रोगोवस्की कॉइल: Difference between revisions

From Vigyanwiki
No edit summary
No edit summary
Line 1: Line 1:
[[Image:Rogowski coil.png|thumb|रोगोस्की कुंडली तार का [[toroid]] है जिसका उपयोग प्रत्यावर्ती धारा को मापने के लिए किया जाता है {{math|''I''(''t'')}} टोरॉयड से घिरे केबल के माध्यम से। तस्वीर में धारा ले जाने वाली केबल को घेरते हुए रोगोस्की कुंडली को दिखाया गया है। कुंडल का उत्पादन, {{math|''v''(''t'')}}, वोल्टेज प्राप्त करने के लिए हानिपूर्ण समाकलक परिपथ से जुड़ा है {{math|''V''<sub>out</sub>(''t'')}} के समानुपातिक है {{math|''I''(''t'')}}.]][[वाल्टर रोगोव्स्की]] के नाम पर रोगोस्की कुंडली, [[प्रत्यावर्ती धारा को मापना]] या उच्च गति धारा नाड़ी को मापने के लिए एक विद्युत उपकरण है। इसमें कभी-कभी तार का [[ कुंडलित वक्रता |कुंडलित वक्रता]] कुंडली होता है, जिसके छोर से लीड कुंडली के केंद्र से होकर दूसरे छोर तक लौटता है, जिससे कि दोनों टर्मिनल कुंडली के एक ही सिरे पर हों। इस दृष्टिकोण को कभी-कभी 'प्रति-घाव' रोगोस्की के रूप में संदर्भित किया जाता है।
[[Image:Rogowski coil.png|thumb|रोगोस्की कॉइल तार का [[toroid|टॉरॉयड]] है जिसका उपयोग प्रत्यावर्ती धारा को मापने के लिए किया जाता है {{math|''I''(''t'')}} टोरॉयड से घिरे केबल के माध्यम से। चित्रण  में धारा ले जाने वाली केबल को घेरते हुए रोगोस्की कॉइल को दिखाया गया है। कुंडल का उत्पादन, {{math|''v''(''t'')}}, वोल्टेज प्राप्त करने के लिए हानिपूर्ण समाकलक परिपथ से जुड़ा है {{math|''V''<sub>out</sub>(''t'')}} के समानुपातिक है {{math|''I''(''t'')}}.]][[वाल्टर रोगोव्स्की]] के नाम पर रोगोस्की कॉइल, [[प्रत्यावर्ती धारा को मापना]] या उच्च गति धारा नाड़ी को मापने के लिए एक विद्युत उपकरण है। इसमें कभी-कभी तार का [[ कुंडलित वक्रता |कुंडलित वक्रता]] कॉइल होता है, जिसके छोर से लीड कॉइल के केंद्र से होकर दूसरे छोर तक लौटता है, जिससे कि दोनों टर्मिनल कॉइल के एक ही सिरे पर हों। इस दृष्टिकोण को कभी-कभी 'प्रति-घाव' रोगोस्की के रूप में संदर्भित किया जाता है।


अन्य दृष्टिकोण पूर्ण टोरॉयड ज्यामिति का उपयोग करते हैं जिसमें केंद्रीय उत्तेजना का लाभ होता है न कि कुंडली में रोमांचक खड़ी तरंगें। पूरी असेंबली को सीधे [[कंडक्टर (सामग्री)|संवाहक]] के चारों ओर लपेटा जाता है जिसका धारा मापा जाना है। कोई धातु लोहा का अन्तर्भाग नहीं है। वाइंडिंग का घनत्व, कुंडली का व्यास और वाइंडिंग की कठोरता बाहरी क्षेत्रों के लिए प्रतिरक्षा को संरक्षित करने और मापन संवाहक की स्थिति के लिए कम संवेदनशीलता के लिए महत्वपूर्ण हैं।<ref name=":0">D.G. Pellinen, M.S. DiCipua, S.E. Sampayan, H. Gerbracht, and M. Wang, "Rogowski coil for measuring fast, highlevel pulsed currents," ''Rev.Sci.Instr.'' 51, 1535 (1980); http://dx.doi.org/10.1063/1.1136119.</ref><ref name=":1">John G. Webster, Halit Eren (ed.), ''Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook, Second Edition: Electromagnetic, Optical, Radiation, Chemical, and Biomedical Measurement'', CRC Press, 2014, {{ISBN|1-439-84891-2}}, pp. 16-6 to 16-7.
