Rogowski Coil คืออะไร: การออกแบบการทำงานและการใช้งาน

Rogowski Coil เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ใช้กันทั่วไปในการวัดค่า กระแสไฟ AC . เช่นเดียวกับอุปกรณ์อื่น ๆ เช่นแคลมป์มิเตอร์มัลติมิเตอร์ ฯลฯ ขดลวดนี้สามารถใช้วัดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับได้เช่นกัน ขดลวด Rogowski เป็นขดลวดขดลวดหรือลวดที่มีลักษณะคล้ายสปริงขนาดใหญ่ สปริงได้รับบาดเจ็บดังนั้นปลายด้านหนึ่งของสปริงจะถูกส่งกลับไปที่จุดเริ่มต้นผ่านส่วนกึ่งกลางของสปริง ด้วยสิ่งนี้ปลายทั้งสองของขดลวดจะมาสิ้นสุดที่เดียวกัน ขดลวดนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับวัดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับและทำงานตามแนวคิดของ กฎหมายของฟาราเดย์ ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

วงจร Rogowski Coil

ในวงจรขดลวดนี้ได้รับบาดเจ็บดังกล่าวโดยเริ่มต้นจากปลายด้านหนึ่งขดลวดจะได้รับบาดเจ็บเป็นรูปเกลียวและอีกด้านหนึ่งจะถูกดึงออกมาภายในช่องว่างกลวงของขดลวดที่มีรูปทรงเกลียวและปลายทั้งสองของขดลวด ฟอร์ม ณ จุดหนึ่ง

Rogowski คอยล์

Rogowski Coil Theory

ใช้วัดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ ทำงานบนแนวคิดของกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ ไม่ว่าจะวัดกระแสอะไรก็ตามที่ไหลเป็นเส้นลวดขดลวด Rogowski จะถูกวางไว้รอบ ๆ เส้นลวดโดยปิดทับเส้นลวด เนื่องจาก การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่ไหลในเส้นลวดซึ่งจะวัดได้ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในขดลวด Rogowski ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์

การออกแบบ Rogowski Coil

หลังจากการเหนี่ยวนำแรงเคลื่อนไฟฟ้าในขดลวด Rogowski สามารถวัดกระแสได้โดยใช้อุปกรณ์วัดเพิ่มเติมเช่นแคลมป์มิเตอร์ เรายังสามารถใช้ CRO เพื่อวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ขดลวด Rogowski ใน การออกแบบขดลวดของ Rogowski ขดลวดได้รับบาดเจ็บในรูปทรงเกลียวดังนั้นปลายทั้งสองข้างของขดลวดจะมาถึงจุดเดียวกัน จากนั้นขดลวดนี้จะพันรอบลวดเพื่อวัดกระแส

สูตร Rogowski Coil

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวด Rogowski ได้รับจาก

E = M * (ดิ / dt)

โดยที่ E คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำที่ปลายขดลวด Rogowski M คือการเหนี่ยวนำร่วมกันของขดลวดและ di / dt คืออัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด ควรสังเกตว่า M คือการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน แต่ไม่ใช่ การเหนี่ยวนำตนเอง . เมื่อเรากำลังพิจารณาการเหนี่ยวนำร่วมกันควรพิจารณาปัจจัยอื่น ๆ เช่นค่าคงที่การมีเพศสัมพันธ์การประชุมจุด ฯลฯ ด้วย

เมื่อวัดค่า E แล้วสามารถวัดกระแสได้โดยใช้วงจร RC พื้นฐานหรือแคลมป์มิเตอร์แบบธรรมดาซึ่งทำงานบนหลักการของกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์อีกครั้ง

หลักการทำงานของ Rogowski Coil

ดังแสดงในรูปขดลวดที่มีลักษณะเป็นเกลียวเป็นขดลวด ขดลวดทรงกระบอกเป็นตัวนำซึ่งจะวัดกระแสไฟฟ้า เมื่อขดลวดพันรอบตัวนำกระแสไฟฟ้าที่ไหลในตัวนำจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในขดลวดเนื่องจากกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับจำนวนรอบและการเหนี่ยวนำร่วมกันของขดลวด

