Mi a különbség az áramtranszformátor (CT) és a Rogowski tekercs között?

Az áramtranszformátorok (CT) és a Rogowski tekercsek az áramérzékelő eszközök két alapvető típusa, amelyeket széles körben használnak az elektromos mérési, védelmi és felügyeleti rendszerekben. Mindkettő ugyanazt a célt szolgálja – a váltakozó áram (AC) mérését –, de működési elveik, felépítésük és alkalmazásuk egészen más. A köztük lévő különbségek megértése segít a mérnököknek kiválasztani a megfelelő megoldást a pontosság, a költségek és a telepítési rugalmasság szempontjából.

1.
A működési elv Az áramváltó (CT) az elektromágneses indukció elvén működik. Egy primer tekercsből, egy mágneses magból és egy szekunder tekercsből áll. A primer tekercs viszi a mérendő áramot, a keletkező mágneses tér pedig arányos áramot indukál a szekunder tekercsben. A CT a nagy primer áramokat kisebb, szabványos szekunder árammá (általában 1A vagy 5A) alakítja át, amelyet mérőműszerek vagy védelmi relék biztonságosan használhatnak.

A A Rogowski tekercs viszont a kölcsönös induktivitás elvén működik vasmag használata nélkül. Ez lényegében egy légmagos tekercs, amely egy rugalmas, nem mágneses anyag köré tekeredett. Ha egy váltóáramú vezeték köré helyezzük, a változó mágneses tér arányos feszültséget indukál a tekercsben . változási sebességével (di/dt) az áram Egy elektronikus integrátor áramkör ezután ezt a feszültségjelet a tényleges áramerősséggel arányos jellé alakítja.

2. Felépítés és tervezés
A CT-k merev, zárt mágneses maggal rendelkező eszközök, amelyek jellemzően laminált vasból vagy ferrit anyagokból készülnek. Különböző kialakításúak lehetnek – rúd típusú, toroid vagy osztott magú – a telepítési igényektől függően. A CT-ket nagy pontosságú mérésekre tervezték, és gyakran rögzített méretekkel rendelkeznek.

Ezzel szemben a Rogowski tekercsek könnyűek, rugalmasak és mag nélküliek. Nyitható, kötélszerű kialakításuk lehetővé teszi, hogy könnyen felcsavarhatóak a nagy vagy szabálytalan alakú vezetékek köré, így ideálisak az utólagos felszerelésekhez. Mivel nem használnak ferromágneses anyagot, mentesek a telítési és hiszterézis hatásoktól, amelyek torzíthatják a hagyományos CT-k méréseit.

3. Mérési tartomány és linearitás
A CT-k mérési tartománya korlátozott a mágneses magtelítettség miatt. Ha az áram meghaladja a névleges kapacitást, a pontosság jelentősen csökken. Ezért a CT-ket körültekintően kell kiválasztani a rendszer aktuális minősítésének megfelelően.

A Rogowski tekercsek nagyon széles dinamikatartományt és kiváló linearitást kínálnak, mivel hiányzik belőlük a mágneses mag. Pontosan, torzítás nélkül képesek mérni mind a nagyon nagy, mind a nagyon alacsony áramokat. Ez alkalmassá teszi őket gyorsan változó vagy impulzusáramokkal járó alkalmazásokhoz, például teljesítményelektronikához, változtatható sebességű hajtásokhoz vagy tranziens elemzéshez.

4. Pontosság és frekvenciaválasz
A CT-k általában nagy pontosságot biztosítanak a névleges frekvencia- és áramtartományukon belül, így ideálisak az energiaellátó rendszerek mérésére és védelmére. Frekvenciaválaszuk azonban korlátozott, jellemzően 50 Hz-től néhány kHz-ig terjed.

A Rogowski tekercsek rendkívül széles frekvenciaátvitelt biztosítanak, néhány Hz-től több MHz-ig, lehetővé téve számukra tranziens, harmonikus és nagyfrekvenciás jelek rögzítését. Pontosságuk az integrátor áramkör stabilitásától és pontosságától függ.

5. Biztonság és telepítés
Mivel a CT-k másodlagos áramkörrel rendelkeznek, amely veszélyes feszültségeket generálhat, ha terhelés alatt megszakadnak, óvatosan kell bánni velük. A nem megfelelő használat a berendezés károsodásához vagy áramütéshez vezethet. A telepítés általában megköveteli az elsődleges vezeték leválasztását, hacsak nem osztott magos típust használnak.

A Rogowski tekercsek eleve biztonságosabbak, mivel nem tolakodnak be, és nincs közvetlen elektromos kapcsolatuk a vezetővel. Rugalmas kialakításuk gyors, biztonságos telepítést tesz lehetővé az áramellátás megszakítása nélkül.

6. Alkalmazások
A CT-ket főként áramelosztásban, energiamérésben, valamint alállomások, kapcsolóberendezések és transzformátorok védelmi relékében használják. Előnyben részesítik őket, ha szabványos frekvenciákon szükséges a pontosság.

A Rogowski tekercseket általában hordozható mérőrendszerekben, áramminőség-analizátorokban, harmonikus figyelésben és tranziens áramérzékelésben használják. Széles sávszélességük és egyszerű telepítésük ideálissá teszi őket ipari diagnosztikához és ideiglenes mérésekhez.

7. Összefoglalás
Összefoglalva, a CT-k robusztusak és precízek a hagyományos energiaellátó rendszerek állandósult állapotú mérésére, míg a Rogowski tekercsek rugalmasak, könnyűek és kiválóak a nagyfrekvenciás, széles tartományú vagy nem tolakodó alkalmazásokhoz. A kettő közötti választás a konkrét mérési követelményektől, a telepítési korlátoktól és a kívánt frekvenciamenettől függ.

Mindkét technológia kiegészíti egymást a modern elektromos rendszerekben, ahol a CT-k megbízható mérést és védelmet, a Rogowski tekercsek pedig fejlett diagnosztikai és felügyeleti képességeket biztosítanak.