Rogowski Coil คืออะไร

Rogowski Coil คืออะไร?

คำนิยามของ Rogowski Coil

Rogowski Coil ถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่วัดกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) และกระแสไฟฟ้าชั่วขณะหรือกระแสนํ้าพุ่งความเร็วสูง

ลักษณะของ Rogowski Coil

Rogowski Coil เป็นวงจรขดลวดที่มีการพันอย่างสม่ำเสมอจำนวน N รอบและมีพื้นที่หน้าตัดคงที่ A ไม่มีแกนเหล็กใน Rogowski Coil ปลายเทอร์มินัลของวงจรขดลวดจะผ่านแกนกลางของวงจรขดลวดกลับไปยังปลายอื่น ดังนั้นทั้งสองเทอร์มินัลจึงอยู่ที่ปลายเดียวกันของวงจรขดลวด

หลักการทำงาน

Rogowski Coil ทำงานตามกฎของ Faraday เช่นเดียวกับหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าสลับ (CTs) ใน CTs แรงดันที่เกิดขึ้นในขดลวดรองจะแปรผันตามกระแสไฟฟ้าในสายนำ ความแตกต่างระหว่าง Rogowski Coil และหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าสลับคือแกนภายใน ใน Rogowski Coil ใช้แกนอากาศ ส่วนในหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าใช้แกนเหล็ก

เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านสายนำ จะสร้างสนามแม่เหล็ก เนื่องจากมีการตัดกับสนามแม่เหล็ก แรงดันจะถูกเหนี่ยวนำระหว่างเทอร์มินัลของ Rogowski Coil

ขนาดของแรงดันเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้าที่ผ่านสายนำ Rogowski Coil เป็นวงจรป้อนกลับแบบปิด โดยทั่วไปแล้วเอาต์พุตของ Rogowski Coil จะเชื่อมต่อกับวงจรรวมผล ดังนั้นแรงดันของวงจรขดลวดจึงถูกรวมผลเพื่อให้ได้แรงดันเอาต์พุตที่เป็นสัดส่วนกับสัญญาณกระแสไฟฟ้าขาเข้า

วงจรรวมผลของ Rogowski Coil

ตามองค์ประกอบที่ใช้ในวงจรรวมผล มีสองประเภทของวงจรรวมผล;

• วงจรรวมผลแบบพาสซีฟ

• วงจรรวมผลแบบแอคทีฟ

วงจรรวมผลแบบพาสซีฟ

สำหรับช่วงเอาต์พุตที่ใหญ่ของ Rogowski Coil วงจร RC อนุกรมจะทำหน้าที่เป็นวงจรรวมผล ค่าของความคลาดเคลื่อนเฟสที่ยอมรับได้จะตัดสินค่าของความต้านทาน (R) และความจุ (C)

ความสัมพันธ์ระหว่าง R และ C และความคลาดเคลื่อนเฟสสามารถหาได้จากแผนภาพเวกเตอร์ของวงจร RC และแสดงไว้ในรูปด้านล่าง

ในแผนภาพเวกเตอร์

VR และ VC แทนแรงดันตกคร่อมที่ต้านทานและคาปาซิเตอร์

IT คือกระแสไฟฟ้ารวมในวงจร

V0 คือแรงดันเอาต์พุต แรงดันนี้เหมือนกับแรงดันที่ตกคร่อมคาปาซิเตอร์ (VC)

VIN คือแรงดันขาเข้า เป็นผลรวมเวกเตอร์ของแรงดันที่ตกคร่อมต้านทานและคาปาซิเตอร์

แรงดันที่ตกคร่อมต้านทานอยู่ในเฟสเดียวกันและแรงดัน

ที่ตกคร่อมคาปาซิเตอร์จะเบี่ยงเบน 90˚ ตามกระแสไฟฟ้ารวม

วงจรรวมผลแบบแอคทีฟ

วงจร RC ทำหน้าที่เป็นวงจรลดแรงดัน ลดแรงดันที่ตกคร่อมคาปาซิเตอร์ ที่ระดับกระแสไฟฟ้าต่ำ แรงดันเอาต์พุตอาจต่ำมาก ในไมโครโวลต์ (μV) สร้างสัญญาณที่อ่อนสำหรับ Analog to Digital Converter (ADC)

ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้วงจรรวมผลแบบแอคทีฟ วงจรของวงจรรวมผลแบบแอคทีฟแสดงไว้ในรูปด้านล่าง

ที่นี่ RC element อยู่ในทางป้อนกลับของแอมปลิไฟเออร์ ค่าขยายของแอมปลิไฟเออร์สามารถปรับได้โดยใช้สมการด้านล่าง

ข้อดีของ Rogowski Coil

• สามารถตอบสนองต่อกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

• ไม่มีอันตรายจากการเปิดวงจรขดลวดรอง

• ใช้อากาศเป็นสื่อ ไม่มีแกนแม่เหล็ก ซึ่งป้องกันความเสี่ยงของการอิ่มตัวของแกน

• การชดเชยอุณหภูมิในวงจรขดลวดนี้ง่าย

ข้อเสียของ Rogowski Coil

• เพื่อให้ได้รูปคลื่นของกระแสไฟฟ้า เอาต์พุตของวงจรขดลวดต้องผ่านวงจรรวมผล จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 3V ถึง 24Vdc

• ไม่สามารถวัดกระแสไฟฟ้าตรงได้