로고스키 코일이란 무엇입니까

Rogowski 코일이란?

Rogowski 코일 정의

Rogowski 코일은 교류 전류(AC)와 고속 일시적 또는 펄스 전류를 측정하는 전기 장치로 정의됩니다.

Rogowski 코일 특성

Rogowski 코일은 N 개의 회전수와 일정한 단면적 A를 가진 균일하게 감은 코일입니다. Rogowski 코일에는 금속 코어가 없습니다. 코일의 끝단자는 코일의 중심축을 통해 다른 끝으로 되돌아갑니다. 따라서 두 단자는 코일의 같은 끝에 위치합니다.

작동 원리

Rogowski 코일은 AC 전류 변압기(CTs)와 유사하게 Faraday의 법칙에 따라 작동합니다. CTs에서 부차 코일에 유도되는 전압은 도체의 전류와 비례합니다. Rogowski 코일과 AC 전류 변압기의 차이는 코어에 있습니다. Rogowski 코일에서는 공기 코어를 사용하고, 전류 변압기에서는 강철 코어를 사용합니다.

전류가 도체를 통과할 때 자기장이 생성됩니다. 자기장과의 교차로 인해 Rogowski 코일의 단자 사이에 전압이 유도됩니다.

전압의 크기는 도체를 통과하는 전류와 비례합니다. Rogowski 코일은 폐쇄 경로입니다. 일반적으로 Rogowski 코일의 출력은 적분 회로에 연결됩니다. 따라서 코일 전압은 입력 전류 신호와 비례하는 출력 전압을 제공하기 위해 적분됩니다.

Rogowski 코일 적분기

적분기에 사용된 구성 요소에 따라 두 가지 유형의 적분기가 있습니다.

• 패시브 적분기

• 액티브 적분기

패시브 적분기

Rogowski 코일의 큰 출력 범위를 위해 직렬 RC 회로는 적분기 역할을 합니다. 허용 가능한 위상 오류 값이 저항(R)과 커패시턴스(C)의 값을 결정합니다.

R과 C와 위상 오류 간의 관계는 RC 네트워크의 파세어 다이어그램에서 도출될 수 있으며, 아래 그림에 표시되어 있습니다.

파세어 다이어그램에서,

VR과 VC는 저항과 커패시터에 걸리는 전압 강하를 나타냅니다.

IT는 네트워크의 총 전류입니다.

V0는 출력 전압입니다. 이 전압은 커패시터에 걸리는 전압(VC)과 같습니다.

VIN은 입력 전압입니다. 저항과 커패시터에 걸리는 전압 강하의 벡터 합입니다.

저항에 걸리는 전압 강하는 동위상이며, 커패시터에 걸리는 전압 강하는 총 전류에 대해 90˚ 지연됩니다.

액티브 적분기

RC 회로는 약화기 역할을 하여 커패시터에 걸리는 전압을 줄입니다. 낮은 전류 수준에서는 출력 전압이 매우 낮아 마이크로볼트(μV) 수준으로, 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 대한 약한 신호를 생성할 수 있습니다.

이 문제는 액티브 적분기를 사용하여 해결할 수 있습니다. 액티브 적분기의 회로는 아래 그림에 표시되어 있습니다.

여기서 RC 요소는 증폭기의 피드백 경로에 있습니다. 증폭기의 이득은 아래 방정식을 사용하여 조정할 수 있습니다.

Rogowski 코일의 장점

• 빠르게 변화하는 전류에 반응할 수 있습니다.

• 부차 코일의 열림 위험이 없습니다.

• 공기가 매질로 사용되며, 자성 코어가 없으므로 코어 포화의 위험이 없습니다.

• 이 코일에서는 온도 보상이 간단합니다.

Rogowski 코일의 단점

• 전류 파형을 얻기 위해서는 코일의 출력을 적분 회로를 통해 통과시켜야 합니다. 이를 위해서는 3V부터 24Vdc까지의 전원 공급이 필요합니다.

• 직류 전류를 측정할 수 없습니다.