अन्य दृष्टिकोण पूर्ण टोरॉयड ज्यामिति का उपयोग करते हैं जिसमें केंद्रीय उत्तेजना का लाभ होता है न कि कॉइल में रोमांचक खड़ी तरंगें। पूरी असेंबली को सीधे [[कंडक्टर (सामग्री)|संवाहक]] के चारों ओर लपेटा जाता है जिसका धारा मापा जाना है। कोई धातु लोहा का अन्तर्भाग नहीं है। वाइंडिंग का घनत्व, कॉइल का व्यास और वाइंडिंग की कठोरता बाहरी क्षेत्रों के लिए प्रतिरक्षा को संरक्षित करने और मापन संवाहक की स्थिति के लिए कम संवेदनशीलता के लिए महत्वपूर्ण हैं।<ref name=":0">D.G. Pellinen, M.S. DiCipua, S.E. Sampayan, H. Gerbracht, and M. Wang, "Rogowski coil for measuring fast, highlevel pulsed currents," ''Rev.Sci.Instr.'' 51, 1535 (1980); http://dx.doi.org/10.1063/1.1136119.</ref><ref name=":1">John G. Webster, Halit Eren (ed.), ''Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook, Second Edition: Electromagnetic, Optical, Radiation, Chemical, and Biomedical Measurement'', CRC Press, 2014, {{ISBN|1-439-84891-2}}, pp. 16-6 to 16-7.
</ref><ref name=":2">Klaus Schon, ''High Impulse Voltage and Current Measurement Techniques: Fundamentals – Measuring Instruments – Measuring Methods'', Springer Science & Business Media, 2013, {{ISBN|3-319-00378-X}}, p. 193.</ref>
</ref><ref name=":2">Klaus Schon, ''High Impulse Voltage and Current Measurement Techniques: Fundamentals – Measuring Instruments – Measuring Methods'', Springer Science & Business Media, 2013, {{ISBN|3-319-00378-X}}, p. 193.</ref>


चूंकि कुंडली में प्रेरित [[वोल्टेज]] सीधे संवाहक में धारा के परिवर्तन (व्युत्पन्न) की दर के समानुपाती होता है, रोगोस्की कुंडली का उत्पादन सामान्यतः उत्पादन में संकेत प्रदान करने के लिए विद्युतीय (या इलेक्ट्रॉनिक) [[जोड़नेवाला|जोड़ने वाला]] परिपथ से जुड़ा होता है, जो धारा के समानुपाती होता है। अंकीय परिवर्त्तक के लिए अंतर्निहित एनालॉग वाले एकल चिप संकेत संसाधित्र अधिकांशतः इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाते हैं।<ref name=":1" />इसे उत्पादन के साथ समानांतर में कम अधिष्ठापन रोकनेवाला रखकर स्व-एकीकृत जैसे, कोई बाहरी परिपथ नहीं भी बनाया जा सकता है।<ref name=":0" />यह दृष्टिकोण संवेदन परिपथ को अधिक शोर प्रतिरोधी भी बनाता है।
