensor de corrente Hall em conversor de frequência

Aviso: Este artigo foi reproduzido do "Ankerui Information Exchange", que apoia a proteção dos direitos de propriedade intelectual. Por favor, indique a fonte original e o autor da reprodução. Caso haja alguma infração, entre em contato conosco para que possamos remover o conteúdo.

Número de telefone da empresa: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Gerente Li

QQ: 332496225 Gerente Qiu

Endereço: Sala 809, Edifício C, Edifício de Tecnologia Zhantao, nº 1079 Avenida Minzhi, Novo Distrito de Longhua, Shenzhen