หลักการทำงาน

emf วัดโดยใช้วงจร RC ดังแสดงในรูป วงจร RC ทำหน้าที่เป็นวงจรรวมในการวัดแรงดันไฟฟ้า เรายังสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าได้โดยตรงโดยใช้ CRO หรือแคลมป์มิเตอร์แบบธรรมดา

ผลของ Rogowski Coil Versus Hall

ในขดลวดกระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะต้องเป็น AC ตามธรรมชาติ เนื่องจากลักษณะการสลับกันจึงได้รับการกระจัดสัมพัทธ์ระหว่างขดลวดและสนามแม่เหล็ก นี่คือกฎพื้นฐานของหลักการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ แต่ถ้ากระแสที่ไหลเป็น DC ขดลวดจะไม่สามารถวัดกระแสได้ ในกรณีเช่นนี้แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในแกนกลางจะคงที่ตามธรรมชาติ

ดังนั้นในการวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบคงที่จึงใช้เซ็นเซอร์ตามเอฟเฟกต์ Hall โดยทั่วไปเซ็นเซอร์ Hall effects สามารถใช้ตรวจจับแรงเคลื่อนไฟฟ้าคงที่ได้ ดังนั้นในการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจึงใช้ขดลวดและใช้เซ็นเซอร์วัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงฮอลล์เอฟเฟกต์ หลักการทั้งสองนี้สามารถพบได้ในแคลมป์มิเตอร์ซึ่งวัดทั้งกระแส AC และ DC

การทดสอบ Rogowski Coil

ในกรณีที่มีข้อผิดพลาดใด ๆ ขดลวดสามารถทดสอบได้อย่างง่ายดายโดยวิธีการอิงอิมพีแดนซ์ สำหรับความผิดพลาดของวงจรเปิดใด ๆ อิมพีแดนซ์ที่วัดได้จะสูงมาก และสำหรับการลัดวงจรในขดลวดอิมพีแดนซ์ที่วัดได้จะต่ำมาก ดังนั้นขึ้นอยู่กับค่าอิมพีแดนซ์ประเภทของความผิดปกติและการทดสอบขดลวดสามารถทำได้

Rogowski Coil ความแม่นยำ

ขดลวดมีความแม่นยำสูงเนื่องจากวัดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับตามกฎหมายของฟาราเดย์ จะมีการสูญเสียเป็นนาทีเนื่องจากช่องว่างของอากาศระหว่างขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิซึ่งสามารถละเว้นได้

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีคือ

• มีความแม่นยำสูงและใช้งานง่าย
• วงจรที่วัดกระแสไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องถูกขัดจังหวะ
• ประสิทธิภาพสูงมาก

ข้อเสียคือ

• วัดกระแส AC เท่านั้น
• ต้องใช้วิธีการภายนอกสำหรับการวัดกระแสไฟฟ้า ขดลวดเองไม่สามารถวัดกระแสได้

การใช้งาน

เนื่องจากขดลวด Rogowski ใช้ในการวัดกระแส AC จึงมีการใช้งานมากมาย ใช้ในแคลมป์มิเตอร์มัลติมิเตอร์โพรบ CRO โพรบสัญญาณออสซิลโลสโคปจัดเก็บข้อมูลดิจิตอลเป็นต้น

ดังนั้นเราจึงได้เห็นหลักการดำเนินงานและการทำงานของ Rogowski คอยส์ . โดยทั่วไปจะใช้เพื่อวัดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น มันน่าสนใจที่จะทราบว่าขดลวดสามารถใช้วัดกระแสสลับในรูปแบบอื่น ๆ เช่นคลื่นสี่เหลี่ยมสี่เหลี่ยมคางหมู ฯลฯ ได้หรือไม่?