mi az a Rogowski tekercsáram-szonda?
ha több mint néhány tíz amper váltakozó árammal van dolga, és rugalmas árammérést szeretne végezni, vegye figyelembe a Rogowski áramszondát.
a Rogowski tekercs egy elektromos jelátalakító, amelyet váltakozó áramok, például nagy sebességű tranziensek, elektromos eszköz impulzusáramai vagy 50 vagy 60 Hz-es szinuszos áramok mérésére használnak. A Rogowski tekercs egy rugalmas klip-körül érzékelő tekercs, amely könnyen köré az áramvezető vezető mérésére, és képes mérni akár egy pár ezer amper nagyon nagy áramok növekedése nélkül jelátalakító mérete.
hogyan működik a Rogowski tekercs?
a Rogowski tekercs mögött meghúzódó működési elmélet Faraday törvényén alapul, amely kimondja, hogy a zárt áramkörben indukált teljes elektromotoros erő arányos az áramkört összekötő teljes mágneses fluxus változásának időbeli sebességével.
a Rogowski tekercs hasonló egy váltakozó áramú transzformátorhoz, mivel egy szekunder tekercsbe olyan feszültséget indukálnak, amely arányos az izolált vezetőn átáramló árammal. A legfontosabb különbség az, hogy a Rogowski tekercsnek van egy légmagja, szemben az áramváltóval, amely egy nagy áteresztőképességű acélmagra támaszkodik, hogy mágnesesen összekapcsolódjon egy másodlagos tekercseléssel. A levegő mag kialakítása alacsonyabb beillesztési impedanciával rendelkezik, ami gyorsabb jelválaszt és nagyon lineáris jelfeszültséget tesz lehetővé.
egy légmagos tekercset helyeznek el az áramvezető vezeték körül toroid módon, és a váltakozó áram által létrehozott mágneses mező feszültséget indukál a tekercsben. A Rogowski tekercs olyan feszültséget hoz létre, amely arányos a tekercshurok által bezárt áram változási sebességével (deriváltjával). Ezután a tekercsfeszültséget integrálják annak érdekében, hogy a szonda a bemeneti áramjelgel arányos kimeneti feszültséget biztosítson.
előnyök
a Rogowski tekercsáram-szondák számos előnyt kínálnak a különböző típusú áramátalakítókkal vagy érzékelési technikákkal szemben.
- nagy árammérés magtelítettség nélkül-a Rogowski tekercsek képesek nagy áramok mérésére (nagyon széles tartomány néhány mA-tól néhány száz kA-nál többig) a mag telítése nélkül, mivel a szonda nem mágneses “levegő” magot alkalmaz. A mérhető áram felső tartományát vagy a mérőműszer maximális bemeneti feszültsége, vagy a tekercs vagy az integrátor áramkör elemeinek feszültségbontási határai korlátozzák. Más áramátalakítóktól eltérően, amelyek a mérhető áramtartomány növekedésével nagyobbak és nehezebbek lesznek, a Rogowski tekercs ugyanaz a kis méretű tekercs marad, függetlenül a mért áram amplitúdójától. Ezáltal a Rogowski tekercs a leghatékonyabb mérőeszköz több száz vagy akár több ezer amper nagy váltakozó áramú mérés elvégzéséhez.
- nagyon rugalmasan használható – a könnyű klip-körül érzékelő tekercs rugalmas és könnyen körbefuttatható egy áramvezető vezeték körül. Könnyen beilleszthető az áramkör nehezen elérhető alkatrészeibe. A legtöbb Rogowski tekercs elég vékony ahhoz, hogy elférjen a T0-220 vagy TO-247 teljesítmény félvezető csomag lábai között anélkül, hogy további huzalhurokra lenne szükség az áramszonda csatlakoztatásához. Ez előnyt jelent a magas jelintegritás-mérés elérésében is.
- széles sávszélesség > 30 MHz – ig-Ez lehetővé teszi a Rogowski tekercs számára a nagyon gyorsan változó áramjel-például több ezer a/usec-mérését. A nagy sávszélesség-jellemző lehetővé teszi a magas kapcsolási frekvencián működő rendszerek magas rendű harmonikusainak elemzését, vagy a kapcsolási hullámformák pontos megfigyelését gyors emelkedési vagy esési idővel.
- nem tolakodó vagy veszteségmentes mérés-a Rogowski tekercs rendkívül kevés áramot vesz fel a DUT-ból az alacsony beillesztési impedancia miatt. A szonda által a DUT-ba injektált impedancia csak néhány pico-Henries, ami gyorsabb jelválaszt és nagyon lineáris jelfeszültséget tesz lehetővé.
- alacsony költség a hall-effektus érzékelőhöz/transzformátor áramszondához képest a Rogowski tekercs általában alacsonyabb áron érkezik.
korlátozások
- csak AC — Rogowski nem tudja kezelni az egyenáramot. Ez csak AC.
- érzékenység – a Rogowski tekercs érzékenysége alacsonyabb az áramváltóhoz képest, mivel nincs nagy áteresztőképességű mágneses mag.
Alkalmazások
a Rogowski tekercsáram-szondák számos alkalmazással rendelkeznek a széles energiaiparban és a teljesítménymérési alkalmazásokban. Az alábbiakban bemutatunk néhány példát a Rogowski tekercs alkalmazásokra:
- a teljesítményeszközök, például a MOSFET vagy az IGBT eszköz rugalmas árammérése olyan kicsi, mint TO-220 vagy TO-247 csomag, vagy a
- nagy teljesítménymodulok csatlakozói körül, hogy mérjék a teljesítményveszteségeket félvezetők
- a kis induktorok, kondenzátorok, snubber áramkörök stb.
- kis váltakozó áram mérésére nagy egyenáramú vezetőn vagy nagy egyenáramú mágneses mező jelenlétében.
- nagyfrekvenciás szinuszos, impulzusos vagy tranziens áramok mérésére a tápvezeték frekvenciájától az RF alkalmazásokig
- a motorhajtások áramának mérésére és különösen a VSD, UPS vagy SMPS áramkörök teljesítményminőségének mérésére
- teljesítmény félvezető kapcsolók kapcsolási teljesítményének értékelésére (kettős impulzus teszter).
- áramelosztó vezeték monitoring vagy közművek pole szonda monitoring
- intelligens hálózati alkalmazások
- plazmaáram mérése
következtetés
az elektromos áram mérésének számos különböző módja van, ahol minden módszernek előnyei és korlátai vannak.
a Rogowski tekercs hasonló egy váltakozó áramú transzformátorhoz, mivel egy szekunder tekercsbe olyan feszültséget indukálnak, amely arányos az izolált vezetőn átáramló árammal. A Rogowski tekercsek azonban nem mágneses “levegő” magja miatt telítettség nélkül képesek nagy áramok mérésére (nagyon széles tartomány néhány mA-tól több kA-ig). A levegő mag kialakítása alacsonyabb beillesztési impedanciával rendelkezik, hogy gyorsabb jelválaszt és nagyon lineáris jelfeszültséget biztosítson, és nagyon költséghatékony a hall-effektus érzékelő/áramváltó megfelelőjéhez képest. Ez teszi a Rogowski tekercset a leghatékonyabb mérési eszközzé, amely több száz vagy ezer amper nagy váltakozó áramú mérést tesz lehetővé.