चूंकि कॉइल में प्रेरित [[वोल्टेज]] सीधे संवाहक में धारा के परिवर्तन (व्युत्पन्न) की दर के समानुपाती होता है, रोगोस्की कॉइल का उत्पादन सामान्यतः उत्पादन में संकेत प्रदान करने के लिए विद्युतीय (या इलेक्ट्रॉनिक) [[जोड़नेवाला|जोड़ने वाला]] परिपथ से जुड़ा होता है, जो धारा के समानुपाती होता है। अंकीय परिवर्त्तक के लिए अंतर्निहित एनालॉग वाले एकल चिप संकेत संसाधित्र अधिकांशतः इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाते हैं।<ref name=":1" />इसे उत्पादन के साथ समानांतर में कम अधिष्ठापन रोकनेवाला रखकर स्व-एकीकृत जैसे, कोई बाहरी परिपथ नहीं भी बनाया जा सकता है।<ref name=":0" />यह दृष्टिकोण संवेदन परिपथ को अधिक शोर प्रतिरोधी भी बनाता है।


== लाभ ==
== लाभ ==
इस प्रकार के कुंडली में अन्य प्रकार के धारा ट्रांसफॉर्मर के लाभ हैं।
इस प्रकार के कॉइल में अन्य प्रकार के धारा ट्रांसफॉर्मर के लाभ हैं।
   
   
* यह बंद लूप नहीं है, क्योंकि दूसरा टर्मिनल वापस टॉरॉयड अन्तर्भाग सामान्यतः प्लास्टिक या रबर नली के केंद्र के माध्यम से पारित किया जाता है और पहले टर्मिनल के साथ जुड़ा होता है। यह कुंडली को खुला समाप्त और लचीला होने की अनुमति देता है, जिससे इसे लाइव संवाहक के चारों ओर बिना परेशान किए लपेटा जा सकता है। चूंकि, उस स्थितियों में मापा संवाहक की स्थिति महत्वपूर्ण है। यह दिखाया गया है कि, लचीले सेंसर के साथ, त्रुटिहीनता पर स्थिति का प्रभाव 1 से 3% तक होता है। अन्य प्रविधि त्रुटिहीन लॉकिंग तंत्र के साथ दो कठोर घुमावदार भागों का उपयोग करती है।<ref name=":2" />  
* यह बंद लूप नहीं है, क्योंकि दूसरा टर्मिनल वापस टॉरॉयड अन्तर्भाग सामान्यतः प्लास्टिक या रबर नली के केंद्र के माध्यम से पारित किया जाता है और पहले टर्मिनल के साथ जुड़ा होता है। यह कॉइल को खुला समाप्त और लचीला होने की अनुमति देता है, जिससे इसे लाइव संवाहक के चारों ओर बिना परेशान किए लपेटा जा सकता है। चूंकि, उस स्थितियों में मापा संवाहक की स्थिति महत्वपूर्ण है। यह दिखाया गया है कि, लचीले सेंसर के साथ, त्रुटिहीनता पर स्थिति का प्रभाव 1 से 3% तक होता है। अन्य प्रविधि त्रुटिहीन लॉकिंग तंत्र के साथ दो कठोर घुमावदार भागों का उपयोग करती है।<ref name=":2" />  
*इसकी कम प्रेरण के कारण, यह कई नैनोसेकंड तक तेजी से बदलती धाराओं का उत्तर दे सकता है।<ref name=":3">Slawomir Tumanski, ''Handbook of Magnetic Measurements'', CRC Press, 2011, {{ISBN|1-439-82952-7}}, p. 175.</ref>
*इसकी कम प्रेरण के कारण, यह कई नैनोसेकंड तक तेजी से बदलती धाराओं का उत्तर दे सकता है।<ref name=":3">Slawomir Tumanski, ''Handbook of Magnetic Measurements'', CRC Press, 2011, {{ISBN|1-439-82952-7}}, p. 175.</ref>
* क्योंकि इसमें संतृप्त करने के लिए कोई लोहे का अन्तर्भाग नहीं है, यह बड़ी धाराओं के अधीन होने पर भी अत्यधिक रैखिक है, जैसे कि [[विद्युत शक्ति संचरण]], [[वेल्डिंग]], या स्पंदित बिजली अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।<ref name=":3" />यह रैखिकता उच्च-धारा रोगोस्की कुंडली को बहुत छोटे संदर्भ धाराओं का उपयोग करके कैलिब्रेट करने में सक्षम बनाती है।<ref name=":1" />  
