Rogowski线圈：它是什么，它如何运作？（电流传感器）|亚博ag安全有保障电气4U.

内容

什么是rogowski线圈？

rogowski线圈被定义为用于测量的电气设备交替的电流（ac）。它还用于测量高速瞬时脉冲电流或正弦电流。rogowski线圈名称以德国物理学沃尔特罗沃德基命名。

Rogowski线圈是具有n个匝数和恒定的横截面区域A的均匀伤口线圈。Rogowski线圈中没有金属芯。

线圈的端部端子通过线圈的中心轴线返回到另一端。因此，两个端子位于线圈的相同端。

整个组件缠绕在当前携带的导体周围当前的我们需要衡量。

Rogowski线圈如何工作？

Rogowski线圈的工作原理法拉第的法律。它类似于AC电流变压器（CTS）。在当前的变压器中，电压在次级线圈中感应与电流成比例导体。

Rogowski线圈和交流电流变压器之间的差异在核心。在Rogowski线圈中，使用空气芯，并在电流互感器中使用钢芯。

当电流通过导体时，它将产生磁场。由于与磁场的交叉点，在Rogowski线圈的端子之间引入电压。

电压的大小与电流成比例通过导体。Rogowski线圈是近距离的。通常，Rogowski线圈的输出与集成电路电路。因此，然后集成线圈电压以提供与输入电流信号成比例的输出电压。

Rogowski线圈电流传感器

由于没有磁饱和，没有过热，或者没有滞后损失，罗格沃基线圈电流传感器是优选的。因此，Rogowski线圈中存在非常低的磁损失。它的插入非常低阻抗。

它能够感测流过导体的电流。因此，Rogowski线圈也可以用作电流传感器。

Rogowski线圈是缠绕在导体上的空气环形绕组。对于大电流，输出由于非磁芯而不会饱和。

它可以设计用于各种电流测量以及保护应用。Rogowski线圈传感器将输入电流转换为输出电压。并且它可以通过集成输出电压来感测流动导体的电流。

有两种类型的Rogowski线圈;刚性和灵活。

Rogowski线圈设计

考虑来自原点的距离'x'处的导电元素'dr'。将电流承载导体放置在线圈的中心。下图显示了典型的rogowski线圈的布置。

按照BIOS-SAVART法律，距离X处的磁性强度由;

（1） $\ begin {arearation *} dh = \ frac {i_ {mimary}} {2 \ pi x} \ neg {arequation *}$

点'DR'的磁通密度是

（2） $\ begin {arearation *} db = \ mu \ times dh \ neg {等式*}$

其中μ是自由空间的渗透性

从上面的等式，磁通量由于电流流过导体而导致的密度是

（3） $\ begin {arearation *} db = \ mu \ times \ frac {i_ {migin}} {2 \ pi x} \ neg {arequation *}$

磁通量被给出

（4） $\ begin {arearation *} \ phi = \ int_ {a} ^ {b} db \ times da \ end {equation *}$

其中da是元素'dr'的矩形横截面区域，也可用作

$\ [da = dr \ times h \]$

（5） $\ begin {arearation *} \ phi = \ int_ {a} ^ {b} \ mu \ times \ frac {i_ {migin}} {2 \ pi x} \ times dr \ times h \ neg {arequation *}$

$\ [\ phi = \ mu \ times \ frac {i_ {miment}} {2 \ pi} \ times h \ times \ int_ {a} ^ {b} \ frac {1} {x} dr \]$

因此，总计助势是

（6） $\ begin {arearation *} \ phi = \ mu \ times \ frac {i_ {migher}} {2 \ pi}} {2 \ pi} \ times h \ times \ ln \ frac {b} {a}} {a}} {a} \ neat {earcation *}$

$\ [\ frac {d \ phi} {dt} = \ frac {\ mu \ time h} {2 \ pi} \ times \ ln \ frac {b} {a} \ times \ frac {di_ {mimary}} {dt} \]$

按照伦敦法尔，由于n转弯引起的电压是

（7） $\ begin {arequation *} v = n \ times \ frac {d \ phi} {dt} \ neg {arearation *}$

（8） $\ begin {arequation *} v = n \ times \ frac {d \ phi} {dt} \ neg {arearation *}$

（9） $\ begin {arearation *} v = n \ times \ frac {\ mu \ times h} {2 \ pi} \ times \ ln \ frac {b} {a} \ times \ frac {di_ {migin}} {dt}\结束{等式*}$

