标签: 罗氏线圈

近年来，随着现代高压、超高压输电网络的建立，电力系统正朝着大容量、高压大电流方向开展，而用于电流丈量的传统的电磁式电流互感器已无法满足其请求，在大电流下死心磁路下易饱和，对丈量结果产生较大的误差。而罗氏线圈互感器，具有丈量范围宽、精度高、无磁饱和、体积小等优点，正逐渐取代传统的电磁式电流互感器，在电力系统中具有宽广的应用前景。 下面prbtek介绍基于罗氏线圈的电流变送器的设计，对电网中的大交流电流停止实时丈量，该变送器采用XTR115芯片将罗氏线圈产生的电压信号转换电流信号，输出DC4～20mA电流信号。 工作原理及设计 罗氏线圈是将导线平均的密绕在环形截面非磁性骨架上而构成的空心电感线圈，采用罗氏线圈作为电网中电流丈量的传感头，让通有大电流的导线垂直穿过线圈的中心，产生电磁感应，从而感应出被测电流大小的电压信号。将罗氏线圈产生的电压信号接入到信号调理模块上，停止信号处置，输收工业规范信号DC4-20mA。框架图如图1所示。 基于罗氏线圈的电流变送器设计与应用 信号调理电路 信号调理电路完成对输入信号的隔离输入，包括信号滤波、整流电路以及信号积分电路。该电路主要是对罗氏线圈感应输出的电压信号经过RC滤波，再经过电阻分压后接入到采用双电源运放芯片的输入脚上，采用运算放大器构成近似积分器，合理选择选择器件参数，可以保证传感器的丈量灵活度、精度和信号响应带宽。 真有效值转换电路 真有效值转换电路完成电路中AC/DC真有效值转换，将输入的交流信号经过真有效值芯片转化为真有效值的直流电压，可以准确丈量各种电压波形的有效值，而不用思索被测波形的参数以及失真。如图2所示：电路中，Ui信号经过电容C5隔直后输入到真有效值芯片中，其中电容C8，C9的作用是滤掉该电路中的高频干扰，采用双电源工作方式，满足真有效值的工作请求。 基于罗氏线圈的电流变送器设计与应用 放大电路 放大电路的作用是将真有效值转换电路输出的电压信号经过RC滤波电路后停止恰当的放大，采用运放芯片，在满足零点输出功耗请求的同时，调理电路中的放大参数，使电路输出能到达满度额定值。 信号输出电路 信号输出电路主要采用TI公司消费的精细电流变送芯片XTR115，其具有精度高，芯片功耗小以及非线性误差小等优点，内部产生2.5V基准电压，且内部带有+5V的精细稳压器，能够给外部电路(例如电路中的放大器)单独供电，从而简化了外部电源的设计，如图3所示电路。 采用XTR115芯片设计，要严厉控制电流的功耗，保证该变送器本身耗电(包括传感器在内的全部电路)不大于3.5mA，在XTR115前置调零电路，作为变送器的零点调理，使变送器保证零点输出4mA。 抗干扰措施 电流变送器运用电流信号作为传输信号，有较高的抗干扰才能，但由于传输间隔较远，加上工业现场的复杂性，在设计上还要思索电气隔离，抗干扰措施。 罗氏线圈变送器采用电源隔离模块，降低纹波干扰，进步系统牢靠性，与此同时，在电源输入端串入一只二极管，停止反极性维护；线路板设计时留意电子器件的规划布线，以减少干扰信号。 以上为普科科技PRBTEK为您分享的罗氏线圈的电流变送器设计与应用，PRBTEK为用户提供多型号的PEM CWT罗氏线圈,适用于在0.1Hz-50MHz，PEM CWT系列罗氏线圈测量范围300mA-数百KA交流电流。PEM CWT系列罗氏线圈主要有:CWT、CWT Mini、CWT MiniHF、CWT Mini 50HF、 CWT Ultra Mini，CWT LF等产品。

