Hvad er en Rogowski spole?

Hvad er en Rogowski Spole?

Definition af Rogowski Spole

En Rogowski spole defineres som et elektrisk enhed, der måler alternerende strøm (AC) og hurtige transitoriske eller pulserede strømme.

Karakteristikker af Rogowski Spole

En Rogowski spole er en jævnt vindet spole med N antal vindinger og konstant tværsnitsareal A. Der findes ingen metal kerne i en Rogowski spole. Enden af spolen returneres gennem den centrale akse til den anden ende. Derfor ligger begge terminaler på samme ende af spolen.

Arbejdsmåde

Rogowski spoler fungerer baseret på Faradays lov, ligesom AC strømtransformatorer (CTs). I CT'er er spændingen, der opbygges i sekundærspolen, proportional med strømmen i ledningen. Forskellen mellem Rogowski spoler og AC strømtransformatorer ligger i kernen. I Rogowski spoler bruges en luftkerne, mens en stålkerne anvendes i strømtransformatorer.

Når strøm passer gennem ledningen, skaber det et magnetfelt. På grund af krydsningen med magnetfeltet, induceres et spænding mellem terminalerne på Rogowski spolen.

Størrelsen på spændingen er proportional med strømmen, der passer gennem ledningen. Rogowski spoler er lukket bane. Generelt er udgangen fra Rogowski spoler forbundet med en integratorcirkel. Så bliver spolens spænding integreret for at give en udgangsspænding, der er proportional med inputstrømsignalet.

Rogowski Spole Integrator

Ifølge de komponenter, der bruges i integratoren, findes der to typer integratorer;

• Passiv Integrator

• Aktiv Integrator

Passiv Integrator

For et stort udgangsområde af Rogowski spoler, virker serie RC-cirklen som en integrator. Værdien af acceptabel fasefejl bestemmer værdien af Modstand (R) og Kapacitance (C).

Forholdet mellem R og C og fasefejlen kan udledes fra fasordiagrammet for RC-netværket. Og det vises i nedenstående figur.

I fasordiagrammet,

VR og VC repræsenterer spændingsfaldet over modstanden og kapacitoren,

IT er nettostrømmen i netværket,

V0 er udgangsspændingen. Dette spænding er det samme som spændingen over kapacitoren (VC),

VIN er inputspændingen. Det er en vektorsum af spændingsfaldet over modstanden og kapacitoren.

Spændingsfaldet over modstanden er i fase, og spændingsfaldet over kapacitoren vil være forsinket med 90˚ i forhold til nettostrømmen.

Aktiv Integrator

RC-kredsløbet virker som en dæmpning, der reducerer spændingen over kapacitoren. Ved lave strømniveauer kan udgangsspændingen være meget lav, i mikrovolt (μV), hvilket skaber et svagt signal for Analog til Digital Konverter (ADC).

Dette problem kan løses ved at bruge en Aktiv Integrator. Kredsløbet for en aktiv integrator er som vist i nedenstående figur.

Her er RC-elementet i feedbackvejen for en Forstærker. Forstærkerens gain kan justeres ved hjælp af nedenstående ligning.

Forskyldene ved Rogowski Spole

• Den kan reagere på hurtigt ændrende strømme.

• Der er ingen fare for, at sekundærspolen åbnes.

• Luft bruges som medium, uden magnetkerne. Dette forebygger enhver risiko for kernesydede.

• Temperaturkompensation er simpel i denne spole.

Ulemper ved Rogowski Spole

• For at få strømformen, skal spolens udgang passere gennem en integratorcirkel. Det kræver en strømforsyning på 3V til 24Vdc.

• Den kan ikke måle DC-strøm.