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小型大电流Rogowski 线圈设计及性能龙祖利(西南科技大学,绵阳621002)摘 要:为适应电流测量的新要求,介绍了一种针对高频大电流测量的小型Rogowski 线圈。
研究了线圈不均匀放置包括偏心放置和倾斜放置对电流测量性能的影响后提出了线圈屏蔽盒、线圈导线多层绕制和使用磁芯线圈等设计方案,并使用多种结构的线圈测量了电流波形,得到了大量的测试数据。
对比国外标准电流测试探头测试数据改进设计,取得很好的效果,并证明了使用磁性材料利于满足线圈自积分条件,但使用磁性材料必须充分考虑工作频带和饱和磁感应强度,相比而言空心线圈的工作频带更宽。
关键词:大电流测量;Rogowski 线圈;自积分;小型;性能;设计中图分类号:TM835.2;TM933.1文献标志码:A 文章编号:100326520(2007)0720079205基金资助项目:西南科技大学青年基金(07ZX3148)。
Project Supported by Y out h Fund of Sout hwest University of Science and Technology (07ZX3148).Design and Perform ance of Miniature R ogow ski Coil for H eavy Current MeasurementLON G Zu 2li(Sout hwest U niversity of Science and Technology ,Mianyang 621002,China )Abstract :A kind of miniature Rogowski coil which measures high f requency and heavy current is introduced ,and the principle of work Rogowski coil is analyzed .The influence of non 2uniform laying of the miniature Rogowski coil ,including the biased laying and the inclined laying on the electric current survey performance is discussed.In order to reduce the influence of the coil laying on the capriciousness ,the coil may be wound thread or increased evenly from the integral coefficient.The Rogowski coil of the hollow multi 2layer circles reduces the coil stray capacity in the manufacture process.The design project of coil is proposed ,the current waveform is tested by using many kinds of structures of the coil ,and the massive test data are obtained.Through comparing the overseas standard electric cur 2rent test and head test data of the probe ,the current coil design is improved unceasingly.The test using magnetic material can enhance the coil actually f rom the integral criterion f unction ,but the used magnetic material should have saturation induction density and consider its working band.K ey w ords :heavy current measurement ;Rogowski coil ;integral calculus ;miniature ;performance ;design0 引 言Rogowski 线圈(罗氏线圈)相对于传统的安培表、电流互感器、分流器等电流测量方法,有许多优点:①测量频带宽(从几Hz 到几百M Hz )[1];②测量范围广(从几A 到几百kA )[2];③隔离性好,因罗氏线圈与被测回路没有直接的电连接[3],故对原边信号影响很小,并可方便地实现对高压回路的隔离测量;④结构简单,易于加工[4];⑤体积小,重量轻,成本低[5];⑥对大电流测量准确有效[6]。
基于PCB罗氏线圈的SiCPCB罗氏线圈是一种广泛应用于电子设备中的关键元件，其作用是捕获和测量磁场的变化。
而SiC（Silicon Carbide）作为一种新型材料，具有高耐压、高频率、低损耗等优点，在PCB罗氏线圈中发挥着重要的作用。
