Effet Hall

L’effet Hall est le phénomène physique par lequel un champ magnétique perpendiculaire à un courant électrique crée une tension transversale — la tension de Hall — proportionnelle à l’induction B et à l’intensité I. Découvert par Edwin Hall en 1879, il est aujourd’hui exploité dans la grande majorité des capteurs de courant sans contact utilisés en électrotechnique.

Capteurs à effet Hall : caractéristiques comparées

Principe physique et avantages pratiques

Lorsqu’un conducteur traversé par un courant I est soumis à un champ magnétique B perpendiculaire, les porteurs de charge sont déviés latéralement par la force de Lorentz. Il en résulte une accumulation de charges sur les bords du conducteur et une tension transversale UH = (R_H × I × B) / e, où R_H est la constante de Hall du matériau et e l’épaisseur. Cette tension est mesurée par un circuit amplifié intégré.

L’avantage décisif par rapport au transformateur de courant classique : l’effet Hall mesure aussi bien le courant continu que le courant alternatif, sans aucune perte d’insertion ni rupture du circuit principal. La précision typique est de ±1 % à ±1,5 % sur toute la plage, ce qui satisfait les exigences de la NF C 15-100 pour la protection et la mesure.

Applications en installation électrique réelle

En photovoltaïque, le courant de court-circuit des panneaux est continu et peut atteindre plusieurs dizaines d’ampères. Un capteur LEM à effet Hall sur le câble côté DC permet de surveiller la production en temps réel et de détecter une dérive d’ombrage ou un défaut de diode bypass, sans interrompre la chaîne.

En motorisation industrielle, les capteurs à effet Hall intégrés au bobinage des moteurs brushless (BLDC) fournissent la position du rotor au contrôleur électronique toutes les 60° mécaniques, permettant la commutation des phases sans codeur optique. Cette architecture sans contact élimine l’usure des balais et réduit la maintenance préventive.

Questions fréquentes

Peut-on utiliser un capteur à effet Hall pour la protection différentielle ?

Non directement. Les interrupteurs différentiels résidentiels utilisent un tore de Rogowski (transformateur de courant différentiel) qui détecte le déséquilibre AC entre phase et neutre. Un capteur Hall mesure le courant absolu dans un conducteur, pas le différentiel. Il peut cependant être intégré dans des relais de protection différentielle industrielle de type B (sensibles au courant DC pulsé), conformément à la classification des interrupteurs différentiels.

Pourquoi le capteur doit-il être dégaussé avant utilisation ?

Le noyau ferromagnétique concentrateur de flux peut conserver une aimantation rémanente après un fort courant de court-circuit. Cette rémanence introduit un offset de mesure pouvant atteindre plusieurs ampères. Les capteurs de précision intègrent une fonction de dégaussage automatique (bobine de démagnétisation) ou nécessitent un reset manuel après un événement de surintensité.

Quelle est la bande passante d’un capteur à effet Hall ?

Les capteurs LEM de série LA/LA-P atteignent typiquement DC à 150 kHz (–1 dB), contre DC à 1 kHz pour les transformateurs de courant à noyau. Cette bande passante élevée permet de mesurer fidèlement les courants de commutation des IGBT dans les onduleurs et les transitoires de court-circuit, informations utiles pour le réglage des protections électroniques.