罗氏线圈电流探头Rogowski Coil 原理与主要品牌

发布时间: 2021-05-29 浏览次数： 次

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一、概述：

Rogowski线圈（洛氏线圈 )又叫电流测量线圈、微分电流传感器，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。二.结构简介：不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，洛氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。 基于洛氏线圈的具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其可应用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变的场合。

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。该线圈具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其可应用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变以及电炉、短路测试、雷电信号采集等大电流的场合。

配合积分器提供的香蕉形插头、BNC接头，能够方便接入采集板卡、示波器和万用表等测量仪器。

Rogowski Coil isa flexible current probe utilizing the Rogowski principle，which issuitable to conveniently measure single and three phase AC as well as pulsed DCcurrents. After appropriate signal conditioning,it can be used with digital multimeters, recorders and other suitable equipmentto measure current from very low frequencies up to 1MHz.

The probes comprise a flexible air–cored sensor which can be opened,allowing them to be installed around a primary conductor without interruptingthe circuit. The flexible and lightweight measuring head allows quick and easyinstallation in hard to reach areas and with large conductors.

二、工作原理：

罗氏线圈是一种空心环形的线圈，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。其设计基本原理如图：

罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律,当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得：

∮H·dl=I(t)

由B=μH，e（t）=dΦ/dt，Ф=N∫B·dS，e（t）=M·di/dt，得：

其截面为矩形时，互感系数M和自感系数L分别为：

M=μ0Nhln(b/a)/2π

L=μ0N^2hln(b/a)/2π

上式中，H为线圈内部的磁场强度，B为线圈内部的磁感应强度，μ0为真空磁导率，N为线圈匝数，e（t）为线圈两端的感应电压，a, b分别为线圈横截面的内外径,h为截面高度。

由此可见，线圈一定时，M为定值，线圈的输出电压与di/dt成正比。也就是说，罗氏线圈的输出电压与被测电流的微分成正比，只要将其输出经过的积分器，即可得到与一次电流成正比的输出电压。

三、性能特点：

1. 适用于毫安到兆安范围的电流测试
2. 良好的线性度
3. 带宽范围大
4. 无二次开路危险
5. 过电流能力强
6. 低功耗
7. 可测量不规则导体；
8. 安装方便，无须破坏导体
9. 重量轻

Rogowski Coil is an ideal replacement for medium/large current, currenttransformers(CT’s) and has the advantages that it is：

Suitable to measurecurrents from mA to hundreds of kA

Wide dynamic range

Very useful with awkwardshaped conductors or in places with limited available space

No danger fromopen-circuited secondary

Not damaged by largeoverloads

Non-intrusive, no powerdrawn from the main

四、积分电路：

根据电磁感应定律及安培环路定理，罗氏线圈输出感应电动势与一次电流变化率成正比。也就是其输出电压与电流的微分成正比，因此，采用微分的逆运算——积分可以将输出还原为与输入一次电流成正比的电压信号，通过测量该信号，可以更加直接的反映一次电流。

除了固定且已知频率的标准正弦波之外，测量时，罗哥夫斯基线圈需要与积分器配套使用。由于罗哥夫斯基线圈通常用于测量高频电流或大电流，测量环境具有较大的电磁干扰，测量时需要特别注意。为了减小干扰的影响，优先选用数字量输出的积分器。

数字量输出积分器在积分器内部即完成了罗哥夫斯基线圈输出电压信号的积分及AD采样，并将AD采样结果以光纤为介质上传至二次仪表或上位机。可以有效避免传输过程中的损耗及干扰。使用时注意积分器与罗哥夫斯基线圈的模拟量连线尽可能短，并尽量采用屏蔽线。

五、品牌及产品

型名	外观
SS-280A 系列		最大峰值电流: 12kA (SS-0289A)最高测试频率: 30MHz最高峰值电压: 1.2kV导线长度: 1.5m探头部适用温度范围 -40oC～ 125oC
SS-620S 系列		最大峰值电流: 12kA最高测试频率: 线圈长100mm类型: 25MHz最高峰值电压: 5kV导线长度: 3m探头部适用温度范围 -40oC～ 125oC
SS-620M 系列		最大峰值电流: 12kA最高测试频率: 线圈长200mm类型: 20MHz最高峰值电压: 5kV导线长度: 3m探头部适用温度范围 -40oC～ 125oC
SS-290S 系列		最大峰值电流: 12kA最高测试频率: 线圈长300mm类型: 20MHz最高峰值电压: 10kV导线长度: 3m探头部适用温度范围 -40oC～ 125oC
SS-290L 系列		最大峰值电流: 12kA最高测试频率: 线圈长700mm类型: 10MHz最高峰值电压: 10kV导线长度: 3m探头部适用温度范围 -40oC～ 125oC

英国PEM