co je rogowského cívka proudová sonda?
pokud máte co do činění s více než několika desítkami ampér střídavého proudu a chcete provádět flexibilní měření proudu, zvažte aktuální sondu Rogowski.
Rogowského cívka je elektrický převodník používaný pro měření střídavých proudů, jako jsou vysokorychlostní přechodové jevy, pulzní proudy energetického zařízení nebo sinusové proudy elektrického vedení při 50 nebo 60 Hz. Rogowski cívka má flexibilní klip-kolem senzorové cívky, které lze snadno ovinout kolem proud nesoucí vodič pro měření a může měřit až několik tisíc ampér velmi velkých proudů bez zvýšení velikosti převodníku.
jak Rogowského cívka funguje?
teorie provozu za Rogowského cívkou je založena na Faradayově zákoně, který říká, že celková elektromotorická síla indukovaná v uzavřeném obvodu je úměrná časové rychlosti změny celkového magnetického toku spojujícího obvod.
Rogowského cívka je podobná transformátoru střídavého proudu v tom, že napětí je indukováno do sekundární cívky, která je úměrná proudu proudu izolovaným vodičem. Klíčový rozdíl spočívá v tom, že Rogowského cívka má vzduchové jádro na rozdíl od proudového transformátoru, který se spoléhá na vysoce propustné ocelové jádro, které se magneticky spojí se sekundárním vinutím. Konstrukce vzduchového jádra má nižší vstupní impedanci, což umožňuje rychlejší odezvu signálu a velmi lineární signální napětí.
vzduchová cívka je umístěna kolem vodiče nesoucího proud toroidním způsobem a magnetické pole produkované střídavým proudem indukuje napětí v cívce. Rogowského cívka vytváří napětí, které je úměrné rychlosti změny (derivace) proudu uzavřeného cívkovou smyčkou. Napětí cívky je pak integrováno, aby sonda poskytla výstupní napětí, které je úměrné signálu vstupního proudu.
výhody
Rogowski cívkové proudové sondy nabízejí mnoho výhod oproti různým typům proudových měničů nebo snímacích technik.
- měření velkého proudu bez saturace jádra – rogowského cívky mají schopnost měřit velké proudy (velmi široký rozsah od několika mA do více než několika stovek kA) bez saturace jádra, protože sonda používá nemagnetické“ vzduchové “ jádro. Horní rozsah měřitelného proudu je omezen buď maximálním vstupním napětím měřicího přístroje, nebo mezemi rozpadu napětí cívky nebo prvků integrátorového obvodu. Na rozdíl od jiných proudových měničů, které jsou objemnější a těžší s rostoucím měřitelným rozsahem proudu, Rogowského cívka zůstává stejná cívka malé velikosti nezávislá na amplitudě měřeného proudu. Díky tomu je cívka Rogowski nejúčinnějším měřicím nástrojem pro provádění několika stovek nebo dokonce tisíců ampér velkých měření střídavého proudu.
- velmi flexibilní použití-lehká cívka snímače s klipem je flexibilní a snadno se ovine kolem vodiče nesoucího proud. Lze jej snadno vložit do těžko přístupných součástí v obvodu. Většina Rogowského cívek je dostatečně tenká, aby se vešla mezi nohy výkonového polovodičového balíčku T0-220 nebo to-247 bez nutnosti další smyčky drátu pro připojení aktuální sondy. To také dává výhodu při dosahování vysokého měření integrity signálu.
- široká šířka pásma až >30 MHz – to umožňuje rogowského cívce měřit velmi rychle se měnící proudový signál-např. několik tisíc a / usec. Charakteristika s vysokou šířkou pásma umožňuje analyzovat harmonické systémy vysokého řádu v systémech pracujících s vysokými spínacími frekvencemi nebo přesně sledovat průběhy spínání s rychlými časy vzestupu nebo pádu.
- non-rušivé nebo bezeztrátové měření – rogowského cívka čerpá extrémně malý proud z DUT kvůli nízké impedanci vložení. Impedance vstřikovaná do DUT díky sondě je jen několik pico-Henries, což umožňuje rychlejší odezvu signálu a velmi lineární napětí signálu.
- nízké náklady ve srovnání s Hallovým senzorem / proudovou sondou transformátoru se Rogowského cívka obvykle dodává za nižší cenu.
omezení
- pouze AC-Rogowski nezvládá stejnosměrný proud. Je to pouze AC.
- citlivost-Rogowského cívka má nižší citlivost ve srovnání s proudovým transformátorem kvůli absenci magnetického jádra s vysokou propustností.
aplikace
Rogowski cívkové proudové sondy mají velké množství aplikací v širokém energetickém průmyslu a aplikacích měření výkonu. Následuje několik příkladů aplikací Rogowského cívky:
- Flexibilní měření proudu výkonových zařízení, jako je MOSFET nebo IGBT zařízení tak malé jako to-220 nebo to-247 balení nebo kolem svorek velkých výkonových modulů
- pro měření ztrát energie v výkonových polovodičích
- pro sledování proudů v malých induktorech, kondenzátorech, tlumivkových obvodech atd.
- pro měření malého střídavého proudu na vodiči s vysokým stejnosměrným proudem nebo v přítomnosti vysokého stejnosměrného magnetického pole.
- k měření vysokofrekvenčních sinusových, pulzních nebo přechodných proudů z frekvence elektrického vedení do RF aplikací
- k měření proudu v pohonech motorů a zejména měření kvality výkonu v obvodech VSD, UPS nebo SMPS
- k vyhodnocení spínacího výkonu výkonových polovodičových spínačů (tester dvojitého pulsu).
- monitorování rozvodné sítě nebo monitorování pólových sond
- aplikace Smart grid
- měření plazmového proudu
závěr
existuje řada různých způsobů měření elektrického proudu, kde každá metoda má výhody a omezení.
Rogowského cívka je podobná transformátoru střídavého proudu v tom, že napětí je indukováno do sekundární cívky, která je úměrná proudu proudu izolovaným vodičem. Rogowského cívky však mají schopnost měřit velké proudy (velmi široký rozsah od několika mA do více než několika kA) bez nasycení kvůli nemagnetickému“ vzduchovému “ jádru. Konstrukce vzduchového jádra má také nižší vstupní impedanci, která umožňuje rychlejší odezvu signálu a velmi lineární napětí signálu a je velmi nákladově efektivní ve srovnání s protějškem Hallova senzoru/proudového transformátoru. Díky tomu je cívka Rogowski nejúčinnějším měřicím nástrojem pro provádění několika stovek nebo tisíců ampér velkého měření střídavého proudu.