Mik a Rogowski tekercs hátrányai?

 

A A Rogowski tekercs egyfajta elektromos eszköz, amelyet váltakozó áram (AC) mérésére használnak, különösen nagyáramú vagy nagyfrekvenciás alkalmazásokban. Az elektromágneses indukció elvén működik, és egy nem mágneses magra tekercselt huzal spirális tekercséből áll. Amikor váltakozó áram folyik át a tekercs által körülvett vezetőn, a változó mágneses tér olyan feszültséget indukál a tekercsben, amely arányos az áram változási sebességével. Ezt az indukált feszültséget ezután elektronikusan integrálják, hogy az aktuális áram hullámformájával arányos jelet biztosítsanak.

Működési elv

A Rogowski tekercs az áramot közvetlen elektromos érintkezés nélkül méri. Faraday elektromágneses indukciós törvénye alapján működik, amely kimondja, hogy a változó mágneses tér feszültséget indukál a közeli vezetőben.  
 

Alkalmazások

A Rogowski tekercseket széles körben használják számos területen rugalmasságuk, széles frekvenciaválaszuk és egyszerű telepítésük miatt. Általában alkalmazzák őket:

Áramellátási rendszerek felügyelete – Váltakozó áramok mérésére elektromos hálózatokban, kapcsolóberendezésekben és alállomásokban az áramkör megszakítása nélkül.

Ipari automatizálás – Nagy váltóáramú motorok, hajtások és teljesítmény-átalakítók figyelésére szolgál.

Tranziens áram észlelése – Alkalmas rövid időtartamú impulzusok vagy harmonikusban gazdag áramok rögzítésére a teljesítményelektronikában és a hibaelemzésben.

Mérés és védelem – Intelligens mérőórákba, védőrelékbe és felügyeleti berendezésekbe szerelve az áram biztonságos és pontos mérésére.

Kutatás és laboratóriumi tesztelés – Nem intruzív, szélessávú árammérést igénylő kísérleti beállításokhoz.

Ezen előnyök ellenére a Rogowski tekercsnek számos jelentős hátránya is van, amelyek bizonyos körülmények között korlátozhatják teljesítményét.

Integrátoráramkör szükségessége
Az egyik fő hátrány az, hogy egy külső vagy beépített integráló áramkörnek áramarányos jelet kell kapnia. A tekercs kimenete az áram deriváltjával arányos, nem magával az árammal. Ez bonyolultabbá teszi a mérési rendszert, mivel további elektronikus alkatrészeket igényel az integráláshoz, kalibráláshoz és szűréshez. Az integrátor bármely hibája (például eltolódás, eltolás vagy zaj) közvetlenül befolyásolhatja az aktuális leolvasás pontosságát.

Korlátozott alacsony frekvenciájú teljesítményű
Rogowski tekercsek kevésbé hatékonyak az alacsony frekvenciájú vagy egyenáramok (DC) mérésében. Mivel a kimeneti feszültség az áram változási sebességétől függ, a jel amplitúdója a frekvencia csökkenésével csökken. Nagyon alacsony frekvenciákon vagy egyenáramú méréseknél a tekercs alig vagy egyáltalán nem ad kimenetet, ami csak AC és tranziens alkalmazásokra korlátozza a használatát.

A külső zajra való érzékenység és a pozicionálás
Mivel a A Rogowski tekercseknek nincs mágneses magjuk, érzékenyebbek lehetnek a külső elektromágneses interferenciára. A zajfelvétel minimálisra csökkentése érdekében megfelelő árnyékolás és földelés szükséges. Ezenkívül a mérési pontosság függ a tekercs helyzetétől és attól, hogy mennyire veszi körül a vezetőt. Ha a tekercs nincs középre állítva, vagy a hurka nincs teljesen zárva, hiba léphet fel szivárgási fluxus vagy nem egyenletes mágneses csatolás miatt.

Kalibrálás és hőmérséklet Drift
Rogowski tekercsek rendszeres kalibrálást igényelnek a pontosság megőrzése érdekében, különösen, ha jelentős hőmérséklet-ingadozású környezetben használják. A tekercs tekercselési ellenállása és az elektronikus integrátor teljesítménye változhat a hőmérséklettel, ami a kimeneti eltolódáshoz és a mérési pontosság csökkenéséhez vezet az idő múlásával.

Mechanikai törékenység és telepítési gondozás
Bár rugalmas és könnyen telepíthető, a tekercs fizikai felépítése viszonylag kényes lehet. A túlzott hajlítás, nyújtás vagy mechanikai igénybevétel károsíthatja a tekercset vagy a szigetelést, ami befolyásolja a pontosságot. Továbbá, ha a tekercshurok nem zár megfelelően, a mérés nem lesz megbízható.

Korlátozott dinamikatartomány
A hagyományoshoz képest Az áramváltóknál a Rogowski tekercsek dinamikus tartománya alacsonyabb lehet, különösen a nagyon kicsi és nagyon nagy áramok pontos észlelésében. Teljesítményüket korlátozhatja az integrátor érzékenysége és a rendszer zajszintje.

Következtetés

A Rogowski tekercs továbbra is kiváló választás nagyáramú, széles frekvenciájú és nem intruzív váltóáram méréshez. Rugalmassága, könnyű kialakítása és lineáris válaszreakciója felbecsülhetetlen értékűvé teszi az energiafelügyeletben, az ipari rendszerekben és a kutatásban. Azonban hátrányai – beleértve az integrátor szükségességét, az alacsony frekvenciájú korlátozásokat és a lehetséges zajérzékenységet – azt jelentik, hogy a legjobb teljesítmény érdekében gondosan kell alkalmazni és kalibrálni. Az egyenáramú mérést, nagyon alacsony frekvenciákat vagy nagy pontosságot igénylő alkalmazásokban elektronikus kompenzáció nélkül a hagyományos áramváltók vagy Hall-effektus érzékelők alkalmasabbak lehetnek.