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羅哥夫斯基線圈 羅氏線圈的原理 _ 互感電流 _ 電磁感應

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2020-04-22

羅哥夫斯基線圈(Rogowski Coil)又稱羅柯夫斯基線圈、羅氏線圈或空心線圈。
羅氏線圈是一種交流電流傳(chuan) 感器,是一個(ge) 空心環形的線圈,有柔性和硬性兩(liang) 種,可以直接套在被測量的導體(ti) 上來測量交流電流。
羅氏線圈適用於(yu) 較寬頻率範圍內(nei) 的交流電流的測量,對導體(ti) 、尺寸都無特殊要求,具有較快的瞬間反應能力,廣泛應用在傳(chuan) 統的電流測量裝置如電流互感器無法使用的場合,用於(yu) 電流測量,尤其是高頻、大電流測量。

羅哥夫斯基線圈 羅氏線圈的原理 

中文名:羅哥夫斯基線圈
外文名:Rogowski Coil
組  成:線圈、積分器
別  名:羅氏線圈、空心線圈等

羅氏線圈是一種空心環形的線圈,可以直接套在被測量的導體(ti) 上。導體(ti) 中流過的交流電流會(hui) 在導體(ti) 周圍產(chan) 生一個(ge) 交替變化的磁場,從(cong) 而在線圈中感應出一個(ge) 與(yu) 電流變比成比例的交流電壓信號。線圈的輸出電壓Uout=Mdi/dt,這裏的M為(wei) 線圈的互感係數,而di/dt則為(wei) 電流對時間的變化率。
     羅氏線圈通過積分器將線圈輸出的電壓信號進行積分後得到一個(ge) 交流電壓信號,這個(ge) 電壓信號可以準確地再現被測量電流信號的波形。
     羅氏線圈及配套積分器是一種通用的電流測量係統,應用的場合很廣泛,它對被測電流的頻率、電流大小、導體(ti) 尺寸都無特殊要求。係統的輸出信號與(yu) 被測電流波形相位差小於(yu) 0.1°,可測量波形複雜的電流信號,如瞬態衝(chong) 擊電流。

羅氏線圈的工作原理 
     羅氏線圈電流測量係統一個(ge) 突出的特點就是線性度好。線圈不含磁飽和元件,在量程範闈內(nei) ,係統的輸出信號與(yu) 待測電流信號一直是線性的。而係統的量程大小不是由線性度決(jue) 定的,而是取決(jue) 於(yu) 最大擊穿電壓。積分器也是線性的,量程取決(jue) 於(yu) 本身的電氣特性。線性度好使得羅氏線圈非常容易標定,因為(wei) 係統可以使用常見的基準信號進行標定,標定後的係統在整個(ge) 量程範圍內(nei) 都是線性的,測量結果都是準確的。同時由於(yu) 線性度好,係統的量程可以隨意確定,瞬態反應能力突出。

羅氏線圈測量電流的理論依據是法拉第電磁感應定律和安培環路定律,當被測電流沿軸線通過羅氏線圈中心時,在環形繞組所包圍的體(ti) 積內(nei) 產(chan) 生相應變化的磁場,強度為(wei) H,由安培環路定律得:
∮H·dl=I(t)
由B=μH,e(t)=dΦ/dt,Ф=N∫B·dS,e(t)=M·di/dt,得:
其截麵為(wei) 矩形時,互感係數M和自感係數L分別為(wei) :
M=μ0Nhln(b/a)/2π
L=μ0N^2hln(b/a)/2π
上式中,H為(wei) 線圈內(nei) 部的磁場強度,B為(wei) 線圈內(nei) 部的磁感應強度,μ0為(wei) 真空磁導率,N為(wei) 線圈匝數,e(t)為(wei) 線圈兩(liang) 端的感應電壓,a, b分別為(wei) 線圈橫截麵的內(nei) 外徑,h為(wei) 截麵高度。
由此可見,線圈一定時,M為(wei) 定值,線圈的輸出電壓與(yu) di/dt成正比。也就是說,羅氏線圈的輸出電壓與(yu) 被測電流的微分成正比,隻要將其輸出經過的積分器,即可得到與(yu) 一次電流成正比的輸出電壓。

產(chan) 品特點
對於(yu) 高頻、大電流測量有獨特的優(you) 勢;
線性度好,標定容易,但是,用於(yu) 測量非正弦電流或未知頻率電流時,需要配置積分器使用;
可測量不規則導體(ti) ;
安裝方便,無須破壞導體(ti) ;
適用頻率從(cong) 0.1Hz到1MHz;
高頻角差小,低頻角差較大;
無二次開路危險;
維修簡單方便;

產(chan) 品配件

羅氏線圈的積分器及二次儀(yi) 

積分器及二次儀(yi) 表

除了固定且已知頻率的標準正弦波之外,測量時,羅哥夫斯基線圈需要與(yu) 積分器配套使用。由於(yu) 羅哥夫斯基線圈通常用於(yu) 測量高頻電流或大電流,測量環境具有較大的電磁幹擾,測量時需要特別注意。為(wei) 了減小幹擾的影響,優(you) 先選用數字量輸出的積分器。
數字量輸出積分器在積分器內(nei) 部即完成了羅哥夫斯基線圈輸出電壓信號的積分及AD采樣,並將AD采樣結果以光纖為(wei) 介質上傳(chuan) 至二次儀(yi) 表或上位機。可以有效避免傳(chuan) 輸過程中的損耗及幹擾。使用時注意積分器與(yu) 羅哥夫斯基線圈的模擬量連線盡可能短,並盡量采用屏蔽線。

Tags:羅氏線圈,互感電流,電磁感應  
責任編輯:admin
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