所以，相互电感（m）对于rogowski线圈是

（10） $\ begin {arearation *} m = n \ times \ frac {\ mu \ times h} {2 \ pi} \ times \ ln \ frac {b} {a} \ times \ neg {arequation *}$

现在，假设正弦电流以振幅流过导体_m' 和频率'F'。

因此，在rogowski线圈中引起的电压由

（11） $\ begin {arearation *} v = m \ times \ frac {d i_m \ sin（2 \ pi f t）} {dt} \ neg {equation *}$

（12） $\ begin {arearation *} v = m \ times 2 \ pi f \ time i_m \ times \ cos（2 \ pi f t）\ neg {arequation *}$

在时间t = 0，电压的大小最大。因此，给出峰值电压为;

（13） $\ begin {arearation *} v_ {峰值} = m \ times 2 \ pi f \ time i_m \ neg {arearation *}$

RMS值电压;

（14） $\ begin {arearation *} v_ {rms} = m \ times 4.44 f \ times i_ {rms} \ end {arequation *}$

因此，感应电压与流过导体的RMS电流和电流频率成比例。

Rogowski线圈积分器

理想的硬件集成商将引入90°相移。设计硬件时，存在实际限制。与理想结果90˚相比，相位误差导致相位误差。通过选择仔细组件，可以减少此错误。

根据集成商中使用的组件，有两种类型的积分器;

被动集成商
积极积分者

被动集成商

对于Rogowski线圈的大输出范围，系列RC电路充当积分器。可接受相位误差的值决定了值抵抗性（r）和电容（C）。

R和C与相位误差之间的关系可以从RC网络的相位图派生。它如下图所示。

在phasor图中，
V._R.和V._C代表电阻器和电容器上的电压降，
一世_T.是网络中的净电流，
V._0.是输出电压。该电压与电容器上的电压相同（V_C），
V._在输入电压是输入电压。它是电阻器和电容器上的电压降的矢量和。

电阻器上的电压降相对于净电流相对于净电流将滞后于电容器上的电压降。

V之间的相位角_在和V._0.被称为积分器的输入和输出之间的相位差，并且该角度应接近90˚。

实际相位角和理想相位角之间的偏差是相位误差，并且它由ф表示。

如果我们在电阻上增加掉落（v_R.'），阶段将减少。

可以通过以下等式估计R和C的值。

$\ [\ tan（\ phi）= \ frac {x_c} {r} \]$

$\ [x_c = \ frac {1} {2 \ pi f c} \]$

$\ [\ tan（\ phi）= \ frac {1} {2 \ pi f c r} \]$

$\ [rc = \ frac {1} {2 \ pi f \ tan（\ phi）} \]$

在哪里，
ф=目标相位误差
X_C=电容阻抗
r =抵抗
f =输入频率

在此等式中，假设R或C的值并找到剩余元素的值。

积极积分者

RC电路充当衰减器并丢失电容器衰减。在低电流水平时，当输出电压非常低时，它就在微伏（μV）方面。它在输入的输入中创造了一个差的信号模拟到数字转换器（ADC）。对于低电流的RC电路，发生此问题。

使用活动集成器可以解决此问题。有源积分器的电路如下图所示。

这里，RC元素处于放大器的反馈路径。可以使用以下等式来调整放大器的增益。

$\ [增益= \ frac {vout_ {max} - vout_ {min}} {vin_ {max} - vin_ {min}} \]$

$\ [增益= - \ frac {r_f ||x_c} {r_1} \]$

Rogowski线圈的优点

Rogowski线圈的优点包括：

它可以响应快速变化的电流。
线圈的第二端子返回到第一终端。它使一个开路线圈。因此，没有开口次级线圈的危险。
空气用作介质。没有使用磁芯。因此，核心饱和的难题没有问题。
在该线圈中，温度补偿简单。
为了保持输出电流常数，交流电流互感器（CT）需要增加大电流的次要转弯的数量。因此，对于等额定值，与传统的电流互感器相比，Rogowski线圈的尺寸小。
它有两种类型;灵活，刚性。

Rogowski线圈的缺点

Rogowski线圈的缺点包括：

为了获得电流波形，线圈的输出必须通过积分电路。它需要3V到24VDC的电源。
它无法衡量直流电流。