* क्योंकि इसमें संतृप्त करने के लिए कोई लोहे का अन्तर्भाग नहीं है, यह बड़ी धाराओं के अधीन होने पर भी अत्यधिक रैखिक है, जैसे कि [[विद्युत शक्ति संचरण]], [[वेल्डिंग]], या स्पंदित बिजली अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।<ref name=":3" />यह रैखिकता उच्च-धारा रोगोस्की कॉइल को बहुत छोटे संदर्भ धाराओं का उपयोग करके कैलिब्रेट करने में सक्षम बनाती है।<ref name=":1" />  
*माध्यमिक वाइंडिंग के खुलने का कोई खतरा नहीं।<ref name=":3" />  
*माध्यमिक वाइंडिंग के खुलने का कोई खतरा नहीं।<ref name=":3" />  
*कम निर्माण लागत।<ref name=":3" />  
*कम निर्माण लागत।<ref name=":3" />  
*तापमान क्षतिपूर्ति सरल है।<ref name=":1" />  
*तापमान क्षतिपूर्ति सरल है।<ref name=":1" />  
*बड़े धारा के लिए पारंपरिक धारा ट्रांसफॉर्मर को उत्पादन धारा को स्थिर रखने के लिए द्वितीयक मोड़ की संख्या में वृद्धि की आवश्यकता होती है। इसलिए, बड़े धारा के लिए रोगोस्की कुंडली समतुल्य रेटिंग धारा ट्रांसफॉर्मर से छोटा होता है।<ref>Stephen A. Dyer, ''Wiley Survey of Instrumentation and Measurement'', John Wiley & Sons, 2004, {{ISBN|0-471-22165-1}}, p. 265.</ref>
*बड़े धारा के लिए पारंपरिक धारा ट्रांसफॉर्मर को उत्पादन धारा को स्थिर रखने के लिए द्वितीयक मोड़ की संख्या में वृद्धि की आवश्यकता होती है। इसलिए, बड़े धारा के लिए रोगोस्की कॉइल समतुल्य रेटिंग धारा ट्रांसफॉर्मर से छोटा होता है।<ref>Stephen A. Dyer, ''Wiley Survey of Instrumentation and Measurement'', John Wiley & Sons, 2004, {{ISBN|0-471-22165-1}}, p. 265.</ref>
== हानि ==
== हानि ==
इस प्रकार  कुंडली के अन्य प्रकार के धारा ट्रांसफॉर्मर पर कुछ हानि भी हैं।
इस प्रकार  कॉइल के अन्य प्रकार के धारा ट्रांसफॉर्मर पर कुछ हानि भी हैं।
   
   
* धारा तरंग प्राप्त करने के लिए कुंडली का उत्पादन समाकलक परिपथ के माध्यम से पारित किया जाना चाहिए। समाकलक परिपथ को शक्ति की आवश्यकता होती है, सामान्यतः 3 से 24Vडीसी और कई वाणिज्यिक सेंसर इसे बैटरी से प्राप्त करते हैं।<ref name=":4">Krzysztof Iniewski, ''Smart Sensors for Industrial Applications'', CRC Press, 2013, {{ISBN|1-466-56810-0}}, p. 346.
* धारा तरंग प्राप्त करने के लिए कॉइल का उत्पादन समाकलक परिपथ के माध्यम से पारित किया जाना चाहिए। समाकलक परिपथ को शक्ति की आवश्यकता होती है, सामान्यतः 3 से 24Vडीसी और कई वाणिज्यिक सेंसर इसे बैटरी से प्राप्त करते हैं।<ref name=":4">Krzysztof Iniewski, ''Smart Sensors for Industrial Applications'', CRC Press, 2013, {{ISBN|1-466-56810-0}}, p. 346.
