Đầu dò Rogowski đo dòng điện bằng cách tạo ra điện áp tỉ lệ với tốc độ thay đổi của dòng điện nằm trong vòng cuộn dây. Để dùng tín hiệu này theo dòng điện thực tế, điện áp từ cuộn Rogowski phải được tích phân.
Nguyên lý trên cũng giải thích giới hạn quan trọng: đầu dò Rogowski không thực hiện phép đo ở DC, nhưng có thể làm việc ở tần số thấp hơn đa số đầu dò dòng điện AC dạng kẹp.
Tóm tắt: Cuộn Rogowski phản hồi theo sự biến thiên của dòng điện. Tín hiệu cuộn dây cần được tích phân để tỉ lệ với dòng điện. Đầu dò không dùng cho DC. Nguồn dữ liệu nêu PEM CWT015, Tektronix P6022 và Teledyne Lecroy CP031 là ba đầu dò được đối chiếu.
Đầu dò Rogowski là gì?
Đầu dò Rogowski là đầu dò dòng điện sử dụng một vòng cuộn dây Rogowski bao quanh dòng điện cần khảo sát. Điện áp do cuộn dây tạo ra tỉ lệ với đạo hàm của dòng điện, tức tốc độ thay đổi của dòng điện theo thời gian, chứ không trực tiếp tỉ lệ với giá trị dòng điện.
Điểm này phân biệt cách diễn giải tín hiệu của đầu dò Rogowski với việc chỉ đọc trực tiếp điện áp đầu ra như một giá trị dòng điện. Khi đánh giá kết quả, cần xác định tín hiệu đang xét là điện áp từ cuộn dây hay là đầu ra sau khi đã tích phân.
Vì sao tín hiệu của đầu dò Rogowski phải được tích phân?
Khâu tích phân là cần thiết để chuyển điện áp tỉ lệ với tốc độ biến thiên dòng điện thành điện áp đầu ra tỉ lệ với tín hiệu dòng điện. Nhờ đó, đầu ra của đầu dò có thể phản ánh dạng dòng điện thay vì chỉ phản ánh mức độ dòng điện thay đổi nhanh hay chậm.
Nói cách khác, cuộn Rogowski tạo tín hiệu ban đầu theo sự thay đổi của dòng điện; quá trình tích phân phục hồi quan hệ tỉ lệ với dòng điện. Đây là đặc điểm cần lưu ý khi dùng đầu dò cho các phép đo liên quan đến trở kháng nhỏ, vì việc hiểu đúng chuỗi xử lý tín hiệu là cần thiết để diễn giải phép đo.
Tại sao đầu dò Rogowski không đo được dòng một chiều DC?
Đầu dò Rogowski không thể hoạt động ở DC vì điện áp của cuộn dây phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của dòng điện. Với dòng một chiều ổn định, dòng điện không thay đổi theo thời gian, nên nguyên lý tạo điện áp của cuộn Rogowski không cung cấp tín hiệu đo DC theo cách được mô tả.
Giới hạn này không có nghĩa đầu dò chỉ dùng được ở dải tần cao. Dữ liệu nguồn cho biết đầu dò Rogowski có thể hoạt động ở tần số thấp hơn phần lớn đầu dò dòng điện AC dạng kẹp, nhưng không cung cấp giá trị tần số cụ thể để xác định một ngưỡng dùng chung cho mọi mẫu.
Lưu ý: Khả năng hoạt động ở tần số thấp không đồng nghĩa với khả năng đo dòng DC. Hai nội dung này cần được phân biệt khi chọn đầu dò.
Khi nào cần lưu ý nguyên lý Rogowski trong phép đo trở kháng nhỏ?
Khi đo trở kháng nhỏ bằng đầu dò Rogowski, cần lưu ý rằng đầu dò phản hồi theo biến thiên dòng điện và đầu ra dùng để biểu diễn dòng điện cần qua tích phân. Vì vậy, tín hiệu dòng điện thay đổi là điều kiện gắn với nguyên lý đo được nêu trong dữ liệu.
Không nên suy ra rằng đầu dò Rogowski thay thế được cho phép đo DC chỉ vì nó có thể làm việc ở tần số thấp. Nếu đối tượng cần khảo sát có thành phần DC ổn định, giới hạn không đo được DC phải được xem xét trước khi diễn giải kết quả.
Ba đầu dò dòng điện kẹp nào được nêu trong phần đối chiếu?
Nguồn dữ liệu đề cập một bảng đối chiếu các đặc tính hiệu năng chính của ba đầu dò dòng điện kẹp: PEM CWT015, Tektronix P6022 và Teledyne Lecroy CP031. Ba đầu dò này được nêu là các đối tượng so sánh, đồng thời hình minh họa cho thấy các đầu dò tương ứng.
Tuy nhiên, dữ liệu được cung cấp không có các ô dữ liệu của bảng, chẳng hạn dải tần, độ nhạy, giới hạn dòng điện hoặc độ chính xác. Do đó, chưa thể kết luận mẫu nào phù hợp hơn hay khác nhau ra sao về thông số chỉ từ thông tin hiện có.
Nên hiểu kết quả so sánh đầu dò Rogowski và đầu dò kẹp như thế nào?
Kết quả so sánh chỉ nên được dùng để nhận biết rằng PEM CWT015, Tektronix P6022 và Teledyne Lecroy CP031 đã được đặt trong cùng một bối cảnh đối chiếu về đặc tính hiệu năng. Không có số liệu chi tiết, vì vậy không nên gán ưu thế, thứ hạng hoặc thông số kỹ thuật cho bất kỳ mẫu nào.
Tiêu chí chắc chắn có thể rút ra là nguyên lý của đầu dò Rogowski: tạo điện áp theo tốc độ thay đổi dòng điện, cần tích phân để cho đầu ra tỉ lệ với dòng điện và không thực hiện đo DC. Đây là các điểm nền tảng để phân biệt giới hạn ứng dụng trước khi so sánh sâu hơn giữa các đầu dò.
