co to jest sonda prądowa cewki Rogowskiego?
jeśli masz do czynienia z więcej niż kilkoma dziesiątkami amperów prądu przemiennego i chcesz dokonać elastycznych pomiarów prądu, rozważ sondę prądową Rogowskiego.
cewka Rogowskiego jest przetwornikiem elektrycznym służącym do pomiaru prądów przemiennych, takich jak przejścia dużych prędkości, prądy impulsowe urządzenia zasilającego lub prądy sinusoidalne linii zasilającej o częstotliwości 50 lub 60 Hz. Cewka Rogowskiego ma elastyczną, zaciskową cewkę czujnika, która może być łatwo owinięta wokół przewodu przewodzącego prąd w celu pomiaru i może mierzyć do kilku tysięcy amperów bardzo dużych prądów bez zwiększenia rozmiaru przetwornika.
jak działa cewka Rogowskiego?
teoria działania za cewką Rogowskiego opiera się na prawie Faradaya, które mówi, że całkowita siła elektromotoryczna indukowana w obwodzie zamkniętym jest proporcjonalna do szybkości zmiany całkowitego strumienia magnetycznego łączącego Obwód.
cewka Rogowskiego jest podobna do transformatora prądu przemiennego, ponieważ napięcie jest indukowane do cewki wtórnej, która jest proporcjonalna do przepływu prądu przez izolowany przewód. Kluczową różnicą jest to, że cewka Rogowskiego ma rdzeń powietrzny w przeciwieństwie do transformatora prądowego, który opiera się na stalowym rdzeniu o wysokiej przepuszczalności, aby magnetycznie połączyć się z uzwojeniem wtórnym. Konstrukcja rdzenia air ma niższą impedancję wstawiania, co umożliwia szybszą odpowiedź sygnału i bardzo liniowe Napięcie sygnału.
cewka z rdzeniem powietrznym jest umieszczona wokół przewodu przewodzącego prąd w sposób toroidalny, a pole magnetyczne wytwarzane przez prąd przemienny indukuje napięcie w cewce. Cewka Rogowskiego wytwarza napięcie proporcjonalne do szybkości zmiany (pochodnej) prądu zamkniętego przez cewkę-pętlę. Napięcie cewki jest następnie zintegrowane w celu dostarczenia przez sondę napięcia wyjściowego, które jest proporcjonalne do sygnału prądu wejściowego.
zalety
sondy prądowe Rogowski oferują wiele zalet w stosunku do różnych typów przetworników prądowych lub technik wykrywania.
- pomiar dużego prądu bez nasycenia rdzenia-cewki Rogowskiego mają możliwość pomiaru dużych prądów (bardzo szeroki zakres od kilku mA do ponad kilkuset kA) Bez nasycania rdzenia, ponieważ sonda wykorzystuje niemagnetyczny rdzeń „powietrzny”. Górny zakres prądu mierzalnego jest ograniczony albo maksymalnym napięciem wejściowym przyrządu pomiarowego, albo granicami załamania napięcia cewki lub elementów obwodu integratora. W przeciwieństwie do innych przetworników prądowych, które stają się grubsze i cięższe w miarę wzrostu mierzalnego zakresu prądu, Cewka Rogowskiego pozostaje tą samą cewką o małych rozmiarach, niezależną od mierzonej amplitudy prądu. Dzięki temu Cewka Rogowskiego jest najskuteczniejszym narzędziem pomiarowym do wykonywania kilkuset, a nawet tysięcy amperów dużych pomiarów prądu przemiennego.
- bardzo elastyczny w użyciu-lekka cewka czujnika clip-around jest elastyczna i łatwa do owinięcia wokół przewodu przewodzącego prąd. Można go łatwo włożyć do trudno dostępnych komponentów w obwodzie. Większość cewek Rogowskiego jest wystarczająco cienka, aby zmieścić się między nogami półprzewodnika mocy T0-220 lub TO-247 bez potrzeby dodatkowej pętli przewodu do podłączenia sondy prądowej. Daje to również przewagę w osiąganiu wysokiej integralności sygnału pomiarowego.
