Rogovskio ritės – sandara ir veikimo principas

Dėl savo bešerdės konstrukcijos ir plataus pralaidumo Rogovskio ritės tampa vis populiaresne alternatyva klasikiniams transformatoriams ar Holo jutikliams. Šiame straipsnyje pristatome jų veikimo principą, praktinį pritaikymą ir palyginame jas su kitomis matavimo technologijomis.

Kas yra Rogovskio ritė?

Rogovskio ritė yra bešerdis srovės keitiklis, naudojamas kintamajai srovei (AC) matuoti. Jis veikia elektromagnetinės indukcijos principu – matuoja tekančios srovės sukuriamą kintamąjį magnetinį srautą, indukuodamas įtampą, proporcingą jos pokyčiui laikui bėgant (dI/dt).

Rogovskio ričių pritaikymas

Rogovskio ritės plačiai naudojamos:

• elektros energijos srityje (tinklo stebėjimas, elektros energijos kokybės analizė),
• pramoninės automatikos srityje (pavarų valdymas, variklių paleidimas),
• matavimo prietaisuose ir tinklo parametrų registratoriuose,
• atsinaujinančios energijos įrenginiuose (fotovoltinės, turbinos, vėjo energija),
• elektromobilumo srityje (įkroviklių stebėjimas, elektromobilių infrastruktūra),
• moksliniuose tyrimuose ir laboratoriniuose impulsinių srovių matavimuose.

Rogovskio ritės konstrukcija

Ritė susideda iš lanksčios varinės apvijos, spirališkai apvyniotos aplink plastikinę šerdį (neferomagnetinę), suformuotos į žiedo arba atviros kilpos formą. Ji neturi feromagnetinės šerdies, todėl nėra soties ir histerezės problemos.

Rogovskio ritės veikimo principas

Rogovskio ritė veikia Faradėjaus indukcijos dėsnio principu: kintantis magnetinis laukas, kurį sukelia srovės tekėjimas laidininke, kurį apgaubia rite, jame indukuoja įtampą. Ši įtampa yra proporcinga srovės išvestinei laiko atžvilgiu:

*kur M yra ritės abipusis induktyvumas laidininko atžvilgiu.

Norint gauti momentinę srovės vertę, signalas iš ritės turi būti integruotas į matavimo grandinę (analoginę arba skaitmeninę). Pagrindiniai veikimo reiškiniai:

• elektromagnetinė indukcija (Faradėjaus dėsnis),
• superpozicijos principas (daugialaidėms matavimo sistemoms),
• nėra magnetinio ryšio su šerdimi (nėra prisotinimo efekto).

Kodėl PEM ritės yra rinkos lyderės?

Rogowski ritės iš PEM (Power Electronic Measurements Ltd) laikomos vienais tiksliausių ir stabiliausių sprendimų rinkoje. Jau daugiau nei 30 metų įmonė specializuojasi išskirtinai Rogowski ričių technologijoje, kurdama įvairius novatoriškus sprendimus:

RCT – pramoninės Rogowski ritės tinklo stebėjimui

RCT serija yra sprendimas, skirtas naudoti pramoninėje aplinkoje. Jis siūlo:

• atitiktį pramonės standartams,
• montavimą ant DIN bėgelio (lengvą integravimą į skirstomąją skydą),
• skaitmeninį ryšį per „Modbus RTU“ sąsają, leidžiantį nuotoliniu būdu stebėti parametrus.

CWT – plačiajuosčio ryšio ritės laboratorinėms ir galios elektronikos reikmėms

CWT serijoje yra tikslūs zondai su plačiu dažnių diapazonu – nuo ​​žemo iki labai aukšto:

• galimi LF (žemo dažnio) ir HF (aukšto dažnio) variantai,
• dažnių juostos plotis iki 30 MHz,
• galimybė pasirinkti išorinį arba integruotą integratorių.

CWT Mini / CWT UltraMini – miniatiūriniai zondai vietiniam matavimui

Sukurti reikliausioms, kompaktiškiausioms sistemoms, CWT Mini ir UltraMini zondai leidžia:

• novatoriškai matuoti kiauryminius komponentus (THT),
• saugūs ir tikslūs puslaidininkinių sistemų (pvz., MOSFET, IGBT, SiC, GaN) matavimai,
• montavimas labai ribotoje erdvėje – pvz., tiesiai ant spausdintinių plokščių.

Kodėl PEM ritės?

PEM sprendimai išsiskiria iš konkurentų dėl unikalių konstrukcijos ypatybių ir konstrukcijos kokybės:

• Matavimo tikslumas iki ±0,1 %, pasiekiamas individualiai kalibruojant kiekvieną ritę.
• Nėra feromagnetinės šerdies, todėl nėra magnetinio sodrumo ir histerezės reiškinių problemos.
• Platus dažnių juostos plotis – iki 30 MHz, priklausomai nuo modelio.
• Matuoja sroves nuo kelių miliamperų iki šimtų kiloamperų, ​​įskaitant impulsines ir interferencines (HF).
• Lanksti mechaninė konstrukcija – ritės yra lengvos, lanksčios ir dažnai nuimamas.
• Atitiktis tarptautiniams standartams, įskaitant IEC 61010 ir IEC 61869, garantuoja saugumą ir patikimumą.

