Rogowski線圈電流傳感器分析.

1、摘要:介紹了 Rogowski線圈的基本原理，以及其作為電流傳感器的的優(yōu)點。分 析了影響Rogowski線圈精度的主要因素，并提出了提高Rogowski線圈測量精度的 措施。分析了由Rogowski線圈和數(shù)字積分器組成的Rogowski電流傳感器的穩(wěn)定 性和線性度。關(guān)鍵詞：Rogowski線圈數(shù)字積分器Rogowski電流傳感器0引言用Rogowski線圈來檢測和測量電流已經(jīng)有幾十年的歷史了，最早是Rogowski和Stein-haus在1912年提出了使用空芯線圈測量交流電流。其依據(jù)的基本原理是 安培環(huán)路定理，當(dāng)把導(dǎo)體從空芯線圈的中間穿過時，導(dǎo)體中交變的電流就會在空芯線 圈上感應(yīng)出電壓，該電

2、壓與被測電流的變化率（對時間的微分成正比。因此，只要在 Rogowski線圈后面接一個積分器，就構(gòu)成了一個完整的Rogowski電流傳感器，如圖 一所示。采用Rogowski電流傳感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電磁式傳感器具有很多優(yōu)勢?Rogowski電流傳感器具有很很寬的帶寬，能夠很好的應(yīng)用于暫態(tài)電流的測量，且測量范 圍大，同一線圈能夠測量100 100KA范圍內(nèi)的電流；，線圈也不會因為過電,絕緣性能好;,重量輕。*Rogowski電流傳感器由于沒有鐵磁材料不會出現(xiàn)飽和 流而損壞，具有很好的線性度；*Rogowski電流傳感器與被測電流之間沒有電氣上的接觸*Rogowski電流傳感器相比于傳統(tǒng)的電磁式傳感

3、器體積小由于沒有合適的積分器,Rogowski線圈的應(yīng)用一度受到了限制。隨著數(shù)字技術(shù) 的迅猛的發(fā)展，采用大規(guī)模集成電路構(gòu)成的數(shù)字積分器，使得Rogowski線圈在性能 和精度上取得了很大的改善。Rogowski電流傳感器的應(yīng)用前景更加廣泛。1基本原理Rogowski線圈的簡單結(jié)構(gòu)如圖二所示,在一個環(huán)型的非電磁性的骨架上均勻纏 繞上導(dǎo)線,就構(gòu)成一個最簡單的Rogowski線圈。測量時,被測導(dǎo)體垂直線圈平面，且 位于線圈的圓心處。Rogowski線圈測量電流的基本原理是依據(jù)安培環(huán)路定理磁場強度H沿空間任一閉合曲線的環(huán)路積分等于該閉合曲線所限定的面積 上穿過的電流的代數(shù)和。被測電流大小為I ,其產(chǎn)生

4、的磁場強度為H，則有:此時，空芯線圈的磁通為:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，由被測的交變電流在Rogowski線圈上感應(yīng)出的電壓為：其中:為真空中的磁導(dǎo)率；A為骨架的橫截面積；N為線圈的匝數(shù)；1為骨架的周 長。由此可見，Rogowski線圈的末端輸出與被測電流的微分成正比。在實際應(yīng)用中，常使用線圈的互感系數(shù)M ,2測量精度分析由上面的分析可知,Rogowski線圈是由被測電流在線圈中產(chǎn)生的磁場感應(yīng)出電壓來測量的,Rogowski線圈對外部磁場十分敏感。為了防止外來磁場對的測量造成影響,Rogowski線圈一般采用將導(dǎo)線的一斷沿 著導(dǎo)線繞的方向在線圈內(nèi)部橫穿一圈的結(jié)構(gòu)，如圖三所示。對于沿丫軸和Z軸方向

5、的磁場，根據(jù)磁通連續(xù)性原理，不會在線圈上感應(yīng)出電壓。對于X軸方向的磁場，即垂直于線圈平面的磁場，如果回穿導(dǎo)線所圍的面積等于 線圈相對X軸方向磁場的等效面積，同樣根據(jù)磁通連續(xù)性原理，也不會在線圈上感應(yīng)出電壓。設(shè)回穿導(dǎo)線所圍成的環(huán)的半徑為r，線圈的內(nèi)徑和外徑分別為a和b，如圖四所 示?；卮?dǎo)線所圍的面積為，線圈對X軸磁場的等效面積為，為了抵消沿X軸方向磁場的影響S=S *，則有:要獲得更高的精度，骨架材料的選取十分重要。骨架要選擇加工性能好 ，不易變 形的材料，而且當(dāng)溫度等外部條件變化時，骨架的橫截面積要始終為常數(shù)。導(dǎo)線的纏繞要均勻，要保證線圈在幾何上的對稱性。3實驗結(jié)果實驗表明，采用Rogows

