Vad är en Rogowski-spolströmssond?
om du har att göra med mer än ett par tiotals ampere av växelström och vill göra flexibla strömmätningar, överväga Rogowski-strömproben.
en Rogowski-spole är en elektrisk givare som används för att mäta växelströmmar som höghastighetstransienter, pulsade strömmar i en kraftenhet eller kraftledning sinusformade strömmar vid 50 eller 60 Hz. Rogowski-spolen har en flexibel sensorspole som enkelt kan lindas runt den strömbärande ledaren för mätning och kan mäta upp till ett par tusen ampere med mycket stora strömmar utan ökad givarstorlek.
hur fungerar Rogowski spole arbete?
operationsteorin bakom Rogowski-spolen är baserad på Faradays lag som säger att den totala elektromotoriska kraften som induceras i en sluten krets är proportionell mot tiden för förändring av det totala magnetiska flödet som förbinder kretsen.
Rogowski-spolen liknar en VÄXELSTRÖMSTRANSFORMATOR genom att en spänning induceras i en sekundär spole som är proportionell mot strömflödet genom en isolerad ledare. Huvudskillnaden är att Rogowski-spolen har en luftkärna i motsats till strömtransformatorn, som förlitar sig på en stålkärna med hög permeabilitet för att magnetiskt koppla ihop med en sekundärlindning. Luftkärnans design har en lägre införingsimpedans, vilket möjliggör ett snabbare signalrespons och en mycket linjär Signalspänning.
en luftkärnad spole placeras runt den strömbärande ledaren på ett toroidalt sätt och magnetfältet som produceras av växelströmmen inducerar en spänning i spolen. Rogowski-spolen producerar en spänning som är proportionell mot förändringshastigheten (derivat) av strömmen som omges av spolslingan. Spolspänningen integreras sedan för att sonden ska ge en utspänning som är proportionell mot ingångsströmsignalen.
fördelar
Rogowski-spolströmssonder erbjuder många fördelar jämfört med olika typer av strömgivare eller avkänningstekniker.
- stor strömmätning utan kärnmättnad-Rogowski-spolar har förmågan att mäta stora strömmar (ett mycket brett intervall från några mA till mer än några hundra kA) utan att mätta kärnan eftersom sonden använder icke-magnetisk ”luft” kärna. Det övre området för den mätbara strömmen begränsas av antingen den maximala ingångsspänningen för ett mätinstrument eller av spänningsfördelningsgränserna för spolen eller integratorkretselementen. Till skillnad från andra strömomvandlare, som blir skrymmande och tyngre när det mätbara strömområdet växer, förblir Rogowski-spolen samma lilla spole oberoende av amplituden hos strömmen som mäts. Detta gör Rogowski-spolen till det mest effektiva mätverktyget för att göra flera hundra eller till och med tusentals ampere av stora AC-strömmätningar.
- mycket flexibel att använda-den lätta clip-around sensorspolen är flexibel och lätt att linda runt en strömbärande ledare. Den kan enkelt sättas in i svåråtkomliga komponenter i kretsen. De flesta Rogowski-spolar är tunna nog att passa mellan benen på ett T0-220 eller TO-247 power semiconductor-paket utan att behöva en extra slinga för att ansluta strömsonden. Detta ger också en fördel för att uppnå hög signalintegritetsmätning.
- bred bandbredd upp till > 30 MHz – detta gör det möjligt för Rogowski-spolen att mäta den mycket snabbt föränderliga strömsignalen-t.ex. flera tusen A/usec. Hög bandbreddskaraktäristik möjliggör analys av övertoner i hög ordning i system som arbetar vid höga kopplingsfrekvenser, eller exakt övervakning av omkopplingsvågformer med snabba stignings – eller falltider.
- icke-påträngande eller förlustfri mätning-Rogowski-spolen drar extremt lite ström från DUT på grund av låg införingsimpedans. Impedansen som injiceras i dut på grund av sonden är bara några pico-Henries, vilket möjliggör ett snabbare signalrespons och mycket linjär Signalspänning.
- låg kostnad jämfört med en hall-effektsensor/transformatorströmsond, kommer Rogowski-spolen vanligtvis till lägre prispunkt.
begränsningar
- endast AC-Rogowski kan inte hantera likström. Det är bara AC.
- känslighet-Rogowski-spolen har en lägre känslighet jämfört med en strömtransformator på grund av frånvaron av en magnetisk kärna med hög permeabilitet.
applikationer
Rogowski-spolströmssonder har ett stort antal applikationer i breda kraftindustrier och effektmätningsapplikationer. Följande är några exempel på Rogowski-spoleapplikationer:
- Flexibel strömmätning av kraftenheter som MOSFET eller IGBT-enhet så liten som TO-220 eller TO-247-paketet eller runt terminalerna på stora effektmoduler
- för att mäta effektförluster i krafthalvledare
- för att övervaka strömmar i små induktorer, kondensatorer, snubberkretsar etc.
- för att mäta liten växelström på en ledare med hög likström eller i närvaro av ett högt DC-magnetfält.
- för att mäta högfrekventa sinusformade, pulsade eller övergående strömmar från kraftledningsfrekvens till RF-applikationer
- för att mäta ström i motordrivningar och i synnerhet elkvalitetsmätningar i VSD -, UPS-eller SMPS-kretsar
- för att utvärdera kopplingsprestanda för krafthalvledaromkopplare (dubbelpulstestare).
- Power distribution line monitoring eller utilities pole probe monitoring
- Smart grid applications
- Plasmaströmmätning
slutsats
det finns ett antal olika sätt att mäta elektrisk ström där varje metod har fördelar och begränsningar.
Rogowski-spolen liknar en VÄXELSTRÖMSTRANSFORMATOR genom att en spänning induceras i en sekundär spole som är proportionell mot strömflödet genom en isolerad ledare. Rogowski-spolar har emellertid förmågan att mäta stora strömmar (mycket brett intervall från några mA till mer än några kA) utan mättnad på grund av dess icke-magnetiska ”luft” kärna. Luftkärnans design har också en lägre införingsimpedans för att möjliggöra ett snabbare signalrespons och en mycket linjär Signalspänning och är mycket kostnadseffektiv jämfört med dess hall effect sensor/Strömtransformator motsvarighet. Detta gör Rogowski-spolen till det mest effektiva mätverktyget för att göra flera hundra eller tusentals ampere av stor AC-strömmätning.