本文将详细介绍PCB罗氏线圈的工作原理，以及如何利用SiC进行优化设计，并分析其在工业和消费电子领域的应用场景。
PCB罗氏线圈是基于罗氏效应（Rogowski effect）原理工作的。
罗氏效应是指当一个导线穿过磁场时，导线中会产生感应电流，该电流的大小与磁场的变化率成正比。
PCB罗氏线圈利用这一原理，通过测量导线中电流的变化来测量磁场的变化。
在PCB罗氏线圈中，SiC的主要作用是提高线圈的频率响应。
SiC具有高频率、低损耗的特性，可以降低线圈的电阻和电感，从而提高线圈的响应速度。
SiC还具有高温稳定性，可以在高温环境下稳定工作，提高线圈的使用范围。
PCB罗氏线圈的设计主要涉及线圈的焊接和组装工艺，以及SiC的选择和配置方法。
在焊接和组装过程中，需要保证线圈的精度和稳定性，以确保线圈的测量准确度。
同时，需要选择具有高频率、低损耗的SiC材料，以优化线圈的性能。
在配置方面，需要根据实际应用需求，确定SiC材料在线圈中的位置和数量，以实现最优化的性能。
PCB罗氏线圈在工业和消费电子领域均有广泛的应用。
在工业领域，PCB罗氏线圈可用于电力系统中磁场变化的测量和保护，也可以用于电机、发电机等设备的监测和控制。
在消费电子领域，PCB罗氏线圈可用于磁卡、磁带等磁性媒体的读取和写入，也可以用于智能家居、物联网等新兴技术的磁场传感和信号处理。
SiC在PCB罗氏线圈中的应用主要表现在提高线圈的性能方面。
利用SiC的高频特性，可以优化线圈的频率响应，提高测量速度和精度。
同时，SiC的高温稳定性使得线圈可以在更广泛的环境中稳定工作，提高了线圈的可靠性和稳定性。
然而，SiC的成本较高，可能会增加PCB罗氏线圈的整体制造成本。
rogowski线圈原理Rogowski线圈原理Rogowski线圈是一种用于测量电流的传感器，它基于电磁感应原理。
该线圈由一根绝缘的金属导线缠绕成螺旋形，并且没有铁芯。
它的工作原理可以简单地描述为：当电流通过被测导线时，产生的磁场会穿过Rogowski线圈，从而在线圈上产生感应电动势。
通过测量这个感应电动势，可以确定通过被测导线的电流大小。
Rogowski线圈的原理可以通过法拉第电磁感应定律来解释。
根据这个定律，当导线中的电流发生变化时，会产生一个沿着导线方向的磁场。
这个磁场的强度与电流变化的速率成正比。
Rogowski线圈利用这个原理，将被测导线包围在其中，当电流通过被测导线时，导线产生的磁场会穿过Rogowski线圈。
根据法拉第电磁感应定律，磁场的变化会导致在线圈上产生感应电动势。
感应电动势的大小与电流的变化速率成正比。
Rogowski线圈的设计使其能够测量高频电流。
由于它没有铁芯，所以没有饱和现象发生，因此能够在宽频率范围内工作。
此外，Rogowski线圈还具有较低的感应电压和相对较小的相位误差。
这些特性使得Rogowski线圈成为一种广泛应用于电力系统和工业领域的电流传感器。
Rogowski线圈的应用非常广泛。
在电力系统中，它可以用于测量高压输电线路上的电流，以帮助监测电网的运行状态和负荷情况。
在工业领域，它可以用于测量电机、变压器和发电机等设备中的电流，以实现对设备运行状态的监测和保护。
此外，Rogowski线圈还可以用于电能质量分析、故障诊断和电流采集等方面。
尽管Rogowski线圈具有许多优点，但它也存在一些限制。
由于其工作原理需要测量感应电动势，因此需要配合专用的电路和仪器进行测量。
此外，由于Rogowski线圈本身不带有电流放大功能，因此需要与放大器结合使用，以便将感应电动势转换为可测量的电压信号。
Rogowski线圈是一种基于电磁感应原理的电流传感器，可以测量高频电流，并且具有较低的感应电压和相位误差。
万方数据万方数据万方数据万方数据基于PCB平面型Rogowski线圈的电流互感器误差分析及积分器设计作者:纪哲, 黄纯, 周有庆, 王海浪, 卢小芬, 刘跃群, JI Zhe, HUANG Chun, ZHOU Youqing, WANG Hailang, LU Xiaofen, LIU Yuequn作者单位:湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙,410082刊名:电力自动化设备英文刊名:ELECTRIC POWER AUTOMATION EQUIPMENT年,卷(期:2011,31(2参考文献(30条1.RAY W F;HEWSON C R High performance Rogowski current transducers 20002.WARD D A.EXON J L T Experience with using Rogowski coils for transient measurements 19923.周文中;赵国生;李海洋Rogowski线圈测量误差分析及改进措施[期刊论文]-电力系统保护与控制 2009(204.郭郴艳.游大海新型电子式电流互感器测量精度分析 2006(85.张红岭;王海明;郑绳楦热膨胀对Rogowski线圈测量准确度的影响[期刊论文]-电工技术学报 2007(056.李伟.尹项根.陈德树.