6、ki線圈和數(shù)字積分器構(gòu)成的 Rogowski電流傳感器在測 量50Hz電流時，有著很好的線性度和穩(wěn)定性，在精度上也能夠達(dá)到0.2%。表一顯示了不同幅值的工頻電流下，Ro-gowski線圈直接輸出電壓的幅值和相位 同標(biāo)準(zhǔn)CT (0.02%精度等級的比較：表一:Rogowski線圈與標(biāo)準(zhǔn)CT比較由實驗所的數(shù)據(jù),對電壓幅值進(jìn)行最小二乘擬合,計算得到擬合系數(shù)為：=9.7562幅值最大誤差由于輸出沒有接積分器,Rogowski線圈輸出電壓的相位比標(biāo)準(zhǔn) CT的相位滯后90度。相位差最大誤差Rogowski線圈輸出經(jīng)數(shù)字積分器積分濾波和積分以后，其幅值和相位同標(biāo)準(zhǔn)CT比較結(jié)果Rogowski線圈電流傳感器分

7、析程漢湘駱國銘(廣東工業(yè)大學(xué)廣東省廣州市510090洌技交流科技篇2006年06期65同理可得：幅值最大誤差a=0.17;相位差最大誤差=0.1%在理論上，Rogowski線圈輸出積分以后與標(biāo)準(zhǔn) CT應(yīng)該不存在相位差，但是實驗結(jié)果顯示兩者之間存在一個固定相位差，這是由于數(shù)字積分器的延遲造成的，這個固定的相位差能夠通過相位補償來消除。4結(jié)論本文從理論和實驗兩個方面介紹了 Rogowski 線圈作為電流傳感器在測量工頻電流上的應(yīng)用，并重點闡述了提高Rogowski線圈的測量精度措施。實驗結(jié)果表明,Rogowski線圈和數(shù)字積分器構(gòu)成的Rogowski電流傳感器在測量工頻大電流時，有著十分良好的性能

8、。由于模擬和測試高頻大電流十分困難 對于Rogowski的高頻性能還需要作進(jìn)一步的研究。參考文獻(xiàn):1Ward,D A and Exo n J La T Us-ng Rogowski Coils For Tren sie nt Curre nt Measureme ntII2Ray,W F and Davis,R M Wide Bandwidth Rogowski Curre nt Tran sducers: Part2-The Rogowski Coils II ,EpE Journal,Vol3,No1,pp 51-59,March19933Ray,W F and Hewso n,C R H

9、igh Performa nee Rogowski Curre nt Tran sducer EE II ,IEIAS Conf.P roc,Roma,Se ptember20004G.R.Turner,I.W.Hofsajer,RogowskiCoils For Durati on P ulsed Curre nt Measureme ntsII馮慈璋電磁場第115-130頁第272-274高等教育出版社摘要:對當(dāng)前工程監(jiān)理在投資控制、質(zhì)量控制中存在的問題進(jìn)行分析探討，施工階段監(jiān)理工作。關(guān)鍵詞:工程建設(shè)監(jiān)理投資控制質(zhì)量控制、工程概況由于排水系統(tǒng)不完善，現(xiàn)有污水未經(jīng)有效處理直接就近排入大江、小

10、江、雙 河、錦江等水體，致使錦江水系污染嚴(yán)重，影響城市水體功能。為此，根據(jù)當(dāng)?shù)卣?體規(guī)劃和旅游發(fā)展戰(zhàn)略指導(dǎo)思想，為保護(hù)旅游城市及下游國家級風(fēng)景名勝區(qū)十里錦 江的水體環(huán)境，政府決定實施錦江城市污水綜合治理工程，對城市污水進(jìn)行集中處理 以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，控制性詳規(guī)要求。擬建的錦江城市污水綜合治理工程由兩部分組成，第一部分為污水截流干管及 污水提升泵站，長度約30KM;第二部分為污水處理廠，占地面積為225X125M。污水 處理廠采用二級生物處理A2/0工藝,分主要處理構(gòu)筑物和輔助建（構(gòu)筑物。主要處理構(gòu)筑物為污水提升泵房、沉砂池、A2/0生物池、終沉池、接觸池、污泥脫水間等;輔助處理建（構(gòu)筑物主要

11、為辦公樓、機(jī)修間、加氯間等。由貴州三力建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司承監(jiān)的第二部分污水處理廠，建設(shè)規(guī)模為日 處理污水5萬m3,經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)的污水將集中排入錦江河道。、投資控制a設(shè)計變更說明現(xiàn)建筑業(yè)受各方面的影響，有部分稽查人員對設(shè)計變更有不同理解及看法，一個 項目需經(jīng)如下步驟：項目決策初步設(shè)計技術(shù)設(shè)計施工圖設(shè)計準(zhǔn)備施工圖設(shè)計送、審 后施工階段設(shè)計變更、發(fā)包施工竣工驗收備案，所以由初步設(shè)計發(fā)展為施工圖設(shè)計不屬于設(shè)計變更范疇，設(shè)計變更應(yīng)該理解為經(jīng)審查合格后的施工圖由于工程需要發(fā) 生的設(shè)計更改才算設(shè)計變更，由概算限量設(shè)計到施工圖預(yù)算過渡不應(yīng)該理解為設(shè)計變更。b、投資控制投資控制的重點在于施工以前的投資決策和設(shè)

