로고스키 코일

Walter Rogowski의 이름을 딴 Rogowski 코일은 교류(AC) 또는 고속 전류 펄스를 측정하는 전기 장치입니다.때로는 나선형 와이어 코일로 구성되며, 리드선은 코일의 중심을 통해 다른 단으로 돌아가므로 두 단자가 코일의 동일한 단자에 있습니다.이 어프로치는, 「카운터-와이드 Rogowski」라고 불리기도 합니다.다른 접근법은 코일 내 정재파를 자극하지 않는 중심 여기의 장점을 가진 완전한 트로이드 형상을 사용합니다.그런 다음 전체 어셈블리를 전류를 측정할 직선 도체로 감쌉니다.금속(아이언) 코어는 없다.권선 밀도, 코일의 직경 및 권선의 강성은 외부 장에 대한 내성과 측정된 ^[1][2][3]도체의 위치에 대한 낮은 민감도를 유지하는 데 매우 중요합니다.

코일에 유도되는 전압은 직선 도체 전류의 변화율(파생)에 비례하므로 Rogowski 코일의 출력은 일반적으로 전기(또는 전자) 통합 회로에 연결되어 전류에 비례하는 출력 신호를 제공합니다.아날로그-디지털 변환기가 내장된 싱글칩 신호 프로세서가 이러한 목적으로 ^[2]자주 사용됩니다.또한 ^[1]출력과 병렬로 낮은 인덕턴스 저항을 배치하여 "자기 집적"(예: 외부 회로 없음)으로 만들 수도 있습니다.이 접근법은 또한 감지 회로의 노이즈 내성을 더욱 높입니다.

이점

이 유형의 코일은 다른 유형의 변류기에 비해 이점이 있습니다.

• 두 번째 단자는 트로이드 코어(일반적으로 플라스틱 또는 고무 튜브)의 중심을 통과하여 첫 번째 단자를 따라 연결되기 때문에 폐쇄 루프가 아닙니다.이를 통해 코일은 개방적이고 유연하여 방해 없이 활선 도체를 감쌀 수 있습니다.그러나 이 경우 측정된 도체의 위치가 중요합니다.유연한 센서를 사용하면 정확도에 대한 위치의 영향이 1~3%에 이르는 것으로 나타났습니다.또 다른 기술은 정확한 잠금 ^[3]메커니즘이 있는 두 개의 단단한 권선 반쪽을 사용합니다.
• 인덕턴스가 낮기 때문에 몇 ^[4]나노초까지 빠르게 변화하는 전류에 응답할 수 있습니다.
• 포화시킬 철심이 없어 송전, 용접, 펄스 전력 ^[4]등 큰 전류를 흘려도 선형성이 높다.또한 이러한 선형성을 통해 훨씬 작은 기준 ^[2]전류를 사용하여 고전류 Rogowski 코일을 교정할 수 있습니다.
• 2차 ^[4]권선이 열릴 위험이 없습니다.
• 건설 ^[4]비용 절감.
• 온도 보정은 간단합니다.^[2]
• 더 큰 전류의 경우 기존 전류 변압기는 출력 전류를 일정하게 유지하기 위해 2차 턴 횟수를 늘려야 합니다.따라서 대전류용 Rogowski 코일은 등가 정격 ^[5]변류기보다 작습니다.

단점들

이 유형의 코일은 다른 유형의 변류기에 비해 몇 가지 단점도 있습니다.

• 전류 파형을 얻으려면 코일의 출력이 적분기 회로를 통과해야 합니다.인테그레이터 회로에는 일반적으로 3~24Vdc의 전력이 필요하며, 많은 상용 센서가 이를 ^[6]배터리에서 얻습니다.
• 기존의 스플릿코어 변류기에서는 인테그레이터 회로가 필요 없습니다.인테그레이터는 손실성이 높기 때문에 Rogowski 코일은 DC에 대한 응답이 없으며 기존의 변류기도 마찬가지입니다(DC에 대한 Néel 효과 코일 참조).그러나 주파수 성분이 1Hz ^[3]이하인 경우 매우 느리게 변화하는 전류를 측정할 수 있습니다.

적용들

Rogowski 코일은 정밀 용접 시스템, 아크 용해로 또는 전자파 발사대에서 전류 모니터링에 사용됩니다.또한 발전기의 단락 테스트 및 발전소의 보호 시스템에서 센서로 사용됩니다.또 다른 사용 분야는 ^[6]높은 선형성으로 인해 고조파 전류 함량을 측정하는 것입니다.

