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罗氏线圈

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  • 发布时间:2013/9/23 17:17:58
  • 作者:AnyWay中国

罗氏线圈  罗氏线圈(Rogowski Coil),全称罗哥夫斯基线圈、或罗柯夫斯基线圈,由于罗氏线圈不含铁芯,也称空心线圈
  罗氏线圈是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路,就可以真实还原输入电流。该线圈具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和的特点,适用交流尤其是高频大电流测量。

 

螺丝线圈概述

罗氏线圈测量

  罗氏线圈(Rogowski Coil),全称罗哥夫斯基线圈、或罗柯夫斯基线圈,由于罗氏线圈不含铁芯,也称空心线圈。
  罗氏线圈是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路,就可以真实还原输入电流。该线圈具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和的特点,适用交流尤其是高频大电流测量。

 

 

 

罗氏线圈工作原理

  罗氏线圈是一种空心环形的线圈,包括线圈和骨架两个部分,骨架有柔性和硬性两种,柔性骨架的罗氏线圈也称柔性探头。罗氏线圈可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。其设计基本原理如图:

罗氏线圈原理


  罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场,强度为H,由安培环路定律得:
  ∮H·dl=I(t)
  由B=μH,e(t)=dΦ/dt,Ф=N∫B·dS,e(t)=M·di/dt,得:
  其截面为矩形时,互感系数M和自感系数L分别为:
  M=μ0Nhln(b/a)/2π
  L=μ0N^2hln(b/a)/2π
  上式中,H为线圈内部的磁场强度,B为线圈内部的磁感应强度,μ0为真空磁导率,N为线圈匝数,e(t)为线圈两端的感应电压,a, b分别为线圈横截面的内外径,h为截面高度。
由此可见,线圈一定时,M为定值,线圈的输出电压与di/dt成正比。也就是说,罗氏线圈的输出电压与被测电流的微分成正比,只要将其输出经过的积分器,即可得到与一次电流成正比的输出电压。

  根据电磁感应定律及安培环路定理,罗氏线圈输出感应电动势与一次电流变化率成正比。也就是其输出电压与电流的微分成正比,因此,采用微分的逆运算——积分可以将输出还原为与输入一次电流成正比的电压信号,通过测量该信号,可以更加直接的反映一次电流。

数字积分器

DT344数字变送器

  除了固定且已知频率的标准正弦波之外,测量时,罗哥夫斯基线圈需要与积分器配套使用。由于罗哥夫斯基线圈通常用于测量高频电流或大电流,测量环境具有较大的电磁干扰,应特别注意干扰对测量的影响。
  为了减小干扰的影响,优先选用数字量输出的积分器。数字量输出积分器在积分器内部即完成了线圈输出电压信号的积分及AD采样,并将AD采样结果以光纤为介质上传至二次仪表或上位机。可以有效避免传输过程中的损耗及干扰。使用时注意积分器与罗哥夫斯基线圈的模拟量连线尽可能短,并尽量采用屏蔽线。

  湖南银河电气有限公司研制的DT系列数字变送器内置积分器,可与罗氏线圈及WP4000变频功率分析仪配套测量各种频率的交流电流信号。DT数字变送器也可直接用于量程范围内的各类变频电量的测量,对于高电压、大电流的变频电量,可采用更大量程的SP系列变频功率传感器配合WP4000变频功率分析仪进行直接测量。


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