Jak działa Cewka Rogowskiego?

Do pomiaru prądu, oprócz konwencjonalnych przekładników prądowych, można stosować również Cewki Rogowskiego.

Cewkę Rogowskiego umieszcza się wokół przewodu lub szyny prądowej. Prąd przemienny płynący przez poddawany pomiarowi przewód, indukuje napięcie proporcjonalne do prądu w przewodzie. Cewki można łatwo montować i zdejmować bez odłączania obwodu zasilania, czyli bez znacznych prac montażowych - jest to niewątpliwy atut, ponieważ w przeciwieństwie do przekładników prądowych, zastosowanie cewek Rogowskiego nie wiąże się z dużymi siłami lub stratami wywołanymi silnymi prądami zwarciowymi działającymi w układach dystrybucji energii elektrycznej.

Powyższy rysunek przedstawia Cewkę Rogowskiego na przewodzie obwodu strony pierwotnej. Jak widać, sygnałem wyjściowym z pasywnej cewki Rogowskiego jest sygnał napięciowy, który jest proporcjonalny do zmiany natężenia prądu pierwotnego. Jeżeli prąd pierwotny ma przebieg sinusoidalny o częstotliwości 50 Hz, jak to zwykle ma miejsce w sieciach dystrybucyjnych energii elektrycznej w Europie, można opisać go poniższym wyrażeniem.

Aby określić nachylenie stycznych w punkcie t, należy wyznaczyć funkcję i1 w odniesieniu do t. Otrzymujemy następujące równanie:

W związku z tym napięcie wyjściowe cewki Rogowskiego jest proporcjonalne do pochodnej i1 w funkcji czasu. Ponieważ funkcja cosinus jest przesunięta o -90° względem funkcji sinus, sygnał napięcia ui jest podobnie przesunięty o -90° w stosunku do przebiegu prądu pierwotnego i1.

Jeśli cewka Rogowskiego zostaje dostrojona (przy częstotliwości 50 Hz) do mierzonego sygnału prądowego, to uwzględniając przełożenie i przesunięcie fazowe -90° – można obliczyć wartość natężenia prądu i1.

Oddziaływania te można zniwelować w elektronicznym układzie całkującym (integratorze). Z matematycznego punktu widzenia, pochodna jest w układzie całkowana w funkcji t. Funkcja cosinus staje się ponownie funkcją sinus, zaś przesunięcie fazowe o 90 stopni zostaje zniwelowane. Za pomocą integratora, który daje na wyjściu sygnał prądowy, otrzymuje się poniższy obwód zastępczy.

Cewki Rogowskiego typu FASK

Cewki Rogowskiego firmy MBS typu FASK są dostępne w czterech różnych średnicach - 100, 150, 200 i 300 mm. Poniżej rysunek, przedstawiający model FASK 100.

Cewki Rogowskiego FASK 100, 150, 200 i 300 są w pełni ekranowane, dzięki czemu są w znacznym stopniu zabezpieczone przed wpływem zakłóceń. Generują one stosunkowo silny sygnał wyjściowy o wartości 100 mV/kA. Ze względu na dobrą liniowość cewki, można dokładnie mierzyć nawet stosunkowo małe prądy pierwotne, o wartościach znacznie poniżej 1 kA.

Materiały, z których wykonano produkt, umożliwiają jego użytkowanie w warunkach bardzo niesprzyjających temperatur otoczenia. Cewki nie wytwarzają ciepła odpadowego. Kabel zasilający można skrócić bez utraty dokładności pomiaru

Jak w przypadku każdej cewki Rogowskiego, jej położenie względem przewodu strony pierwotnej ma wpływ na dokładność pomiaru. Seria FASK została zaprojektowana w taki sposób, że najmniejszy błąd pomiarowy występuje bezpośrednio przy zamku cewki. Jest to zilustrowane na poniższym rysunku, a dokładne wartości błędu podano w tabeli.

Korekta odchylenia fazowego o 90° pasywnej cewki Rogowskiego wymaga zastosowania integratora. Integrator trójfazowy ROI-3 nadaje się idealnie do sygnału wyjściowego o natężeniu 1 A. Można podłączyć jednocześnie trzy cewki Rogowskiego. Do zasilania potrzebne jest źródło napięcia stałego 24 V. Istnieje możliwość montażu na szynie DIN 35 mm.

Kompaktowa obudowa urządzenia umożliwia podłączenia trzech cewek FASK. ROI-3 nie mierzy prądów stałych w połączeniu z FASK, jednak w przeciwieństwie do tradycyjnego przekładnika prądowego, umożliwia dokładne pomiary składowej prądu zmiennego.

Cewka Rogowskiego niemieckiej firmy MBS

Firma Astat od ponad 20 lat jest jedynym w Polsce przedstawicielem niemieckiej firmy MBS - lidera w sprzedaży przekładników prądowych niskiego napięcia na świecie.

Oferta firmy MBS jest stale poszerzana o coraz to nowe produkty. Cewki Rogowskiego są nowością w ofercie MBS.