陈卫.张哲.聂一雄.韩小涛.谢彬基于Rogowski线圈的电子式电流互感器暂态特性研究2008(107.曾中正实用脉冲功率技术引论 20038.周均德.周有庆.吴桂清.彭红海混合式光电电流互感器中Rogowski线圈传感头设计 2006(79.龚伟;周有庆;王嗣常一种测量小电流的PCB平面型Rogowski线圈[期刊论文]-电力系统自动化 2008(2210.赵永平.孙金玮.丁明理.顾洪涛.李秀峰高压大电流坡印亭矢量原理功率变送器 2003(2311.廖京生;郭晓华;朱明均用于小电流测量的Rogowski线圈电流互感器[期刊论文]-电力系统自动化 2003(0212.徐雁.叶妙元.张庆.肖霞光电互感器的应用及接口问题 2001(2413.刘艳峰;尚秋峰;周文昌Rogowski线圈典型外积分电路暂态性能比较与仿真[期刊论文]-电力自动化设备2006(0714.罗苏南.田朝勃.赵希才空心线圈电流互感器性能分析 2004(315.RAY W F The use of Rogowski coils for low amplitude current waveform measurement 199116.RAY W F The use of Rogowski coils for low amplitude current waveform measurement 199117.罗苏南;田朝勃;赵希才空心线圈电流互感器性能分析[期刊论文]-中国电机工程学报 2004(0318.刘艳峰.尚秋峰.周文昌Rogowski线圈典型外积分电路暂态性能比较与仿真2006(719.徐雁;叶妙元;张庆光电互感器的应用及接口问题[期刊论文]-电力系统自动化2001(2420.廖京生.郭晓华.朱明均.叶妙元.杨泽富用于小电流测量的Rogowski线圈电流互感器 2003(221.赵永平;孙金玮;丁明理高压大电流坡印亭矢量原理功率变送器[期刊论文]-电力系统自动化 2003(2322.龚伟.周有庆.王嗣常.吴涛.鲁文军一种测量小电流的PCB平面型Rogowski 线圈 2008(2223.周均德;周有庆;吴桂清混合式光电电流互感器中Rogowski线圈传感头设计[期刊论文]-电力自动化设备2006(0724.曾中正实用脉冲功率技术引论 200325.李伟;尹项根;陈德树基于Rogowski线圈的电子式电流互感器暂态特性研究[期刊论文]-电力自动化设备2008(1026.张红岭.王海明.郑绳楦热膨胀对Rogowski线圈测量准确度的影响 2007(527.郭郴艳;游大海新型电子式电流互感器测量精度分析[期刊论文]-电力自动化设备 2006(08 28.周文中.赵国生.李海洋 Rogowski线圈测量误差分析及改进措施2009(20 29.WARD D A;EXON J L T Experience with using Rogowski coils for transient measurements 1992 30.RAY W F.HEWSON C R High performance Rogowski current transducers 2000 本文链接：/Periodical_dlzdhsb201102017.aspx。
基于Rogowski线圈动态性能的结构、电磁参数研究Rogowski线圈是一种常用的电流传感器，用于测量交流电流。
它由一对同轴圆柱体组成，内部是电流感应线圈，用于产生输出信号。
本文将研究Rogowski线圈的结构和电磁参数的动态性能。
首先，我们来看Rogowski线圈的结构。
该线圈通常由一个细线圈和一组磁芯组成。
细线圈通常是扭曲或折叠的，以便更好地充满空间。
磁芯由铁磁材料制成，可以将线圈内的磁场集中在一起，以提高灵敏度和响应时间。
此外，外层通常有一层绝缘材料来保护线圈和提高安全性能。
接下来，我们来研究Rogowski线圈的电磁参数动态性能。
这些参数包括灵敏度、频率响应、响应时间和线性性。
灵敏度是指线圈输出信号与输入电流之间的比例关系。
频率响应是指线圈在不同频率下的输出响应。
响应时间是指线圈从接收到输入信号到完全输出所需的时间。
线性性是指线圈输出信号与输入电流之间的线性关系。
研究发现，Rogowski线圈的灵敏度随着线圈绕组的直径和绕组匝数的增加而提高。
频率响应在低频时具有良好的特性，但随着频率的增加，响应时间和灵敏度会降低。
为了提高频率响应，可以通过多级线圈设计和更细的线圈来实现。
在设计该线圈时，还需要考虑线圈与被测电路之间的耦合。
这种耦合可能会导致线圈的响应时间和线性性降低。
总的来说，Rogowski线圈是一种灵敏度高、响应时间快的电流传感器。
但是，在选择该线圈时需要考虑频率响应、线性性和耦合等因素。
在实际应用中，应对这些因素进行充分的考虑和优化，以获得最佳的测量结果。
为了更好地了解Rogowski 线圈的动态性能，我们可以通过实验来测量其电磁参数，包括灵敏度、高频响应、快速响应和线性特性。
以下是一些相关数据和分析：灵敏度：在实验中，我们可以将Rogowski线圈测量电流与已知电流进行比较来计算灵敏度。
例如，假设我们使用一个已知电流源产生10A的电流，而线圈输出信号为1V。
那么，该线圈的灵敏度就是0.1V/A。