罗氏线圈是一种交流电流传感器，是一个空心环形的线圈，有柔性和硬性两种，可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。 罗氏线圈适用于较宽频率范围内的交流电流的测量，对导体、尺寸都无特殊要求，具有较快的瞬间反应能力，广泛应用在传统的电流测量装置如电流互感器无法使用的场合，用于电流测量，尤其是高频、大电流测量。 下面由普科科技PRBTEK为大家介绍罗氏线圈波形测量中选择Q值的重要作用： 1. 参数Q Q值是表征转移电荷量能力的参数，在罗氏线圈中也可解释为线圈达到磁饱和前能够装载的电荷量能力。Q值的单位是库仑（C）也可是安秒积（A•s），在计算中我们通常使用安秒积（A•s）这个单位，更直观便于运算。 2. Q值计算方法 从定义上看，Q就是电流安培乘以秒，从电流示波图上看是电流波形包裹的面积，我们以10/350μs波形为例。 此波形的包裹面积可以近似看作三角形面积，底*高*0.5，标准10/350μs波形应该在1ms处归零，所以近似地上图的Q=49.7*10E3*1.0*10E-3*0.5=47.9*0.5=24.9（A•s）。 所以在有些标准里10/350μs的Q=0.5Ipeak。推广到所有波形，只要找到该波形的近似三角形的底（归零点）和高（峰值）除以二，就可以算出Q。 3、罗氏线圈的Q值选用 每只罗氏线圈会给出一个Q值 4. 超出罗氏线圈Q值的波形表现 如果被测波形超出了罗氏线圈自身转移电荷量Q的能力，将会出现磁芯饱和的现象。如下图: 波形超过线圈自身的Q值能力出现拐点归零 该波形在680μs左右出现拐点并快速归零，证明此时线圈达到磁饱和。如果线圈磁饱和，会出现磁芯磁化现象，那么随后即使在Q值能力内的测试也会有可能持续出现次饱和的现象，如下图，这是在磁饱后，降低峰值，原本在能力内的波形也持续地饱和。 降低峰值到Q能力内，波形依然显示饱和 所以，我们给出一个解决方案：只要进行一次小幅值反向冲击电流，即可将磁化的磁芯消磁，测量恢复正常。 首先，对雷电流的采样峰值是非常简单的技术了，使用分流器、偏振器、磁互感等都可以准确测量，但是研究自然雷电，更重要的是对波形的研究，也就是对雷电电荷能量的研究。 那么如何判断波形是不是真实的雷电波，是不是有畸变呢？按以下两步： 第一步放大波形，进行Q值计算，如果得出采集到的电流波Q值约等于所用线圈的转移电荷量能力Q那么我们可以判断该波形存疑，进行第二步排查。 这里说一下在没有计算机软件的情况下，异形波Q的计算方法。 波形的面积分割 我们可以按几何分割的方法进行异形平面面积分割计算，如图，我们可以将其分割成A、B、C三部分分别计算后相加。如何不规则的波形都可以分割成许多规则的几何形状进行面积计算，也就是简单的积分。 第二步看是否在波尾有拐点并快速归零，如上一节展示的波形。因为在电流波尾阶段，是一个放电过程，放电通道阻抗没有大的变化时，是不可能突变的。 如果以上两步都达到了肯定的答案，那么该波形判定为畸变，不可采纳，需要更换罗氏线圈。 以上是PRBTEK为您分享的罗氏线圈波形测量中选择Q值的重要作用，罗氏线圈可一般运用于继电保护装置，可控硅整流，直流变频变速，电阻焊机等数据信号比较严重崎变及其加热炉、短路故障检测、雷击数据信号收集等大电流量的场所。罗氏线圈具备检测范围宽，高精度，平稳靠谱，回应频段宽，另外具备精确测量和继电保护装置作用，体型小、重量较轻、安全性且合乎环境保护规定。 普科科技PRBTEK致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、逻辑探头、功率探头和光探头等，满足客户多样化测试需求，库存充足，价格合理。详情访问官网www.prbtek.com

罗氏线圈在有源滤波中有哪些应用呢？ 非线性负荷在电网中的广泛应用带来了一系列谐波问题。 谐波的主要危害包括： 增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电、用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损耗； 造成无功补偿电容器谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过流或过电压而损坏或无法投入运行； 谐波会改变保护继电器的动作特性，引起继电保护设施的误动作，导致继电保护等自动装置的紊乱。 为了消除或减少电网中的谐波，人们提出了无源滤波和有源滤波的解决方案。无源滤波(FC)主要利用阻容元件的LC谐振特性，在系统中针对特定频率形成低阻通道。这种低电阻通道与系统阻抗形成分流关系，允许谐波成分流经滤波系统对系统进行滤波。有源滤波(APF)利用现代电力电子器件，主动产生与系统谐波同幅反相的谐波，从而“抵消”系统产生的谐波。 有源滤波器的原理图可以看出，测量负载电流并输入电流跟踪控制电路是有源滤波器的关键环节，测量精度和响应时间将直接影响滤波效果。 工程问题 有源滤波器的应用行业包括电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商场写字楼、精密电子企业、机场/港口供电系统、医疗机构等。负载电流从几百安培到几千安培不等。通常情况下，滤波器制造商使用传统CT测量负载电流，但由于现场条件不同，面临不同的困难。 在改造工程中，由于母线或电缆已经安装，使用穿芯ct时必须进行大量的拆装工作； 有的开关柜内部空间狭小，母线间距刚好符合绝缘要求，CT尺寸大于间隙，安装困难。或者CT尺寸合适，但工程师现场施工难度很大； 公共汽车的大小和形状差异很大。不同的项目需要采购不同尺寸的CT，给采购工作带来很多困难。有些项目甚至要定制CT，不仅成本高，还可能影响工期； 有些项目刚开始的时候负荷很小，随着时间的发展负荷逐渐增大。如果选择小范围的ct，后期由于饱和问题需要更换CT。如果一开始选择大范围的CT，那么一开始电流就很小，会影响测量精度和滤波效果。 罗氏线圈（Rogowski Coil），全称罗哥夫斯基线圈，由于罗氏线圈不含铁芯，也称空心线圈。 罗氏线圈是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。 Rogowski Coil线圈无铁磁材料，无磁滞效应，相位误差几乎为零；没有磁饱和现象，所以测量范围可以从几安培到几百千安培的电流；结构简单，与被测电流无直接电路连接。响应频率带宽为0.1Hz-1MHz。与传统的铁芯变压器相比，罗果夫斯基线圈具有测量范围宽、精度高、稳定可靠、响应频率宽、测量和继电保护功能强、体积小、重量轻、安全环保等优点。 罗氏线圈可用于继电保护、可控硅、变频调速、电阻焊等信号畸变严重、电流大的场合，如电炉、短路试验、雷电信号采集等。 罗氏线圈无磁芯，二次输出为小电压信号，易于转换为数字信号，非常符合未来产品环保化、数字化的技术趋势，未来将在越来越多的应用中取代传统CT产品。 以上内容由普科科技PRBTEK整理，公司致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、逻辑探头、功率探头和光探头等，满足客户多样化测试需求，库存充足，价格合理。详情访问官网www.prbtek.com

