Котушка Роговського — це гнучкий перетворювач струму з повітряним сердечником, який широко використовується для вимірювання змінного струму, імпульсного струму та швидкого перехідного струму. На відміну від традиційних трансформаторів струму, побудованих навколо феромагнітних сердечників, він не містить магнітного сердечника, що усуває ефект насичення та дозволяє вимірювати надзвичайно великі значення струму. Його унікальна структура та принцип дії роблять його незамінним у силовій електроніці, випробуваннях під високою напругою та промисловому моніторингу живлення.
Фізично, а Котушка Роговського складається з безперервної обмотки тонкого дроту, рівномірно намотаного навколо немагнітної трубчастої форми. Обмотка утворює замкнутий контур, що оточує провідник, по якому проходить цільовий струм. Однією з важливих деталей конструкції є зворотний дріт, що проходить через центр трубки, щоб усунути паразитні електромагнітні перешкоди від зовнішніх магнітних полів. Вихід котушки не є прямим відображенням виміряного струму. Натомість він генерує напругу, пропорційну швидкості зміни струму, що проходить через закритий провідник.
Робоча теорія відповідає закону електромагнітної індукції Фарадея. Коли змінний струм протікає через центральний провідник, він створює змінне в часі магнітне поле, що оточує провідник. Цей магнітний потік пронизує обмотки котушки Роговського. Закон Фарадея стверджує, що індукована електрорушійна сила виникає на виводах котушки, математично визначена як (V = -M rac{di}{dt}). Тут M позначає взаємну індуктивність котушки, а di/dt позначає похідну за часом виміряного струму. Очевидно, що вихідна напруга котушки залежить від того, як швидко змінюється струм, а не від величини самого струму.
Оскільки вихідний сигнал є похідною від первинного струму, зовнішня схема формування сигналу має важливе значення. Схема інтегратора отримує напругу котушки та виконує математичне інтегрування. Після інтегрування вихідна напруга стає прямо пропорційною вихідному виміряному струму. Аналогові інтегратори є звичайними для вимірювань у реальному часі, тоді як цифрова інтеграція може бути реалізована в мікропроцесорах для цифрових систем збору даних.
Конструкція з повітряним сердечником має явні переваги. Без феромагнітного матеріалу магнітне насичення ніколи не відбувається, тому котушка може вловлювати величезні імпульсні струми без спотворень. Він також забезпечує відмінну лінійність і широку смугу пропускання, охоплюючи низькочастотні змінні сигнали до надшвидких блискавок або перехідних процесів. У той же час версії з гнучкою котушкою можна обертати навколо кабелів без від’єднання ланцюгів, що забезпечує зручне встановлення на місці.
Однак котушки Роговського мають обмеження. Вони не можуть точно виміряти чистий постійний струм, оскільки постійний постійний струм створює незмінне магнітне поле, яке створює нульову індуковану напругу. Крім того, котушка залишається чутливою до зовнішнього електромагнітного шуму, якщо виробничі стандарти є низькими. Для підтримки точності вимірювання необхідні належне екранування та точна симетрія обмотки.
Таким чином, котушка Роговського покладається на електромагнітну індукцію, щоб відчути зміну струму шляхом виявлення змінного магнітного потоку. У поєднанні з інтегратором він перетворює сигнал диференціальної напруги в придатний для використання показник струму. Завдяки широкій смузі пропускання, властивостям проти насичення та гнучкому монтажу, він продовжує залишатися кращим рішенням вимірювання струму для сучасних енергосистем.
