---------
-H l
ИЗМЕРЕНИЯ
О
.........
-
..
- -
Слово о поясе Роговского
7 мая 1881 года в местечке Obrighoven, северная Рейн-Вестфа-
лия, Германия, родился Вальтер Роговский (Walter Rogowski), кото-
рый стал известным немецким физиком, сочетая теоретические
познания с практической реализацией идей в различных областях
электротехники [1 ]. “Пояс Роговского" получил название в честь этого
ученого.
В 1900 году Вальтер Роговский начал свою научную деятель-
ность в учебный академии Рейн-Вестфальского технического кол-
ледж а (W eiterbildungsakadem ie der R heinisch-W estfälischen
Technischen Hochschule), сокращенно RWTH, на кафедре приклад-
ной механики в городе Аахен (Aachen), где в 1902 году получил
диплом и продолжил работу в техническом колледже города Дан-
циг (Danzig) [1]. В 1904 году обучение Вальтера было окончено, од-
нако он на правах научного сотрудника остался в колледже до 1908
года. Затем он отправился в качестве научного ассистента в физи-
ко-техническое имперское учреждение в Берлине, специализирую-
щееся, по меркам тех лет, на самых современных технологиях, свя-
занных с физикой электричества и телекоммуникациями. В 1920
году Вальтер Роговский вернулся в Аахен, где стал директором ин-
!
ститута и профессором теоретической электротехники [1], Когда
i
Вальтер стал директором, институт находился в здании, относящем-
ся к горнодобывающей промышленности. В дальнейшем направ-
ление работ института было изменено на физико-электротехничес-
кое, а научные направления работ стали включать теоретическую
и общую электротехнику, телекоммуникации, ф изику высоких на-
пряжений и частот. Главным помощником Вальтера Роговского стал
Евгений Флеглер (Eugen Regler). Именно в этом институте в 1927
году Рольф Видере (Rolf W ideröe) обучался в докторантуре под
руководством Вальтера Роговского, разрабатывая электрические
ускорители частиц, в итоге создав циклотрон [1].
В общем случае пояс Роговского (Rogowski coil) представляют
тороидальной катушкой без магнитопровода, которую надевают на
сильноточный провод так, чтобы линии магнитной индукции силь-
ноточного провода пронизывали каждый виток катушки под пря-
мым углом. Принцип действия пояса Роговского основан на законе
полного тока. Пояс Роговского является датчиком изменения ско-
рости магнитного потока и чаще всего применяется для измерения
величины переменного тока через сильноточный провод, либо для
измерения пульсаций постоянного тока бесконтактным способом
[2, с. 237]. Нельзя умолчать о том, что подобный бесконтактный дат-
чик был предложен в материале [3], однако его автор, А.Р. Chattock,
предлагал использовать свой датчик для изменения магнитного
поля, а не потока. В статье [4] было дано сравнение датчиков Ро-
говского и Чаттока.
В отличие от трансформатора тока, пояс Роговского выполня-
ют обычно без ферромагнитного сердечника, чтобы обеспечить
линейную зависимость магнитного потока от напряженности поля.
Пояс Роговского способен отслеживать быстрое изменение токов
и может эксплуатироваться при очень больших токах через сильно-
точный проводник, ввиду отсутствия ферромагнитного сердечни-
;
ка, который в таких условиях вошел бы в насыщение. Конструкция
данной разновидности пояса такова: тонкий медный провод обмот-
ки наматывают в одну сторону на не ферромагнитный сердечник с
магнитной проницаемостью с высокой точностью равной единице и
стараются укладывать витки так, чтобы между ними было оди-
наковое расстояние. При такой намотке катушка обладает малой
паразитной емкостью. Затем по периметру обмотки возвращают
3 4 -------------------------------------------------------------------------------------
проводник обратным витком назад к самому ее началу для сниже-
ния индуктивности обмотки, так как при прохождении тока по про-
воду возникают два одинаковых магнитных поля, направленных на-
встречу друг другу, в результате чего они взаимно компенсируют-
ся. Габариты катушки пояса Роговского должны быть минимальны-
ми для снижения помех, но достаточными для продевания сквозь
окно датчика сильноточной шины с учетом толщины изоляции. Так
как напряжение, вырабатываемое на обмотке катушки пояса Ро-
говского, мало, то для уменьшения влияния наводок обмотку и ее
выводы экранируют [2, с. 237]. Пояс Роговского можно эксплуати-
ровать в постоянных магнитных полях, так как они не вызовут па-
разитных изменений магнитного потока. Пояс Роговского исполь-
зовать не следует в переменных магнитных полях, которые выра-
батывает не только провод, силу тока через который надлежит из-
мерить, но и другие источники полей [2, с. 238].
Напряжение, вырабатываемое в катушке, пропорционально
производной тока по длительности времени 61/61 Чтобы получить
сигнал, пропорциональный току через сильноточный провод, необ-
ходимо сигнал с катушки проинтегрировать, например, фильтром
нижних частот (ФНЧ) или интегрирующим каскадом на операцион-
ном усилителе. Интегратор на операционном усилителе имеет дос-
тоинство в том, что его выходной сигнал имеет достаточно боль-
шую амплитуду, чтобы быть переданным, например, на контроллер
задающего генератора или на вход исполнительной цепи. Недоста-
ток заключается в необходимости источника питания для такого
каскада. В качестве ФНЧ можно использовать простейшую НС-цепь.
Такая цепь не требует наличия источника питания, что является до-
стоинством, но на ее выходе выделяется сигнал с очень маленькой
амплитудой, который обычно нельзя непосредственно без допол-
нительного усиления подавать на исполнительную цепь. Иногда при-
меняют пояс Роговского с самоинтегрированием сигнала на соб-
ственной индуктивности пояса и на включенных последовательно
низком паразитном сопротивлении обмотки пояса и высоком со-
противлении нагрузки. Такой способ интегрирования наиболее
прост, но обладает существенными недостатками - низкой чувстви-
тельностью и большой погрешностью измерения тока.
Существуют разновидности пояса Роговского с ферромагнит-
ными сердечниками для устройств малой мощности. Например,
некоторые автогенераторные преобразователи с насыщающи-
мися трансформаторами должны иметь датчики тока для воз-
можности ограничения амплитуд импульсов тока через ключе-
вые транзисторы в моменты работы магнитопроводов в области
парапроцессов. Предположим, что магнитопровод тороидально-
го трансформатора ферритовый. В этом случае пояс Роговского
представляет собой соленоидальную обмотку из ленты или про-
вода, которые располагают взаимно ортогонально основной об-
мотке по периметру трансформатора. Такие изделия получили
название “битор” [5, с. 25].
Пояс Роговского не обязательно выполняют в виде тороида.
Например, существует разновидность пояса Роговского в виде
длинного гибкого соленоида, которым обхватывают токоведущую
шину и закрепляют его в таком положении. Таким образом, отпа-
дает необходимость пронизывания окна катуш ки сильноточным
проводником.
Другой разновидностью пояса Роговского является выполне-
ние катушки медной фольгой концентрической геометрии на пе-
чатной плате, как планарного трансформатора, только вместо
;] Радиолюбитель - 1
1
/2 0 0 8
предыдущая страница 34 Радиолюбитель 2008-11 читать онлайн следующая страница 36 Радиолюбитель 2008-11 читать онлайн Домой Выключить/включить текст