罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)用来制作具有开口端的柔性互感器,这种线圈可以很容易地缠绕在待测导体上。罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)包含一个螺旋形线圈,导线一端穿过线圈的中心回到另一端,因此两个端点都在线圈的同一端。线圈长度根据相关的电流测量范围选定,以便获得最佳的转换性能。
利用该技术能够对初级电流的变化(演变)速度进行非常精确的检测,初级电流在线圈的两端感应一个正比例电压。电子积分电路将该电压信号转换成与初级电流成正比的输出信号。换言之,采用罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)能够以额外电子元件和标定的代价制造非常精确的线性电流互感器。
罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)的感应系数比电流互感器的感应系数低,同时由于其采用了非磁芯材料,因此具有更好的频率响应。此外,由于不存在可能会饱和的铁芯,它还具有很高的线性度,即使对于高强度的初级电流也是如此。因此该种互感器特别适用于能够承受高强度或快速变化的电流的功率测量系统。 对于测量高强度电流而言,它还具有外形紧凑和易于安装的特点,而传统的电流互感器则体积庞大而且笨重。
由于需要等间隔的绕组来实现对电磁干扰的最大抵抗力,所以此类电流互感器的性能在很大程度上取决于罗果夫斯基线圈的制造质量。另外一个关键的特性是导致线圈内不连续的闭合点,致使对外部导体和环路内测量导体的位置产生影响。固定或夹持系统应该确保线圈的末端在一个非常精确而且可以重新再确定的位置,以及在将其中一个末端接至输出导线时的高对称性。这个领域最近涌现了一些新技术,这些技术具有特殊的机械和电气特性,可以为低压线定位提供更好的精确度和抵抗力。由于低压线位置产生的误差在50/60 Hz频率域一般不超过 +/-3%,而在最新式的罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)互感器上这一误差已经降低到了+/-0.5%以下。
结论
许多新型装置都受益于实芯互感器,钳形技术的电气技术特性并不能与这些实芯互感器相媲美。但是,现存的机器和建筑设备就无法增加各种实芯装置,因为无法承受系统停机的损失。用新型材料和技术来装备先进的钳形电流互感器,实现了高性能经济核算的状态监控、功率计量和设备管理系统的及时更新。快速发展的节能市场和大型功率测量系统的配置支配着对于高性能且经济合算的钳形互感器的需求。
钳形电流互感器并非新鲜上市,但是这些互感器中所采用的传统技术却表现出众多弊端。这些互感器或者以昂贵的材料制成(如铁-镍合金FeNi),或者性能很差,尤其在线性度和相移方面(比如硅钢FeSi)。新型铁氧体材料具有显著改善的导磁率,最终实现了在提供高性能的同时也具有普遍接受的价格。罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)最近也具有很大的进展,实现了用于高强度电流的小型、轻型和灵活的互感器,但是需要一些信号适应和标定来将这些特性发挥到极致。设计和制造工艺方面取得的最重要进步降低了成本以及减小了原边电流电缆定位的罗果夫斯基线圈的影响,克服了这些缺点后,Rogowski Coil技术将是一项非常有前景的技术。
技术的多样性反映了最近进展很多的应用领域需求的多样化,由此说明多样化系统和基础设施受到成本和环境的影响。