Если вы хотите измерить ток величиной более чем пара десятков ампер, при этом сделать это менее инвазивно, рассмотрите измеритель тока с катушкой Роговского. Катушка Роговского – это электрический преобразователь, используемый для измерения переменных токов, таких как высокоскоростные переходные процессы, импульсные токи силового устройства или синусоидальные токи линии электропередачи с частотой 50 или 60 Гц.
Катушка Роговского имеет гибкую обжимную катушку датчика, которую можно легко обернуть вокруг токоведущего проводника для измерения, и она может измерять очень высокие токи (до пары тысяч ампер) без увеличения размера преобразователя.
Теория работы за катушки Роговского основана на законе Фарадея, который гласит, что полная электродвижущая сила, индуцированная в замкнутой цепи, пропорциональна скорости изменения во времени общего магнитного потока, соединяющего цепь.
Катушка Роговского похожа на трансформатор переменного тока в том, что во вторичной катушке индуцируется напряжение, пропорциональное току, протекающему через изолированный проводник. Ключевое отличие состоит в том, что катушка Роговского имеет воздушный сердечник, в отличие от трансформатора тока, который использует стальной сердечник с высокой магнитной проницаемостью для магнитной связи с вторичной обмоткой. Конструкция с воздушным сердечником имеет более низкий вводимый импеданс, что обеспечивает более быструю реакцию на сигнал и очень линейное напряжение сигнала.
Катушка с воздушным сердечником размещается вокруг токоведущего проводника тороидальным образом, и магнитное поле, создаваемое переменным током, индуцирует напряжение в катушке. Катушка Роговского вырабатывает напряжение, которое пропорционально скорости изменения (производной) тока, заключенного в кольцевой катушке. Затем напряжение катушки интегрируется, чтобы датчик выдавал выходное напряжение, пропорциональное входному сигналу тока.
Токовые пробники с катушкой Роговского обладают множеством преимуществ по сравнению с различными типами преобразователей тока или измерительными методами.
Они позволяют выполнять измерение большого тока без насыщения сердечника. Катушки Роговского могут измерять большие токи (в очень широком диапазоне от нескольких мА до нескольких сотен кА) без насыщения сердечника, поскольку в пробнике используется немагнитный «воздушный» сердечник. Верхний диапазон измеряемого тока ограничен либо максимальным входным напряжением измерительного прибора, либо пределами пробоя напряжения катушки или элементов схемы интегратора. В отличие от других преобразователей тока, которые становятся более громоздкими и тяжелыми по мере увеличения диапазона измеряемого тока, катушка Роговского остается той же катушкой небольшого размера, независимо от амплитуды измеряемого тока. Это делает катушку Роговского наиболее эффективным инструментом для измерения нескольких сотен или даже тысяч ампер больших значений переменного тока.
Такие устройства очень универсальны в использовании. Легкая обжимная сенсорная катушка гибкая и легко наматывается на проводник с током. Ее можно легко вставить в труднодоступные компоненты схемы. Большинство катушек Роговского достаточно тонкие, чтобы поместиться между ножками корпуса силовых полупроводников T0-220 или TO-247 без необходимости в дополнительной петле провода для подключения токового пробника. Это также дает преимущество в достижении высокой целостности измерения сигнала.
Токовые измерители с катушкой Роговского характеризуются широкой полосой пропускания более 30 МГц. Это позволяет катушке Роговского измерять очень быстро меняющийся токовый сигнал, например, несколько тысяч А/мкс. Характеристика с широкой полосой пропускания позволяет анализировать гармоники высокого порядка в системах, работающих на высоких частотах переключения, или точно контролировать формы сигналов переключения с быстрым нарастанием или спадом.
Также катушка Роговского потребляет очень малый ток из-за низкого вводимого импеданса. Импеданс, вводимый в измеряемую цепь, составляет всего несколько пикогенри, что обеспечивает более быструю реакцию выхода и очень линейное напряжение сигнала.
Кроме того, По сравнению с датчиком холла или датчиком тока на основе трансформатора, катушка Роговского обычно имеет более низкую стоимость.
Существует ряд различных способов измерения электрического тока, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Но катушка Роговского обладает рядом преимуществ, которые позволяют применять ее в особых случаях. Такая катушка похожа на трансформатор переменного тока в том, что во вторичной катушке индуцируется напряжение, пропорциональное току, протекающему через изолированный проводник. Однако катушки Роговского способны измерять большие токи (очень широкий диапазон от нескольких мА до нескольких кА) без насыщения из-за своего немагнитного «воздушного» сердечника. Конструкция с воздушным сердечником также имеет более низкий вводимый импеданс, чтобы обеспечить более быструю реакцию сигнала и очень линейное напряжение сигнала, и она очень рентабельна по сравнению с датчиком Холла или трансформатора тока. Это делает катушку Роговского наиболее эффективным измерительным инструментом для измерения нескольких сотен или тысяч ампер переменного тока.
© digitrode.ru