공식

Rogowski 코일에 의해 생성되는 전압은

${\displaystyle v(t)=frac {-AN\mu _{0}}{l}}{\frac {dI(t)}{dt}},$

어디에

• ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle =}$ ${\displaystyle {}^{}}$ ${\displaystyle {r\mathrm{}}^{}}$2 { $style$ A = \$pi$ r^ {2$}$}는$$ 작은 루프 중 하나의 영역입니다.
• $(디스플레이 스타일$ N$)$은 회전수입니다.
• ${\displaystyle l}$ ${\displaystyle =}$ ${\displaystyle 2}$ ${\displaystyle \mu }$ R$${$displaystyle$ l$=2\pi$ R$}$은 권선의 길이(링의 둘레)이다.
• ${\displaystyle \frac{d}{}}$I (${\displaystyle \frac{t}{}}$ ) ${\displaystyle \frac{}{}}$ ${\displaystyle \frac{t}{}}${$display$ { $dI ( t$ ) } { $dt$}는$$ 루프를 통과하는 전류의 변화율입니다.
• ${\displaystyle {\mu \mathrm{}}_{}}$ 0 $=$ ${\displaystyle \mathrm{4\mu }}$ ${\displaystyle \times }$ ${\displaystyle {10}^{}}$- $({$스타일 \$mu _${0}=$4\pi$ \$times$ 10$^{-$$})$ V·s/(A·m)는 자기 상수이다.
• $R {\displaystyle$ R$}$은 트로이드의 주요 반지름입니다.
• $\displaystyle$r은 마이너$$ 반지름입니다.

이 공식은 회전의 간격이 균등하고 이러한 회전은 코일 자체의 반지름에 비해 작다고 가정합니다.

Rogowski 코일의 출력은 와이어 전류의 도함수에 비례합니다.출력은 와이어의 전류에 비례하도록 통합되는 경우가 많습니다.

${\displaystyle V_{\text{out}}=\int v,dt=blac {-AN\mu _{0}}{l}}I(t)+C_{\text{integration}}.}$

실제로 계측기는 가장 낮은 관심 주파수보다 훨씬 적은 시간 상수를 가진 손실 적분기를 사용합니다.손실 적분기는 오프셋 전압의 영향을 줄이고 적분 상수를 0으로 설정합니다.

고주파에서는 Rogowski 코일의 인덕턴스가 출력을 감소시킵니다.

트로이드의^[7] 인덕턴스는

${\displaystyle L=\mu _{0}N^{2}\left(R-{\sqrt {R^{2}-r^{2}}\오른쪽).}$

유사한 디바이스

1887년 ^[8]브리스톨 대학의 Arthur Prince Chattock에 의해 Rogowski 코일과 유사한 장치가 설명되었습니다.채톡은 전류를 측정하는 대신 자기장을 측정하는 데 사용했어요.최종적인 설명은 Walter Rogowski와 W.에 의해 제시되었다.1912년 ^[9]스타인하우스.

최근에는 로고스키 코일의 원리에 기초한 저비용 전류 센서가 개발되었습니다.^[10]이러한 센서는 Rogowski 코일의 원리를 공유하며, 자기 코어가 없는 변압기를 사용하여 전류의 변화율을 측정합니다.기존의 Rogowski 코일과의 차이점은 센서는 트로이덜 코일이 아닌 평면 코일을 사용하여 제조할 수 있다는 것입니다.센서의 측정 영역 외부에 있는 도체의 영향을 배제하기 위해 이러한 평면 Rogowski 전류 센서는 트로이덜 형상 대신 동심 코일 형상을 사용하여 외부 필드에 대한 응답을 제한합니다.평판 Rogowski 전류 센서의 주요 장점은 저비용 프린트 회로 기판 제조를 사용하여 정확도에 필요한 코일 권선 정밀도를 달성할 수 있다는 것입니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 자기장 대신 전기장에서 에너지를 얻는 장치인 Balisor
• 현재의
• 변류기
• 전자제품 색인
• 펄스 전력
• 트로이덜 인덕터 및 변압기
• 전류 감지

레퍼런스

외부 링크

• Rogowski 코일 2009-09-20 웨이백 머신에 보관, 과도 전류 측정에 Rogowski 코일 사용, 웨이백 머신에 보관 2016-03-04, Rocoil Ltd 작동 원리 2016-03-04 웨이백 머신에 보관
• Rogowski 코일 설계, PAC World, 2007년 가을, 보호 릴레이 애플리케이션
• 이 원리를 이용한 소형 광대역 전류 프로브 센서
• PEM UK 로고스키 전류 변환기 이론
• Rogowski 코일 전류 감지 기술의 개요