- szerokie pasmo do > 30 MHz-dzięki temu Cewka Rogowskiego może mierzyć bardzo szybko zmieniający się sygnał prądowy-np. kilka tysięcy a / usec. Charakterystyka wysokiej przepustowości umożliwia analizę harmonicznych wysokiego rzędu w systemach pracujących przy wysokich częstotliwościach przełączania lub dokładne monitorowanie przebiegów przełączania z szybkim czasem narastania lub opadania.
- pomiar nieinwazyjny lub bezstratny-Cewka Rogowskiego pobiera bardzo mało prądu z DUT ze względu na niską impedancję wstawiania. Impedancja wtryskiwana do DUT dzięki sondzie to tylko kilka Piko-Henrietów, co umożliwia szybszą odpowiedź sygnału i bardzo liniowe Napięcie sygnału.
- niski koszt w porównaniu do czujnika Halla/sondy prądowej transformatora, cewka Rogowskiego zwykle jest dostępna w niższej cenie.
- tylko AC — Rogowski nie może obsłużyć prądu stałego. Jest tylko AC.
- czułość – cewka Rogowskiego ma niższą czułość w porównaniu z transformatorem prądowym ze względu na brak rdzenia magnetycznego o wysokiej przepuszczalności.
zastosowania
sondy prądowe Rogowski mają wiele zastosowań w szerokim przemyśle energetycznym i aplikacjach pomiarowych. Poniżej kilka przykładów zastosowań cewki Rogowskiego:
- Elastyczny pomiar prądu urządzeń zasilających, takich jak MOSFET lub urządzenie IGBT tak małe jak TO-220 lub TO-247 lub wokół zacisków dużych modułów mocy
- do pomiaru strat mocy w półprzewodnikach mocy
- do monitorowania prądów w małych cewkach indukcyjnych, kondensatorach, obwodach snubber itp.
- do pomiaru małego prądu przemiennego na przewodzie o wysokim prądzie stałym lub w obecności pola magnetycznego o wysokim natężeniu prądu stałego.
- do pomiaru sinusoidalnych, impulsowych lub przejściowych prądów wysokiej częstotliwości od częstotliwości linii zasilającej do aplikacji RF
- do pomiaru prądu w napędach silnikowych, a w szczególności pomiarów jakości mocy w obwodach VSD, UPS lub SMPS
- do oceny wydajności przełączania przełączników półprzewodnikowych mocy (podwójny tester impulsów).
- monitorowanie linii dystrybucji energii lub monitorowanie sondy słupowej
- zastosowania Inteligentnych sieci
- pomiar prądu plazmowego
wnioski
istnieje wiele różnych sposobów pomiaru prądu elektrycznego, w których każda metoda ma zalety i ograniczenia.
cewka Rogowskiego jest podobna do transformatora prądu przemiennego, ponieważ napięcie jest indukowane do cewki wtórnej, która jest proporcjonalna do przepływu prądu przez izolowany przewód. Cewki Rogowskiego mają jednak możliwość pomiaru dużych prądów (bardzo szeroki zakres od kilku mA do więcej niż kilku kA) bez nasycenia ze względu na niemagnetyczne jądro „powietrzne”. Konstrukcja rdzenia powietrza ma również niższą impedancję wstawiania, aby umożliwić szybszą odpowiedź sygnału i bardzo liniowe Napięcie sygnału i jest bardzo opłacalna w porównaniu z czujnikiem efektu Halla/odpowiednikiem transformatora prądowego. To sprawia, że cewka Rogowskiego jest najskuteczniejszym narzędziem pomiarowym do wykonywania kilkuset lub tysięcy amperów dużego prądu przemiennego.