文章來源:PEM發(fā)布日期:2023-07-29
導(dǎo)體中的交變電流或脈沖電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),該磁場(chǎng)與磁場(chǎng)附近的羅氏線圈相互作用,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,該電壓與被測(cè)電流的變化率成正比。如果線圈是一個(gè)閉合環(huán)路,沒有不連續(xù)性,則可以證明線圈中的感應(yīng)電壓 E 與環(huán)繞電流 I 的變化率成正比,關(guān)系式為 E=H.dI/dt,其中 H 是線圈靈敏度(Vs/A),與 NA 成正比。
為了獲得與I成比例的輸出電壓 VOUT,必須對(duì)線圈電壓 E 進(jìn)行積分;因此需要使用電子積分器來提供低于 1Hz 的帶寬。
運(yùn)算放大器積分器的簡單形式是輸入電阻 Rsh 和反饋電容 C,其輸出為 Vout=(1/CR)∫ Edt。因此,整體傳感器增益為 Vout=RshI,其中 Rsh= H/CR 是傳感器靈敏度 (V/A)。
Vout 與 I 成比例的關(guān)系在整個(gè)傳感器帶寬內(nèi)都有效。帶寬定義為從 fL 到 fH 的頻率范圍,在此范圍內(nèi)測(cè)量的正弦電流可達(dá)到規(guī)定靈敏度 Rsh 的 3dB 以內(nèi)。

在低頻下,積分器增益會(huì)增加,理論上,當(dāng)頻率接近零時(shí),積分器增益將變得無限大。這將導(dǎo)致不可接受的直流漂移和低頻噪聲,因此必須限制低頻下的積分器增益。這種限制是通過與積分電容器并聯(lián)一個(gè)低通濾波器來實(shí)現(xiàn)的。低通濾波器設(shè)定了低頻帶寬 fL,通常小于 1Hz。

此外,由于羅氏線圈的分布式電感和電容,存在一個(gè)高頻帶寬 fH(通常為 1MHz 或更高),超過該帶寬,測(cè)量會(huì)衰減,并出現(xiàn)明顯的相位延遲。電子積分器的帶寬和連接積分器與線圈的電纜長度也會(huì)影響這一限制。
多年來,PEM 已開發(fā)出羅氏線圈、電纜和集成器的數(shù)學(xué)模型,使我們能夠?yàn)椴粩嘣鲩L的市場(chǎng)開發(fā)出可靠、精確的各種尺寸的電流傳感器。
與其他電流測(cè)量方法相比,使用羅氏線圈測(cè)量交流或快速瞬態(tài)電流具有許多優(yōu)勢(shì):
(1)夾式羅戈夫斯基線圈傳感器輕薄靈活、堅(jiān)固耐用,易于改裝
(2)線圈尺寸與待測(cè)電流大小無關(guān)
1、線圈足夠小,可以安裝在 TO-220 半導(dǎo)體的兩腳之間;
2、20 米長的線圈可安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)周圍。
(3)非侵入式(對(duì)被測(cè)電路的影響僅相當(dāng)于幾個(gè) pH 值)
(4)寬帶設(shè)備具有可預(yù)測(cè)的頻率響應(yīng),是電能質(zhì)量測(cè)量或復(fù)雜波形監(jiān)測(cè)的理想之選。
(5)本質(zhì)安全型 - 無次級(jí)開路危險(xiǎn)。
(6)電隔離
(7)出色的線性度(羅戈斯基線圈沒有會(huì)飽和的磁性材料)
(8)能夠承受巨大的過載電流而不損壞
(9)對(duì)直流電流免疫 - 因此,它可以在存在較大直流分量的情況下測(cè)量較小的交流電流