Što je Rogowski zavojnica?

Što je Rogowskijev zavojnik?

Definicija Rogowskijeva zavojnika

Rogowskijev zavojnik definiran je kao električki uređaj koji mjeri izmjenični struj (AC) i visokobrzinske prekidne ili pulzirane struje.

Karakteristike Rogowskijeva zavojnika

Rogowskijev zavojnik je ravnomjerno namotan zavojnik s N brojem zavojaka i konstantnom presječnom površinom A. U Rogowskijevu zavojniku nema metalnog jezgra. Krajnji terminal zavojnika vodi se kroz centralnu os zavojnika do drugog kraja. Stoga su oba terminala na istom kraju zavojnika.

Načelo rada

Rogowskijevi zavojnici funkcioniraju temeljem Faradayevog zakona, slično transformatorima za izmjeničnu struju (CTs). U CTs, napon induciran u sekundarnom zavojniku proporcionalan je struji u vodilu. Razlika između Rogowskijevih zavojnika i transformatora za izmjeničnu struju nalazi se u jezgru. U Rogowskijevim zavojnicima koristi se zračno jezgro, dok se u transformatoru za izmjeničnu struju koristi čelikasto jezgro.

Kada struja prođe kroz vodil, stvorit će magnetsko polje. Zbog presjeka s magnetskim poljem, napon se inducira između terminala Rogowskijeva zavojnika.

Veličina napona proporcionalna je struji koja prođe kroz vodil. Rogowskijevi zavojnici su zatvorene staze. Općenito, izlaz Rogowskijevih zavojnika spojen je s integracijskim krugom. Dakle, napon zavojnika se zatim integriše kako bi se pružao izlazni napon proporcionalan ulaznom signalu struje.

Integracijski krug Rogowskijeva zavojnika

Prema komponentama korištenim u integracijskom krugu, postoje dva tipa integracijskog kruga;

• Pasivni integrator

• Aktivni integrator

Pasivni integrator

Za veliki opseg izlaza Rogowskijevih zavojnika, serijski RC krug djeluje kao integrator. Vrijednost prihvatljive faze greške odlučuje vrijednost otpora (R) i kapacitance (C).

Odnos između R i C te faze greške može se izvesti iz faznog dijagrama RC mreže. I to je prikazano na sljedećem dijagramu.

U faznom dijagramu,

VR i VC predstavljaju pad napona na otporniku i kondenzatoru,

IT je neto struja u mreži,

V0 je izlazni napon. Taj napon jednak je naponu na kondenzatoru (VC),

VIN je ulazni napon. To je vektorski zbroj pada napona na otporniku i kondenzatoru.

Pad napona na otporniku je u fazi, a pad napona na kondenzatoru lagati će za 90˚ u odnosu na neto struju.

Aktivni integrator

RC krug djeluje kao atenuator, smanjujući napon na kondenzatoru. Na niskim razinama struje, izlazni napon može biti vrlo nizak, u mikrovoltim (μV), stvarajući slab signal za analogni-digitalni pretvarač (ADC).

Taj problem može se riješiti korištenjem aktivnog integratora. Shema aktivnog integratora prikazana je na sljedećem dijagramu.

Ovdje, RC element nalazi se u povratnoj putanji pojačača. Dobit pojačača može se prilagoditi korištenjem sljedeće jednadžbe.

Prednosti Rogowskijeva zavojnika

• Može reagirati na brzo promjenjive struje.

• Ne postoji opasnost otvaranja sekundarnog zavojnika.

• Zrak se koristi kao medij, bez magnetskog jezgra. To sprečava bilo kakav rizik od nasycenja jezgra.

• U ovom zavojniku, kompenzaciju temperature je jednostavno ostvariti.

Nedostaci Rogowskijeva zavojnika

• Da bi se dobila valna forma struje, izlaz zavojnika mora proći kroz integracijski krug. Potrebna je napajanja od 3V do 24Vdc.

• Ne može mjeriti struju jednosmjernog toka (DC).