柔性电流探头，即罗氏线圈。它是一种交流电流传感器，由一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈和积分器构成，输出信号是电流对时间的微分，可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。 电流互感器，CT即：current transformer ，电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器(以下简称电流互感器)。它是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器，由闭合的铁心和绕组组成。 二、共同点和区别 1、共同点： ①测量范围广，安全系数高，都可以测交流电流。 ②安装方便，可定制。 ③广泛应用于研发实验室、高校、电网监控、工业检测、生产线等。 2、区别： ①柔性电流探头只可以测试交流电流或者脉冲直流电流。 ②柔性电流探头操作更方便灵活，采用的是插拔式。 ③柔性电流探头广泛应用于高频电流、持续大电流测量领域。 ④柔性电流探头基本不会烧坏，不会带高压电。 ⑤电流互感器精度更高，抗干扰能力强。 三、选型 1、持续直流电流测量，选择电流互感器。 2、有高频交流信号（数百kHz）或者脉冲直流信号（微秒级），选择柔性电流探头更好。 3、测试环境如果是有特殊要求（比如狭窄空间），电流互感器不能满足的时候，可以考虑柔性电流探头。 以上内容由普科科技PRBTEK整理，如您在选型过程中有什么问题，咨询普科科技PRBTEK官网www.prbtek.com

柔性电流探头 ，即罗氏线圈。它是一种交流电流传感器，由一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈和积分器构成，输出信号是电流对时间的微分，可以直接套在被测量的导体上来测量交流电流。广泛应用于研发实验室、高校、电网监控、工业检测、生产线等，那么，如何选择一款合适的柔性电流探头呢？哪些指标是必须要关注的呢？今天普科科技（PRBTEK）给大家分享一下： 1. 带宽 柔性电流探头 是交流探头，只能测量交流，带宽有低频截止点(-3dB 点)fL 和高频截止点(-3dB点)fH。如下图：（-3dB 点：是指实际幅度的70.7%位置） 选择探头时就要考虑探头的高频截止点fH 和低频截止点 是否满足要求fL。 要保证幅度满足精度要求，选择时一般要留有5 倍余量。比如说探头的低频截止点是50Hz，表明实际如果测量50Hz，幅度大概是实际值的70.7%，误差高达近30%。也就是测量50Hz 的频率波形，那么实际选择探头时要考虑截止点低于10Hz 的型号探头。高频截止点也是同样道理，比如说驱动频率是100KHz，要想准确测量，必须选择高频带宽大于500KHz的电流探头，当然如果考虑到上升沿的问题，带宽就要综合考虑了。有些电流波形，虽然频率只有100KHz，但是上升沿可能只有几十个ns，就需要带宽高达几十MHz 的电流探头了。 2、相位 柔性电流探头 一般在不同频点相移不同，原理类似于RC 的带通过滤波器，这里简单的举个例子：RC 高通滤波器，帮助了解（注：网上摘录RC 高通滤波器图）。 由此可做出如图所示的RC高通电路的近似频率特性曲线： 以上分析可知：在低频截止点位置RC 高通滤波器相移为45°，柔性探头类似于这种原理，柔性探头时有源积分放大器，相移会有所不同，可通过厂家实测获得数据。 通过以上文章的介绍，您知道该如何选择柔性电流探头吗？如果您在选型过程中有什么问题，欢迎访问普科科技。