Palyginimas su kitais srovės matavimo metodais

Inžinerijos praktikoje srovei matuoti naudojamos įvairios technologijos, kiekviena iš jų turi savo stipriųjų ir silpnųjų pusių. Rogovskio ritė išsiskiria dėl savo unikalios konstrukcijos ir savybių. Štai kaip ji lyginama su kitais sprendimais:

Rogovskio ritė

Tai bešerdis srovės keitiklis, idealiai tinkantis kintamosioms ir impulsinėms srovėms matuoti. Didžiausi jo privalumai:

• nėra prisotinimo (nes jame nėra feromagnetinės šerdies),
• labai platus pralaidumas, iki kelių dešimčių megahercų,
• lengvas ir lankstus — galima montuoti net sunkiai pasiekiamose vietose,
• saugus, bekontaktis matavimas (galvaninė izoliacija).

Pagrindinis apribojimas: neleidžia tiesiogiai matuoti nuolatinės srovės komponento, o gautam įtampos signalui reikalingas integravimas (analoginis arba skaitmeninis), o tai gali padidinti matavimo sistemos sudėtingumą.

Srovės transformatorius (CT)

Tai tradicinis sprendimas, daugiausia naudojamas energetikos pramonėje ir kintamosios srovės matavimo sistemose. Pagrindiniai privalumai:

• paprasta konstrukcija ir patikimumas,
• geras tikslumas esant tinklo dažniams (50/60 Hz),
• maža kaina ir platus prieinamumas.

Apribojimai apima šerdies persotinimo galimybę esant didelėms srovėms, ribotą pralaidumą (paprastai nuo kelių šimtų Hz iki kelių kHz) ir didesnius matmenis bei svorį.

Šuntas (matavimo rezistorius – šuntas)

Šuntas yra tikslusis rezistorius, kurio įtampos kritimas naudojamas srovės vertei apskaičiuoti. Jo privalumai:

• matuoja tiek nuolatinę, tiek kintamąją srovę,
• labai gerą tikslumą esant mažoms srovėms,
• tiesioginę integraciją su matavimo elektronika.

Trūkumas yra tas, kad šuntas turi būti įtrauktas į srovės grandinę, o tai reiškia galvaninės izoliacijos trūkumą, šiluminių nuostolių riziką ir perkaitimo galimybę esant didelėms srovėms.

Hollo efekto jutiklis

Hollo efekto jutikliai naudoja Holo efektą srovės generuojamam magnetiniam laukui matuoti, todėl galima matuoti tiek nuolatinę, tiek kintamąją srovę. Papildomi privalumai:

• visiška galvaninė izoliacija,
• kompaktiška forma,
• lengva integracija su skaitmeninėmis sistemomis.

Pagrindiniai trūkumai yra mažesnis tikslumas, palyginti su šuntais ar Rogovskio ritėmis, jautrumas temperatūrai ir apribojimai matuojant aukšto dažnio signalus.

Santrauka

Rogovskio ritė geriausiai veiks ten, kur reikia:

• didelių srovių matavimas (impulsinių arba kintamųjų),
• platus matavimo pralaidumas,
• lengvas, lankstus ir bekontaktis montavimas,
• nėra problemų dėl prisotinimo ar histerezės.

Jei reikia nuolatinės srovės matavimo, didelio tikslumo žemame diapazone arba sistemos paprastumo, verta apsvarstyti ir kitas technologijas – kiekviena jų turi savo vietą konkrečiose srityse.

Rogovskio ritės yra srovės keitikliai, kurie dėl savo bešerdės konstrukcijos, plataus pralaidumo ir didelio mechaninio lankstumo idealiai tinka sudėtingoms matavimo reikmėms. Dėl gebėjimo tiksliai atkurti greitai kintančias sroves, nesotumo nebuvimo ir atsparumo elektromagnetiniams trukdžiams jos yra idealus pasirinkimas tokiose srityse kaip: galios elektronika, pramoninė automatika, moksliniai tyrimai, atsinaujinančios energijos sistemos ir elektromobilumas.

Nors jos nėra universalus sprendimas (pvz., jos tiesiogiai nematuoja nuolatinės srovės), daugeliu atvejų jos pranoksta tradicinius srovės transformatorius, šuntus ar Holo jutiklius – ypač ten, kur svarbi dinamika, saugumas ir paprastas montavimas.

Renkantis tinkamą matavimo technologiją, visada reikia atsižvelgti į matuojamų signalų charakteristikas ir veikimo aplinką – ​​o Rogovskio ritė gali būti trūkstama grandis šiuolaikinėje matavimo grandinėje.