Принцип действия катушки Роговского

Автор: Chief_Admins / Дата: пт, 12/01/2017 - 20:34 /

Обычные трансформаторы со стальным сердечником (ТТ) выполняются с номинальными вторичными токами 1 или 5 А и позволяют подключать нагрузку вторичной цепи в несколько Ом. Стандарт ANSI/IEEE C57.13™-2008 [2] определяет класс точности ТТ для условий установившегося режима и симметричного короткого замыкания. Класс точности коэффициента трансформации ТТ устанавливается ±10 % или лучше, при токах короткого замыкания в 20 раз превышающих номинальный ток ТТ и сопротивление вторичной цепи (максимальная нагрузка, которая может быть подключена ко вторичной цепи). ТТ разрабатываются в соответствии с этими требованиями. Но, если ток симметричного короткого замыкания превышает в 20 раз номинальный ток ТТ или если ток короткого замыкания меньше, но содержит постоянную составляющую (асимметричный ток), ТТ будет насыщаться. Вторичный поток будет искажаться, и среднеквадратичное значение тока снизится.

Традиционная катушка Роговского состоит из провода, намотанного на немагнитный сердечник (μr=1). Катушка затем размещается вокруг проводников, токи которых необходимо измерить. В новых разработках можно использовать печатные платы (PCB) с отпечатанными в плате витками (рисунок 1).

Катушка Роговского

Рис. 1: Катушка Роговского

Выходное напряжение пропорционально скорости изменения измеряемого тока как указано в формуле:

В этой формуле: М – взаимная индуктивность;μ0 – проницаемость воздуха; S – площадь попереч-
ного сечения сердечника; n – плотность витков.

Поскольку в катушке Роговского используется немагнитный сердечник, на который наматываются вторичные обмотки, взаимная связь между первичными и вторичными обмотками слаба. Из-за слабой связи, чтобы получить качественные датчики тока, при проектировании катушек Роговского необходимо учитывать два главных критерия:

1. Выходной сигнал катушки Роговского, не зависит от положения проводника внутри катушки, и

2. Близлежащие проводники, по которым протекают большие токи, оказывают минимальное воздействие на выходной сигнал катушки Роговского.

Чтобы выполнялся первый критерий, коэффициент взаимной индукции М должен быть постоянным для любого положения проводника внутри катушки. Это условие выполняется, если обмотки намотаны перпендикулярно средней линии m (пунктирная линия на рисунке 1) с постоянной плотностью витка n на сердечник с постоянной площадью поперченного сечения S. Тогда коэффициент взаимной индукции М определяется по формуле, приведенной выше.

Поскольку первичная и вторичная обмотки катушки Роговского слабо соединены, для снижения нежелательного влияния от близлежащих проводников, по которым протекают большие токи, катушки Роговского, выполняются с двумя электрическими контурами, включенными встречно. Это компенсирует электромагнитные поля, наводимые катушкой. Один или оба контура могут быть намотаны проводом. Если один контур выполнен как обмотка, то второй контур может быть создан, путем намотки провода через эту обмотку или около нее. Если оба контура выполнены как обмотки, то они должны быть намотаны в противоположных направлениях. Таким образом, выходное на- пряжение катушки Роговского, индуцированное токами от внутреннего проводника (проводников), удваивается.

<-- к содержанию

Высоковольтное оборудование (свыше 1000 В)

Читайте также: