Rogowski Spule ist eine der am häufigsten verwendeten geräte für die messung von AC strom. Genau wie andere Geräte, wie Zangenmessgerät, Multimeter usw. Diese Spule kann auch verwendet werden, um Wechselstrom zu messen. Die Rogowski-Spule ist eine Art Spiralwicklung oder Draht, die einer großen Feder ähnelt. Die Feder ist so verwundet, dass ein Ende der Feder durch den Mittelteil der Feder zum Anfangsende zurückgeschickt wird. Damit kommen beide Enden der Spule zum gleichen Ende. Diese Spule wird hauptsächlich zur Messung von Wechselstromen verwendet und arbeitet nach dem Konzept des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion.
Rogowski-Spulenkreis
Bei diesem Spulenkreis ist er derart verwundet, dass von einem Ende ausgehend die Spule schraubenförmig verwundet wird und wieder das andere Ende innerhalb des Hohlspalts der schraubenförmigen Spule herausgeführt wird und sich beide Enden der Spule an einer Stelle bilden.
Rogowski Spule Theorie
Es ist verwendet zu messen AC ströme. Es arbeitet nach dem Konzept des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion. Für was auch immer der Strom gemessen werden soll, der in einem Draht fließt, wird die Rogowski-Spule um den Draht gelegt und bedeckt den Draht. Aufgrund der elektromagnetischen Induktion induziert der in dem zu messenden Draht fließende Strom eine EMK in der Rogowski-Spule nach dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion.
Nach der Induktion von EMK in der Rogowski-Spule kann der Strom mit einem weiteren Messgerät wie einer Messzange gemessen werden. Wir können sogar einen CRO verwenden, um diesen Strom und diese Spannung zu messen, die an der Rogowski-Spule induziert werden. In Rogowskis Spulendesign ist die Spule spiralförmig verwundet, so dass beide Enden der Spule an den gleichen Punkt kommen. Dann wird diese Spule um den Draht gewickelt, damit der Strom gemessen werden kann.
Rogowski-Spulenformel
Die in der Rogowski-Spule induzierte EMK ist gegeben durch
E= M * (di / dt)
Wobei E die an den Enden der Rogowski-Spule induzierte EMK ist, M die gegenseitige Induktivität der Spule ist und di / dt die Änderungsrate des Stroms durch die Spule ist. Es sollte beachtet werden, dass M die gegenseitige Induktivität ist, aber keine Selbstinduktivität. Wenn wir die gegenseitige Induktivität betrachten, andere Faktoren wie Kopplungskonstanten, Punktkonvention usw. sollte auch berücksichtigt werden.
Sobald der E gemessen ist, kann der Strom mit einer grundlegenden RC-Schaltung oder einer einfachen Zangenzange gemessen werden, die wiederum nach dem Prinzip des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion arbeitet.
Arbeitsprinzip der Rogowski-Spule
Wie in der Abbildung gezeigt, ist die spiralförmige Spule eine Spule. Die Zylinderspule ist der Leiter, für den der Strom gemessen werden soll. Wenn die Spule um den Leiter gewickelt ist, induziert der im Leiter fließende Strom aufgrund des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion eine EMK in der Spule. Die induzierte EMK hängt von der Anzahl der Windungen und der gegenseitigen Induktivität der Spule ab.
Die emk ist gemessen durch mit einem RC schaltung wie in der abbildung dargestellt. Die RC schaltung wirkt als integrator schaltung zu messen die spannung. Wir können die Spannung sogar direkt messen, indem wir einen CRO oder ein einfaches Zangenmessgerät verwenden.
Rogowski-Spule versus Hall-Effekt
In der Spule muss der gemessene Strom Wechselstrom sein. Aufgrund seiner alternierenden Natur wird eine relative Verschiebung zwischen der Spule und dem Magnetfeld erhalten. Dies ist das Grundgesetz des Faradayschen Induktionsprinzips. Aber wenn der fließende Strom Gleichstrom ist, kann die Spule den Strom nicht messen. In solchen Fällen wäre die im Kern induzierte EMK statischer Natur.
Um die statische EMK zu messen, werden Hall-Effekt-basierte Sensoren verwendet. Grundsätzlich können Hall-Effekt-Sensoren verwendet werden, um statische EMK zu detektieren. Daher wird zur Messung der Wechselspannung die Spule verwendet, und zur Messung der Gleichspannung werden Hall-Effektsensoren verwendet. Beide Prinzipien finden sich in der Zangenzange, die sowohl AC- als auch DC-Ströme misst.
Rogowski-Spulenprüfung
Im Fehlerfall kann die Spule einfach mit der impedanzbasierten Methode getestet werden. Bei Fehlern im offenen Stromkreis ist die gemessene Impedanz sehr hoch. Und für jeden Kurzschluss in der Wicklung ist die gemessene Impedanz sehr niedrig. Basierend auf dem Impedanzwert kann also die Art des Fehlers und die Prüfung der Spule durchgeführt werden.
Genauigkeit der Rogowski-Spule
Die Spule ist sehr genau, da sie den Wechselstrom basierend auf dem Faradayschen Gesetz misst. Es würde winzige Verluste aufgrund des Luftspalts zwischen der Primär- und Sekundärwicklung geben, die ignoriert werden können.
Vor- und Nachteile
Die Vorteile sind
- Es ist sehr genau und einfach zu bedienen.
- Die Schaltung, für die der Strom gemessen wird, muss nicht unterbrochen werden
- Effizient ist sehr hoch
Die Nachteile sind
- Es werden nur Wechselstromströme gemessen
- Externe Mittel zur Strommessung sind erforderlich. Die Spule selbst kann den Strom nicht messen
Anwendungen
Da die Rogowski-Spule zur Messung von Wechselstromströmen verwendet wird, hat sie zahlreiche Anwendungen. Es ist verwendet in clamp meter, multimeter, CRO sonden, Signal sonden, Digital speicher oszilloskope, etc.
Daher haben wir das Funktionsprinzip und die Funktionsweise von Rogowski-Spulen gesehen. Im Allgemeinen wird dies nur zur Messung von Wechselstromen verwendet. Es wäre interessant zu wissen, ob die Spule verwendet werden kann, um andere Formen von Wechselströmen wie eine Rechteckwelle, ein Trapez usw. zu messen?