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O que são pinças amperimétricas de efeito Hall (AC, DC)?

03 de Marcha de 2021 | Pinças, Aspetos fundamentais

As pinças amperimétricas de efeito Hall podem medir corrente AC e DC até ao intervalo dos kilohertz (1000 Hz). Tal como os tipos de transformadores de corrente, as pinças amperimétricas de efeito Hall utilizam garras de ferro rígidas para concentrar o campo magnético que circunda o condutor que está a ser medido.

Ao contrário das pinças amperimétricas do transformador de corrente, as garras não são revestidas por fios de cobre. Em vez disso, o campo magnético gerado pelo condutor é focado em uma ou mais folgas no núcleo após as garras serem fixadas em torno do condutor. Repare no ponto em que as pontas das garras de uma pinça amperimétrica de efeito Hall se encontram.

Comparando pinças amperimétricas do transformador de corrente apenas AC com pinças amperimétricas de efeito Hall
Esquerda: As garras das pinças amperimétricas do transformador de corrente apenas AC fecham-se firmemente. Direita: Existe um sensor na folga de ar entre as garras das pinças amperimétricas de efeito Hall.

Existe uma folga onde as pontas da garra de uma pinça amperimétrica de efeito Hall se encontram, criando uma bolsa de ar que o campo magnético (ou seja, fluxo magnético) deve saltar. Esta folga limita o fluxo magnético para que o núcleo não possa saturar.

Por contraste, as garras de uma pinça do transformador de corrente apenas AC estão niveladas quando fechadas. Quando abertas, as pontas das garras mostram as faces do núcleo de metal descoberto.

Nessa folga, coberta por um fino molde plástico, está um semicondutor conhecido como sensor de efeito Hall – um transdutor que varia a sua tensão de saída ao responder a campos magnéticos; neste caso o campo magnético do condutor ou o fio a ser medido. O seu objetivo é medir diretamente o fluxo magnético. A tensão de saída do sensor é, em seguida, amplificada e ajustada para representar a corrente que flui através do condutor que se encontra no interior das garras da pinça.

Como funcionam as pinças amperimétricas de efeito Hall

À medida que a corrente flui através de um condutor a ser medido, o núcleo de ferro formado pelas garras de uma pinça amperimétrica de efeito Hall permite que o campo magnético passe facilmente. De facto, mais facilmente do que o ar.

Quando o campo magnético (fluxo) chega a essa pequena folga de ar nas pontas da garra, o campo tem de saltar essa folga. Como a folga é pequena, o campo permanece concentrado ao longo da folga e o sensor de efeito Hall, que se situa na folga, produz uma tensão proporcional ao fluxo magnético na folga que a pinça traduz numa leitura de corrente.

Nos dispositivos de efeito Hall, os campos magnéticos DC também se concentram no núcleo, como um íman permanente preso ao ferro. Devido ao campo magnético DC da Terra e à possibilidade de existirem outros campos magnéticos perto do local de medição, estas pinças requerem que a leitura seja "reposta a zero" antes de efetuar uma medição para eliminar desvios.

A descoberta do efeito Hall, em 1879, foi atribuída ao físico americano Edwin Hall (1855-1938).

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