Mikä on Rogowskin kehä?

Mikä on Rogowskin kiertokierre?

Rogowskin kiertokierren määritelmä

Rogowskin kiertokierre on sähkölaite, joka mitataan vaihtovirtaa (AC) sekä nopeasti muuttuvia tai lyhytaikaisia virtasignaaleja.

Rogowskin kiertokierren ominaisuudet

Rogowskin kiertokierre on tasaisesti kierretty kierre, jossa on N-kertainen pyöritys ja vakioitu poikkileikkausala A. Rogowskin kierressä ei ole metallista ytimen. Kierren päätepiste palautetaan kierren keskiakselista toiseen päätepisteeseen. Siksi molemmat päätepisteet sijaitsevat kierren samassa päässä.

Toimintaperiaate

Rogowskin kierret toimivat Faradayn lain mukaisesti, samalla tavoin kuin vaihtovirtakierret (CT). Vaihtovirtakierreissä toissijaiseen kierrokseen indusoitunut jännite on verrannollinen johtimen virtaan. Rogowskin kierret ja vaihtovirtakierret eroavat ytimeen. Rogowskin kierreissä käytetään ilmaisytettä, kun taas vaihtovirtakierreissä käytetään teräsydintä.

Kun virta kulkee johtimessa, se luo magneettikentän. Magneettikentän risteämisen vuoksi jännite indusoituu Rogowskin kierren päätepisteiden välille.

Jännitteen suuruus on verrannollinen johtimen läpi kulkevaan virtaan. Rogowskin kierret ovat suljettuja polkuja. Yleensä Rogowskin kierren ulostulo on yhdistetty integrointikoneistoon. Jännite integroidaan tuottamaan ulostulojännitteeksi, joka on verrannollinen syöttövirtasignaaliin.

Rogowskin kierren integrointi

Integrointikoneiston komponenttien mukaan on olemassa kaksi tyyppiä integrointia;

• Passiivinen integrointi

• Aktiivinen integrointi

Passiivinen integrointi

Suurelle ulostulon alueelle Rogowskin kierrelle sarjaryhmä RC-toimii integrointina. Hyväksyttävän vaihevirheen arvo määrittää vastuksen (R) ja kapasiteetin (C) arvon.

Vastausten R ja C sekä vaihevirheen välinen suhde voidaan johtaa RC-verkon fasorikaaviosta. Kaavio on näkyvissä alla.

Fasorikaaviossa,

VR ja VC edustavat jännitetyn pudotuksen vastuksen ja kondensaattorin yli,

IT on verkkojen nettovirta,

V0 on ulostulojännite. Tämä jännite on sama kuin jännite kondensaattorin (VC) yli,

VIN on syöttöjännite. Se on vektorisumma jännitteen pudotuksista vastuksen ja kondensaattorin yli.

Vastuksen yli pudotuva jännite on vaiheessa ja jännite

kondensaattorin yli pudotuva jännite viipyy 90˚ nettovirtaan nähden.

Aktiivinen integrointi

RC-kierros toimii heikentäjänä, vähentäen jännitettä kondensaattorin yli. Alhaisilla virrasarvoilla ulostulojännite voi olla hyvin pieni, mikrovoltteina (μV), luoden heikon signaalin analogi-digitaalimuuntimelle (ADC).

Tämä ongelma voidaan ratkaista käyttämällä aktiivista integrointia. Aktiivisen integrointin kierros on näkyvissä alla.

Tässä RC-elementti on vahvistimen palautuspäässä. Vahvistimen voimakkuutta voidaan säätää alla olevan yhtälön avulla.

Rogowskin kierren etumatka

• Se voi reagoida nopeasti muuttuviin virtoihin.

• Toissijaisen kierren avaamisesta ei ole vaaraa.

• Ilmaa käytetään mediaksi, eikä ole magneettiydin. Tämä estää kaiken ytimen typsytyksen riskin.

• Tässä kierrossa lämpötilan kompensointi on yksinkertaista.

Rogowskin kierren haitat

• Virran aallonmuodon saamiseksi kierren ulostulo täytyy ohjautua integrointikoneiston kautta. Siihen tarvitaan 3V–24Vdc:n virrantarve.

• Se ei voi mitata jatkuvavirtaa.