Kaj je Rogowskijev člen?

Kaj je Rogowski navoji?

Definicija Rogowskega navoja

Rogowski navoji so električni napravi, ki merijo izmenične tokove (AC) in hitre prehodne ali impulzne tokove.

Značilnosti Rogowskega navoja

Rogowski navoj je enakomerno ovijen navoj z N števkom viklov in konstantno presečno ploščino A. V Rogowskem navoju ni kovinskega jedra. Končna terminala navoja se vračata skozi srednjo os navoja na drug konec. Torej sta oba terminala na istem koncu navoja.

Načelo delovanja

Rogowski navoji delujejo na podlagi Faradayevega zakona, podobno kot izmenični tokovi (CT). Pri CT-ih je navor, ki se inducira v sekundarnem navoji, sorazmeren s tokom v vodniku. Razlika med Rogowskim navojem in izmeničnimi tokovi je v jedru. V Rogowskem navoju se uporablja zračno jedro, pri tokovnih transformatorjih pa jekleno jedro.

Ko tok teče skozi vodnik, ustvari magnetno polje. Zaradi presečnice z magnetnim poljem se v navoji Rogowskega inducira navor med terminali.

Velikost navora je sorazmerna z tokom, ki teče skozi vodnik. Rogowski navoji so zaprti krug. Običajno je izhod Rogowskega navoja povezan s integracijskim obvitjem. Tako se navor navoja integrira, da zagotovi izhodni navor, ki je sorazmeren s vhodnim signalom toka.

Integrator Rogowskega navoja

Glede na komponente, uporabljene v integratorju, obstajata dva tipa integratorja;

• Pasivni integrator

• Aktivni integrator

Pasivni integrator

Za velik obseg izhoda Rogowskega navoja deluje serija RC obvita kot integrator. Vrednost sprejemljive fazne napake odloča vrednost upornosti (R) in kapacitance (C).

Sorazmerje med R in C ter fazno napako lahko izpeljemo iz faznega diagrama RC omrežja. To je prikazano na spodnjem prikazu.

V faznem diagramu,

VR in VC predstavljata padec napetosti na uporu in kondenzatorju,

IT je neto tok v omrežju,

V0 je izhodna napetost. Ta napetost je enaka napetosti na kondenzatorju (VC),

VIN je vhodna napetost. To je vektorska vsota padca napetosti na uporu in kondenzatorju.

Padec napetosti na uporu je v fazi in padec

napetosti na kondenzatorju bo za 90˚ zamenkan glede na neto tok.

Aktivni integrator

RC obvit deluje kot prituhilo, zmanjšuje napetost na kondenzatorju. Pri nizkih ravneh toka lahko izhodna napetost postane zelo nizka, v mikrovoltih (μV), kar ustvarja šibko signal za analogni-digitalni pretvornik (ADC).

To težavo lahko rešimo z uporabo aktivnega integratorja. Shema aktivnega integratorja je prikazana na spodnjem prikazu.

Tukaj je RC element v povratni poti posiljevalnika. Pojavitev posiljevalnika lahko nastavimo z uporabo naslednje enačbe.

Prednosti Rogowskega navoja

• Lahko odziva na hitro spreminjajoče se tokove.

• Ne obstaja nevarnost odpiranja sekundarnega navoja.

• Zrak se uporablja kot sredstvo, brez magnetnega jedra. To prepreči tveganje nasičenosti jedra.

• V tem navoju je temperaturna kompenzacija preprosta.

Nedostatki Rogowskega navoja

• Za pridobitev tokovnega valčka mora biti izhod navoja preveden skozi integracijsko obvitev. Za to je potrebna napajalna napetost od 3 V do 24 VDC.

• Ne more meriti tokov DC.