</ref>
</ref>
* पारंपरिक विभाजन-अन्तर्भाग धारा ट्रांसफॉर्मर को समाकलक परिपथ की आवश्यकता नहीं होती है। समाकलक हानिपूर्ण है, इसलिए रोगोस्की कुंडली में डीसी के लिए अनुक्रिया नहीं होती है, न ही पारंपरिक धारा ट्रांसफॉर्मर (डीसी के लिए नील प्रभाव कुंडली्स देखें)। चूंकि, वे 1 Hz और उससे कम आवृत्ति घटकों के साथ बहुत धीमी गति से बदलती धाराओं को माप सकते हैं।<ref name=":2" />
* पारंपरिक विभाजन-अन्तर्भाग धारा ट्रांसफॉर्मर को समाकलक परिपथ की आवश्यकता नहीं होती है। समाकलक हानिपूर्ण है, इसलिए रोगोस्की कॉइल में डीसी के लिए अनुक्रिया नहीं होती है, न ही पारंपरिक धारा ट्रांसफॉर्मर (डीसी के लिए नील प्रभाव कॉइल्स देखें)। चूंकि, वे 1 Hz और उससे कम आवृत्ति घटकों के साथ बहुत धीमी गति से बदलती धाराओं को माप सकते हैं।<ref name=":2" />
== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
त्रुटिहीन वेल्डिंग प्रणाली, आर्क पिघलने वाली भट्टी, या विद्युत चुम्बकीय लांचर में धारा पर्यवेक्षण के लिए रोगोस्की कुंडली का उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग विद्युत जनित्र के लघु-परिपथ परीक्षण और विद्युत संयंत्रों की सुरक्षा प्रणालियों में सेंसर के रूप में भी किया जाता है। उपयोग का अन्य क्षेत्र उनकी उच्च रैखिकता के कारण हार्मोनिक धारा सामग्री का मापन है।<ref name=":4" />
त्रुटिहीन वेल्डिंग प्रणाली, आर्क पिघलने वाली भट्टी, या विद्युत चुम्बकीय लांचर में धारा पर्यवेक्षण के लिए रोगोस्की कॉइल का उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग विद्युत जनित्र के लघु-परिपथ परीक्षण और विद्युत संयंत्रों की सुरक्षा प्रणालियों में सेंसर के रूप में भी किया जाता है। उपयोग का अन्य क्षेत्र उनकी उच्च रैखिकता के कारण हार्मोनिक धारा सामग्री का मापन है।<ref name=":4" />
== सूत्र ==
== सूत्र ==
[[File:RC PULSE.png|thumb| स्विच्ड-मोड लोड के लिए आरसी उत्पादन का उदाहरण तरंग। जैसा कि ऊपर बताया गया है, उत्पादन वेवफ़ॉर्म CH4 (हरा) धारा वेवफ़ॉर्म CH2 (नीला) के व्युत्पन्न का प्रतिनिधित्व करता है; CH1 (पीला) 230 V AC मेन वेवफॉर्म है]]रोगोवस्की कुंडली द्वारा उत्पादित वोल्टेज है
[[File:RC PULSE.png|thumb| स्विच्ड-मोड लोड के लिए आरसी उत्पादन का उदाहरण तरंग। जैसा कि ऊपर बताया गया है, उत्पादन तरंग रूप CH4 (हरा) धारा तरंग रूप CH2 (नीला) के व्युत्पन्न का प्रतिनिधित्व करता है; CH1 (पीला) 230 V AC मुख्य तरंग रूप है।]]रोगोवस्की कॉइल द्वारा उत्पादित वोल्टेज है
:<math>v(t) = \frac{-AN\mu_0}{l} \frac{dI(t)}{dt},</math>
:<math>v(t) = \frac{-AN\mu_0}{l} \frac{dI(t)}{dt},</math>
जहाँ
जहाँ
Line 38: Line 38:
