Ce este o sondă de curent a bobinei Rogowski?

ce este o sondă de curent a bobinei Rogowski?

dacă aveți de-a face cu mai mult de câteva zeci de amperi de curent alternativ și doriți să efectuați măsurători flexibile ale curentului, luați în considerare sonda de curent Rogowski.

o bobină Rogowski este un traductor electric utilizat pentru măsurarea curenților de curent alternativ, cum ar fi tranzitorii de mare viteză, curenții pulsați ai unui dispozitiv de alimentare sau curenții sinusoidali ai liniei electrice la 50 sau 60 Hz. Bobina Rogowski are o bobină flexibilă cu senzor de prindere care poate fi înfășurată cu ușurință în jurul conductorului care transportă curentul pentru măsurare și poate măsura până la câteva mii de amperi de curenți foarte mari fără o creștere a dimensiunii traductorului.

cum funcționează bobina Rogowski?

teoria funcționării din spatele bobinei Rogowski se bazează pe Legea lui Faraday care afirmă că forța electromotoare totală indusă într-un circuit închis este proporțională cu rata de timp de schimbare a fluxului magnetic total care leagă circuitul.

bobina Rogowski este similară cu un transformator de curent alternativ prin faptul că o tensiune este indusă într-o bobină secundară care este proporțională cu fluxul de curent printr-un conductor izolat. Diferența cheie este că bobina Rogowski are un miez de aer spre deosebire de transformatorul de curent, care se bazează pe un miez de oțel cu permeabilitate ridicată pentru a cupla magnetic cu o înfășurare secundară. Designul miezului de aer are o impedanță de inserție mai mică, ceea ce permite un răspuns mai rapid al semnalului și o tensiune de semnal foarte liniară.

o bobină cu miez de aer este plasată în jurul conductorului purtător de curent într-un mod toroidal și câmpul magnetic produs de curentul alternativ induce o tensiune în bobină. Bobina Rogowski produce o tensiune proporțională cu rata de schimbare (derivată) a curentului închis de bucla bobinei. Tensiunea bobinei este apoi integrată pentru ca sonda să furnizeze o tensiune de ieșire proporțională cu semnalul curentului de intrare.

avantaje

sondele de curent cu bobină Rogowski oferă multe avantaje față de diferite tipuri de traductoare de curent sau tehnici de detectare.

• măsurarea curentului mare fără saturația miezului-bobinele Rogowski au capacitatea de a măsura curenți mari (o gamă foarte largă de la câteva mA la mai mult de câteva sute de kA) fără a satura miezul, deoarece sonda folosește miez „aer” nemagnetic. Domeniul superior al curentului măsurabil este limitat fie de tensiunea maximă de intrare a unui instrument de măsurare, fie de limitele de defalcare a tensiunii bobinei sau a elementelor circuitului integratorului. Spre deosebire de alte traductoare de curent, care devin mai voluminoase și mai grele pe măsură ce intervalul de curent măsurabil crește, bobina Rogowski rămâne aceeași bobină de dimensiuni mici, independentă de Amplitudinea curentului măsurat. Acest lucru face ca bobina Rogowski să fie cel mai eficient instrument de măsurare pentru a face câteva sute sau chiar mii de amperi de măsurători mari de curent alternativ.

• foarte flexibil de utilizat-bobina ușoară a senzorului de prindere este flexibilă și ușor de înfășurat în jurul unui conductor care transportă curent. Poate fi introdus cu ușurință în componente greu accesibile din circuit. Majoritatea bobinelor Rogowski sunt suficient de subțiri pentru a se potrivi între picioarele unui pachet semiconductor de putere t0-220 sau TO-247 fără a avea nevoie de o buclă suplimentară de sârmă pentru a conecta sonda curentă. Acest lucru oferă, de asemenea, un avantaj în realizarea unei măsurători ridicate a integrității semnalului.
• lățime de bandă largă până la >30 MHz – aceasta permite bobinei Rogowski să măsoare semnalul de curent care se schimbă foarte rapid-de exemplu, câteva mii A/usec. Caracteristica de lățime de bandă ridicată permite analizarea armonicilor de ordin înalt în sistemele care funcționează la frecvențe de comutare ridicate sau monitorizarea precisă a formelor de undă de comutare cu timpi rapizi de creștere sau cădere.
• măsurare non-intruzivă sau fără pierderi-bobina Rogowski atrage extrem de puțin curent din DUT din cauza impedanței de inserție scăzută. Impedanța injectată în DUT datorită sondei este doar câteva pico-Henries, ceea ce permite un răspuns mai rapid al semnalului și o tensiune de semnal foarte liniară.
• cost redus în comparație cu o sondă de curent senzor/transformator cu efect hall, bobina Rogowski vine de obicei la un preț mai mic.

limitări

• numai AC-Rogowski nu poate suporta curentul continuu. Este doar AC.
• sensibilitate – bobina Rogowski are o sensibilitate mai mică comparativ cu un transformator de curent datorită absenței unui miez magnetic cu permeabilitate ridicată.

Aplicații

sondele de curent ale bobinei Rogowski au un număr mare de aplicații în industriile energetice largi și în aplicațiile de măsurare a puterii. Următoarele sunt câteva exemple de aplicații ale bobinei Rogowski:

• măsurarea curentului flexibil al dispozitivelor de putere, cum ar fi MOSFET sau dispozitivul IGBT, la fel de mic ca pachetul TO-220 sau TO-247 sau în jurul bornelor modulelor de putere mari
• pentru a măsura pierderile de putere în semiconductorii de putere
• pentru a monitoriza curenții în inductoare mici, condensatoare, circuite snubber etc.
• pentru a măsura curentul de curent alternativ mic pe un conductor cu curent continuu ridicat sau în prezența unui câmp magnetic de curent continuu ridicat.
• pentru a măsura curenții sinusoidali, pulsatori sau tranzitorii de înaltă frecvență de la frecvența liniei electrice la aplicațiile RF
• pentru a măsura curentul în acționările motorului și, în special, măsurătorile calității puterii în circuitele VSD, UPS sau SMPS
• pentru a evalua performanța de comutare a comutatoarelor semiconductoare de putere (Tester cu impulsuri duble).
• monitorizarea liniei de distribuție a energiei electrice sau a utilităților monitorizarea sondei polului
• aplicații de rețea inteligentă
• măsurarea curentului plasmatic

concluzie

există o serie de moduri diferite de măsurare a curentului electric în care fiecare metodă are avantaje și limitări.

bobina Rogowski este similară cu un transformator de curent alternativ prin faptul că o tensiune este indusă într-o bobină secundară care este proporțională cu fluxul de curent printr-un conductor izolat. Cu toate acestea, bobinele Rogowski au capacitatea de a măsura curenți mari (gamă foarte largă de la câteva mA la mai mult de câteva kA) fără saturație din cauza miezului său „aer” nemagnetic. Designul miezului de aer are, de asemenea, o impedanță de inserție mai mică pentru a permite un răspuns mai rapid al semnalului și o tensiune de semnal foarte liniară și este foarte rentabil în comparație cu omologul său senzor de efect hall/transformator de curent. Acest lucru face ca bobina Rogowski să fie cel mai eficient instrument de măsurare pentru a realiza câteva sute sau mii de amperi de măsurare a curentului de curent alternativ mare.