Vad är en Rogowski Coil?

Vad är en Rogowski-spole?

Definition av Rogowski-spole

En Rogowski-spole definieras som ett elektriskt enhet som mäter växelström (AC) och höghastighetsövergångs- eller pulserande strömmar.

Egenskaper hos Rogowski-spolen

En Rogowski-spole är jämnt virad med N antal vändningar och konstant tvärsnittsarea A. Det finns ingen metallkärna i en Rogowski-spole. Slutterminalen på spolen ledes tillbaka genom spolens centrala axel till den andra änden. Därför ligger båda terminalerna vid samma ände av spolen.

Arbetsprincip

Rogowski-spolar fungerar enligt Faradays lag, liknande AC-strömförstärkare (CTs). I CTs är spänningen som uppstår i sekundärlindan proportionell mot strömmen i ledaren. Skillnaden mellan Rogowski-spolar och AC-strömförstärkare ligger i kärnan. I Rogowski-spolar används en luftkärna, medan en stålkärna används i strömförstärkare.

När ström passerar genom ledaren skapar det ett magnetfält. På grund av snittet med magnetfältet uppstår en spänning mellan terminalerna på Rogowski-spolen.

Storleken på spänningen är proportionell mot strömmen som passerar genom ledaren. Rogowski-spolar är slutna cirkelbanor. Vanligtvis är utgången från Rogowski-spolar ansluten till en integrerarkrets. Så spänningen i spolen integreras för att ge en utgångsspänning som är proportionell mot indataströmsignalen.

Integrerare för Rogowski-spole

Beroende på de komponenter som används i integreraren finns det två typer av integrerare;

• Passiv integrerare

• Aktiv integrerare

Passiv integrerare

För ett stort utdatapaket från Rogowski-spolar, agerar serie RC-kretsen som en integrerare. Värdet av acceptabel fasfel bestämmer värdet av Motstånd (R) och Kapacitans (C).

Förhållandet mellan R och C och fasfel kan härledas från fasschema för RC-nätverket. Och det visas i figuren nedan.

I fasschemat,

VR och VC representerar spänningsfallet över resistorn och kondensatorn,

IT är nettostromen i nätverket,

V0 är utgångsspänningen. Denna spänning är densamma som spänningen över kondensatorn (VC),

VIN är indataspänningen. Detta är en vektorsumma av spänningsfallet över resistorn och kondensatorn.

Spänningsfallet över resistorn är i fas och ett spänningsfallet över kondensatorn kommer att försenas med 90˚ i förhållande till nettostromen.

Aktiv integrerare

RC-kretsen fungerar som en dämpare, vilket minskar spänningen över kondensatorn. Vid låga strömnivåer kan utgångsspänningen bli mycket låg, i mikrovolt (μV), vilket skapar ett svagt signal för Analog till Digital Konverterare (ADC).

Detta problem kan lösas genom att använda en Aktiv Integrerare. Kretsen för en aktiv integrerare visas i figuren nedan.

Här är RC-elementet i återkopplingsvägen för en Förstärkare. Förstärkarens förstärkning kan justeras genom att använda följande ekvation.

Fördelar med Rogowski-spole

• Den kan svara på snabbt föränderliga strömmar.

• Det finns inget fara för öppning av sekundärlindan.

• Luft används som medium, utan magnetkärna. Detta förhindrar eventuellt risk för kärnsättning.

• Temperaturkompensation är enkel i denna spole.

Nackdelar med Rogowski-spole

• För att få strömbilden måste utgången från spolen passera genom en integrerarkrets. Det krävs en strömförsörjning på 3V till 24Vdc.

• Den kan inte mäta DC-ström.