Le capteur de courant à effet Hall repose sur le principe de l'effet Hall, qui repose sur l'équilibrage magnétique. Un courant de commande est injecté dans l'élément Hall, et un champ magnétique d'intensité B est appliqué perpendiculairement à son plan. Il en résulte un potentiel électrique VH perpendiculaire à la direction du courant et du champ magnétique (c'est-à-dire entre les bornes de sortie de l'élément Hall). Ce potentiel, appelé potentiel de Hall, est proportionnel au produit du courant de commande et de l'intensité du champ magnétique.
Principe des capteurs de courant électrique à effet Hall
Un capteur à effet Hall est un dispositif de conversion magnéto-électrique réalisé à partir de matériaux semi-conducteurs. Lorsqu'un courant de commande IC est appliqué à son entrée, un champ magnétique B traverse la surface sensible du capteur, induisant un potentiel de Hall VH à sa sortie. L'amplitude de ce potentiel VH est proportionnelle au produit du courant IC et de l'induction magnétique B. Ce capteur basse consommation repose sur le principe de l'effet Hall et la loi d'Ampère : un champ magnétique proportionnel au courant est généré autour du conducteur parcouru par ce courant, et le capteur mesure ce champ magnétique. Il permet ainsi une mesure de courant sans contact. La mesure de l'amplitude du potentiel de Hall permet de déterminer indirectement l'intensité du courant dans le conducteur. Le capteur de courant effectue donc une conversion électromagnétique-électrique.
Le problème de la saturation magnétique des capteurs de courant électrique à effet Hall en boucle fermée
Le problème de la saturation magnétique d'un capteur de courant électrique à effet Hall en boucle ouverte est relativement simple. En comparaison, le problème de la saturation magnétique d'un capteur en boucle fermée est plus complexe.Capteur de courant à effet HallCela semble incompréhensible, car lorsque le capteur de courant à effet Hall en boucle fermée fonctionne normalement, le flux magnétique dans le noyau magnétique est nul. Dans ces conditions de flux magnétique nul, il ne devrait naturellement pas y avoir de saturation. Cependant, cela n'est vrai que dans des conditions de fonctionnement normales. En réalité, même dans le cas d'un transformateur de courant électromagnétique ou d'un capteur de courant à effet Hall en boucle ouverte, une saturation magnétique se produit dans des conditions de fonctionnement anormales telles qu'une surcharge, une basse fréquence ou une charge importante. En conditions normales de fonctionnement, la saturation magnétique n'a pas lieu. Le principe de fonctionnement du capteur à effet Hall en boucle fermée repose sur le principe que le flux magnétique nul nécessite que le champ magnétique généré par l'enroulement de compensation du secondaire puisse compenser le champ magnétique généré par le conducteur primaire. Dès lors, un capteur de courant à effet Hall en boucle fermée peut-il maintenir ce flux magnétique nul en toutes circonstances ? De toute évidence, non.
Lorsque le capteur n'est pas alimenté, l'enroulement de compensation secondaire ne génère aucun courant. Dans ce cas, le capteur de courant à effet Hall en boucle fermée se comporte comme un capteur à effet Hall en boucle ouverte. Dès que le courant primaire est suffisamment élevé, une saturation magnétique se produit. Lorsque l'alimentation est normalement activée, le courant primaire est trop important, car le courant pouvant être généré par l'enroulement de compensation secondaire est limité. Lorsque le champ magnétique généré par le courant primaire dépasse le champ magnétique maximal que peut générer cet enroulement, l'équilibre magnétique est rompu et un champ magnétique traverse le noyau magnétique. Si le courant primaire continue d'augmenter, le champ magnétique dans le noyau magnétique augmente également. Lorsque le courant primaire atteint un niveau critique, le capteur de courant à effet Hall en boucle fermée entre en saturation.
Comparativement aux transformateurs de courant électromagnétiques et aux capteurs de courant à effet Hall en boucle ouverte, le phénomène de saturation magnétique des capteurs à effet Hall en boucle fermée est moins fréquent, mais il n'est pas pour autant inexistant. Une utilisation inappropriée ou une surcharge prolongée peuvent également provoquer une saturation magnétique.
Date de publication : 28 avril 2025