Wat is een Rogowski Spoelstroomsonde?

Wat is een Rogowski spoelstroomsonde?

als u te maken hebt met meer dan Enkele tientallen ampère wisselstroom en flexibele stroommetingen wilt uitvoeren, overweeg dan de Rogowski-stroomsonde.

een Rogowski-spoel is een elektrische transducer die wordt gebruikt voor het meten van WISSELSTROOMSTROMEN, zoals transiënten bij hoge snelheid, pulserende stromen van een voedingsapparaat of sinusoïdale stroomleidingen bij 50 of 60 Hz. De Rogowski spoel heeft een flexibele clip-around sensor Spoel die gemakkelijk kan worden gewikkeld rond de stroomdragende geleider voor meting en kan meten tot een paar duizend ampère van zeer grote stromen zonder een toename van de transducer grootte.

Hoe werkt Rogowski spoel?De theorie van de werking achter de Rogowski-spoel is gebaseerd op de wet van Faraday, die stelt dat de totale elektromotorische kracht die in een gesloten circuit wordt geïnduceerd, evenredig is met de tijdssnelheid van de totale magnetische flux die het circuit verbindt.

de Rogowski-spoel is vergelijkbaar met een WISSELSTROOMTRANSFORMATOR in die zin dat een spanning wordt geïnduceerd in een secundaire spoel die evenredig is met de stroomstroom door een geïsoleerde geleider. Het belangrijkste verschil is dat de Rogowski spoel een luchtkern heeft in tegenstelling tot de huidige transformator, die afhankelijk is van een hoge permeabiliteit stalen kern om magnetisch te koppelen met een secundaire wikkeling. Het air core ontwerp heeft een lagere insteekimpedantie, wat een snellere signaalrespons en een zeer lineaire Signaalspanning mogelijk maakt.

een spoel met luchtkern wordt in een ringkernvorm om de stroomgeleider geplaatst en het door de wisselstroom geproduceerde magnetische veld induceert een spanning in de spoel. De Rogowski spoel produceert een spanning die evenredig is met de snelheid van verandering (afgeleide) van de stroom omsloten door de spoel-lus. De spoelspanning wordt dan geïntegreerd zodat de sonde een uitgangsspanning kan leveren die evenredig is met het ingangsstroomsignaal.

voordelen

Rogowski spoelstroomsondes bieden vele voordelen ten opzichte van verschillende typen stroomopnemers of detectietechnieken.

• Grote stroommeting zonder kernverzadiging — Rogowski-spoelen kunnen grote stromen meten (een zeer breed bereik van enkele mA tot meer dan een paar honderd kA) zonder de kern te verzadigen omdat de sonde gebruik maakt van niet-magnetische “lucht” – kern. Het bovenste bereik van de meetbare stroom wordt beperkt door de maximale ingangsspanning van een meetinstrument of door de spanningsuitbreidingslimieten van de spoel of de elementen van het integratorcircuit. In tegenstelling tot andere stroomopnemers, die groter en zwaarder worden naarmate het meetbare stroombereik groter wordt, blijft de Rogowski-spoel dezelfde kleine spoel, onafhankelijk van de amplitude van de gemeten stroom. Dit maakt de Rogowski spoel de meest effectieve meetinstrument voor het maken van enkele honderden of zelfs duizenden ampère van grote AC stroommetingen.

• zeer flexibel in gebruik – de lichtgewicht clip-around sensorspoel is flexibel en gemakkelijk te wikkelen rond een stroomdragende geleider. Het kan gemakkelijk worden ingebracht in moeilijk bereikbare componenten in het circuit. De meeste Rogowski spoelen zijn dun genoeg om te passen tussen de benen van een T0-220 of-247 Power Halfgeleider pakket zonder een extra lus van draad om de huidige sonde aan te sluiten. Dit geeft ook een voordeel bij het bereiken van hoge signaalintegriteitsmeting.
• brede bandbreedte tot > 30 MHz — dit stelt de Rogowski-spoel in staat om het zeer snel veranderende stroomsignaal te meten – bijvoorbeeld enkele duizenden a/usec. Kenmerken met hoge bandbreedte maken het mogelijk om harmonischen van hoge orde te analyseren in systemen die werken met hoge schakelfrequenties, of om nauwkeurig schakelende golfvormen te monitoren met snelle stijg – of valtijden.
• niet-intrusieve of lossless meting – de Rogowski spoel trekt extreem weinig stroom uit de DUT vanwege de lage insteekimpedantie. De impedantie die door de sonde in de DUT wordt geïnjecteerd is slechts een paar pico-Henries, wat een snellere signaalrespons en zeer lineaire Signaalspanning mogelijk maakt.
• lage kosten in vergelijking met een hall-effectsensor / transformatorstroomsonde, komt de Rogowski-spoel meestal tegen een lagere prijs.

beperkingen

• alleen AC — Rogowski kan DC-stroom niet aan. Het is alleen AC.
• gevoeligheid-Rogowski spoel heeft een lagere gevoeligheid in vergelijking met een stroomtransformator als gevolg van de afwezigheid van een hoge permeabiliteit magnetische kern.

toepassingen

Rogowski spoelstroomsondes hebben een groot aantal toepassingen in brede energieindustrieën en toepassingen voor het meten van het vermogen. De volgende zijn enkele voorbeelden van Rogowski spoel toepassingen:

• flexibele stroommeting van vermogensapparatuur zoals MOSFET of IGBT-apparatuur, zo klein als een tot-220 of tot-247-pakket of rond de aansluitpunten van grote vermogensmodules
• voor het meten van vermogensverliezen in vermogensgeleiders
• voor het monitoren van stromen in kleine smoorspoelen, condensatoren, snubbercircuits, enz.
• voor het meten van kleine wisselstroom op een geleider met een hoge gelijkstroom of in de aanwezigheid van een hoog GELIJKSTROOMMAGNEETVELD.
• voor het meten van hoogfrequente sinusvormige, gepulseerde of transiënte stromen van hoogfrequente frequentie-naar RF-toepassingen
• voor het meten van stroom in motoraandrijvingen en, in het bijzonder, metingen van de vermogenskwaliteit in VSD -, UPS-of SMPS-circuits
• voor het evalueren van de schakelprestaties van vermogens halfgeleiderschakelaars (dubbele pulstester).
• Power distribution line monitoring of utilities pole probe monitoring
• Smart grid applications
• Plasmastroommeting

conclusie

er zijn een aantal verschillende manieren om elektrische stroom te meten wanneer elke methode voordelen en beperkingen heeft.

de Rogowski-spoel is vergelijkbaar met een WISSELSTROOMTRANSFORMATOR in die zin dat een spanning wordt geïnduceerd in een secundaire spoel die evenredig is met de stroomstroom door een geïsoleerde geleider. Rogowski spoelen hebben echter de mogelijkheid om grote stromen te meten (zeer breed bereik van een paar mA tot meer dan een paar kA) zonder verzadiging vanwege de niet-magnetische “lucht” kern. Het ontwerp van de luchtkern heeft ook een lagere insteekimpedantie om een snellere signaalrespons en een zeer lineaire Signaalspanning mogelijk te maken en is zeer kosteneffectief in vergelijking met de tegenhanger van de hall-effectsensor/stroomtransformator. Dit maakt de Rogowski spoel het meest effectieve meetinstrument om enkele honderden of duizenden ampère grote AC stroommeting te maken.