12、計階段，而在項目做出投資決策后，控制項目投資的關(guān)鍵就在于設(shè)計，而施工階段的監(jiān)理的監(jiān)理工作，對施工階段以前的工作往往無論為力，只有建議權(quán)，如該工程在開工前我單位向設(shè)計院建議優(yōu)化設(shè)計方案，如終沉池404棵孔樁把樁數(shù)減少、以卵石層作持力層，但都未得相關(guān)單位重視，以致工程投資較大造成一定的浪費。施工階段的監(jiān)理對投資控制工作嚴(yán)格審查施工單位申報的月、季度計量報表，認(rèn)真按施工合同核對其工程數(shù)量，不超計、不漏計,嚴(yán)格按合同規(guī)定進(jìn)行計量支付簽證；1、保證支付簽證的各項工程質(zhì)量合格、數(shù)量準(zhǔn)確;2、建立計量支付簽證臺帳，定期與施工單位核對清算;3、按業(yè)主授權(quán)和施工合同的規(guī)定審核變更設(shè)計。4、收集、整理有關(guān)的施工和

13、監(jiān)理資料，為處理費用索賠提供證據(jù)。往往監(jiān)理對施工階段的投資控制效率不大，達(dá)到預(yù)期效果永不及設(shè)計階段。A2/0生物池、終沉池標(biāo)段均超預(yù)算投資。生物池基礎(chǔ)開挖前明知為石方，可招標(biāo)時規(guī)定為土方;終沉池共404棵孔樁招標(biāo)時不切實際規(guī)定孔深按8米計算，實際施工深度平均達(dá)17米。象這樣的超預(yù)算投資監(jiān)理單位不能不保證工程質(zhì)量而按投標(biāo)預(yù)算文件控制。近年來，國家出臺了建筑法、招投標(biāo)法、建設(shè)工程質(zhì)量管理條例、材料清單規(guī)范計價辦法和建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范等法律法規(guī),使工程建設(shè)有章可循、有法可依。但有些業(yè)主法律意識淡薄，或?qū)ΡO(jiān)理程序不熟悉，使得工程中存在一些揮手工程、政績工程。國家投資項目業(yè)主違規(guī)現(xiàn)象交普遍，建立科學(xué)合理指

14、引有效管理業(yè)主行為十分重要，理順建筑市場應(yīng)著重抓項目法人制，建立監(jiān)管力度。四、質(zhì)量控制作為工程建設(shè)市場三大主體之一，監(jiān)理理應(yīng)發(fā)揮重要作用。但在工程建設(shè)中，重設(shè)計、重施工、經(jīng)監(jiān)理的觀念仍然普遍，有些業(yè)主及施工單位對監(jiān)理單位職責(zé)沒有正確的認(rèn)識，令監(jiān)理工作正常開展受到一定困擾，構(gòu)筑物砼澆筑過程中施工人員操作不當(dāng)漏振，出現(xiàn)滲漏,業(yè)主公然在承包商面前指責(zé)監(jiān)理單位監(jiān)理力度不夠，而不追究施工單位；且監(jiān)理在施工工程中以口頭、書面、議會上多次通知施工單位嚴(yán)格控制并以不支付進(jìn)度來嚴(yán)控，施工單位和業(yè)主視而不見，業(yè)主還為施工單位說情以工程抓進(jìn)度為由要求撥付工程進(jìn)度款，這樣監(jiān)理工程師下發(fā)的停工通知單，施工單位對監(jiān)理工程

15、師指令置若罔聞、拒不執(zhí)行。監(jiān)理對什么承擔(dān)責(zé)任,建設(shè)部頒發(fā)的工程監(jiān)理合同（范本、建筑法以及相關(guān)法規(guī)均有界定，出現(xiàn)上述情況說明業(yè)主對合同及法律法規(guī)了解不夠，但這種現(xiàn)象影響及壞，對規(guī)范建筑市場十分不利。監(jiān)理單位必須-公正、獨立、自主I地開展工程建設(shè)監(jiān)理工作，為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)、高效的技術(shù)服務(wù)，公平地維護(hù)建設(shè)單位和被監(jiān)理單位的合法權(quán)益，各監(jiān)理人員按守法、誠信、公正、科學(xué) 的愿則，盡職盡責(zé)對項目進(jìn)行監(jiān)理,做到堅持原則,貫徹法規(guī)，鉆研業(yè)務(wù)、實事求是，重視數(shù)據(jù),公平公正，熱情服務(wù)。監(jiān)理機(jī)構(gòu)實行總監(jiān)理工程師負(fù)責(zé)制，根據(jù)工程特點，分別由土建監(jiān)理工程師、水電監(jiān)理工程師、設(shè)備安裝監(jiān)理工程師、投資控制監(jiān)理工程師等負(fù)責(zé)本專業(yè)的現(xiàn)場質(zhì)量、進(jìn)度、安