مقایسه حلقه های Rogowski با ترانس­های جریان برای اندازه­ گیری جریان و هارمونیک در سیستم الکتریکی

حلقه Rogowski

ترانس جریان

حلقه ­های Rogowski دارای مزایای آشکاری نسبت به ترانس های جریان معمول هستند که از آن جمله می­توان موارد زیر را مثال زد.

1- به دلیل ماهیت عملکردی حلقه­های Rogowski لزومی به قطع برق در زمان نصب این تجهیزات نمی­باشد و این حلقه ­ها را می­توان حتی در زمان زیر بار بودن سیستم متصل نمود و یا از مدار خارج کرد. اما این موضوع در مورد ترانس­های جریان صدق نمی­کند. ترانس­های جریان که عملا سیم­ پیچ ثانویه یک ترانسفورماتور هستند (سیم­ پیچ اولیه کابل یا شینه هادی است) یک حلقه با هسته فلزی بسته شده است. ازینرو برای نصب و یا خارج کردنش از مدار حتما باید کابل یا شینه از مدار خارج شود و سازه آن باز گردد و سپس ترانس جریان قابل نصب می­گردد که از یک طرف نیازمند وقت و هزینه زیاد است و از سوی دیگر ممکن است امکان قطعی در یک سیستم­های حساس وجود نداشته باشد.

2- خروجی حلقه­ های Rogowski از نوع سیگنال ­با ولتاژ بسیار محدود است. به همین دلیل در هر زمان می­توان آن را به دستگاه اندازه­ گیری متصل یا قطع نمود. این کار اما در ترانس­های جریان امکان­پذیر نیست. در ترانس­های جریان به دلیل ماهیت سلفی که دارند عملا امکان قطع آن در زیر بار نیست. اینکار باعث ایجاد یک ولتاژ ضربه در خروجی می­گردد که سبب ایجاد جرقه و خرابی دستگاه­های اندازه­ گیری و از بین رفتن ایزولاسیون آن­ها می­گردد.

3- حلقه­ های Rogowski چون از نوع بدون هسته فلزی هستند (Coreless) افزایش جریان تاثیری در امپدانس آن­ها ندارد. این خاصیت موجب می­گردد منحنی عملکردی این تجهیزات در تمام بازه جریانی کالیبره شده به صورت کاملا خطی عمل نماید. نتیجتاً هر حلقه Rogowski می­تواند بازه­ های وسیع جریانی را اندازه­گیری کند. در مقابل ترانس­های جریان چون هسته فلزی دارند در جریان­های بالا امپدانس­شان زیاد می­گردد و به اصطلاح اشباع می­شوند. این موضوع بازه عملکرد خطی ترانس­های جریان را بسیار محدود می­سازد. عملا ترانس­های جریان برای بازه­های جریانی بسیار کوچکتر از حلقه­های Rogowski ساخته می­شوند.

4- حلقه­ های Rogowski به دلیل خاصیت اهمی تغییرات جریان حتی با فرکانس­های بسیار بالا یا پایین را به خوبی دنبال می­کنند. برای مثال بازه فرکانسی عملکرد آن­ها از 20Hz تا 5000Hz می­باشد. به عبارتی در کاربردهایی که اندازه­گیری مولفه ­های هارمونیکی مد نظر باشد این تجهیزات عملکرد بی­ همتایی را از خود نشان می­دهند. در مقایسه باید گفت به دلیل خاصیت سلفی ترانس­های جریان افزایش فرکانس باعث افزایش شدید امپدانس و نتیجتاً افت جریان ترانس جریان برای مولفه­ های هارمونیکی بالا می­گردد. عملا مولفه­ های هارمونیکی 9 به بعد در سیستم­های اندازه­گیری با ترانس­های جریان فاقد دقت لازم است و مقادیر اندازه­گیری شده قابل اعتماد نمی­باشد.

5- با افزایش جریان کابل یا شین­های هادی در سیستم­های الکتریکی جریان در ترانس­های جریان مقدار داده شده در مسیر آن­ها نیز افزایش می­یابد. به همین دلیل به منظور نگهداشتن جریان در بازه مورد نظر (0 تا 5 آمپر) لازم می­شود تعداد دور سیم­پیچی افزایش یابد که نتیجه­ آن حجیم و سنگین شدن این تجهیزات است. در صورتیکه حلقه­های Rogowski دارای چنین مشکلی نیستند و از 5 آمپر تا 50000 آمپر را بدون اینکه تغییری در حجم و وزنشان ایجاد شود به راحتی می­توانند اندازه­گیری نمایند.

مهدی نیاکی نژاد

کارشناس ارشد برق