यह सूत्र मानता है कि घुमाव समान दूरी पर हैं और ये घुमाव कुंडल की त्रिज्या के सापेक्ष छोटे हैं।
यह सूत्र मानता है कि घुमाव समान दूरी पर हैं और ये घुमाव कुंडल की त्रिज्या के सापेक्ष छोटे हैं।


रोगोस्की कुंडली का उत्पादन तार धारा के व्युत्पतिलब्ध के समानुपाती होता है। उत्पादन अधिकांशतः एकीकृत होता है इसलिए उत्पादन तार के धारा के समानुपाती होता है।
रोगोस्की कॉइल का उत्पादन तार धारा के व्युत्पतिलब्ध के समानुपाती होता है। उत्पादन अधिकांशतः एकीकृत होता है इसलिए उत्पादन तार के धारा के समानुपाती होता है।
:<math>V_\text{out} = \int v \,dt = \frac{-AN\mu_0}{l} I(t) + C_\text{integration}.</math>
:<math>V_\text{out} = \int v \,dt = \frac{-AN\mu_0}{l} I(t) + C_\text{integration}.</math>
व्यवहार में, उपकरण हानिपूर्ण समाकलक का उपयोग ब्याज की न्यूनतम आवृत्ति से बहुत कम समय के साथ करेगा। हानिपूर्ण समाकलक वोल्टेज समयोजन के प्रभाव को कम करेगा और एकीकरण की निरंतरता को शून्य पर विन्यस्त करेगा।
व्यवहार में, उपकरण हानिपूर्ण समाकलक का उपयोग ब्याज की न्यूनतम आवृत्ति से बहुत कम समय के साथ करेगा। हानिपूर्ण समाकलक वोल्टेज समयोजन के प्रभाव को कम करेगा और एकीकरण की निरंतरता को शून्य पर विन्यस्त करेगा।


उच्च आवृत्तियों पर, रोगोव्स्की कुंडली का प्रेरण इसके उत्पादन को कम कर देगा।
उच्च आवृत्तियों पर, रोगोव्स्की कॉइल का प्रेरण इसके उत्पादन को कम कर देगा।


टॉरॉयड का प्रेरण है<ref>{{cite web | url=http://www.nessengr.com/technical-data/toroid-inductor-formulas-and-calculator/ | title=Toroid Inductor Formulas and Calculator }}</ref>
टॉरॉयड का प्रेरण है<ref>{{cite web | url=http://www.nessengr.com/technical-data/toroid-inductor-formulas-and-calculator/ | title=Toroid Inductor Formulas and Calculator }}</ref>
:<math>L = \mu_0 N^2 \left(R - \sqrt{R^2 - r^2}\right).</math>
:<math>L = \mu_0 N^2 \left(R - \sqrt{R^2 - r^2}\right).</math>
== समान उपकरण ==
== समान उपकरण ==
1887 में [[ ब्रिस्टल विश्वविद्यालय |ब्रिस्टल विश्वविद्यालय]] के [[आर्थर प्रिंस चैटॉक]] द्वारा रोगोस्की कुंडली के समान उपकरण का वर्णन किया गया था।<ref>"On a magnetic potentiometer", ''Philosophical Magazine and Journal of Science'', vol. XXIV, no. 5th Series, pp.&nbsp;94&ndash;96, Jul-Dec 1887</ref> चट्टॉक ने इसका उपयोग धाराओं के अतिरिक्त [[चुंबकीय क्षेत्र]] को मापने के लिए किया। 1912 में वाल्टर रोगोव्स्की और डब्ल्यू स्टीनहॉस द्वारा निश्चित विवरण दिया गया था।<ref>Walter Rogowski and W. Steinhaus in "Die Messung der magnetischen Spannung", ''Archiv für Elektrotechnik'', 1912, 1, Pt.4, pp.&nbsp;141–150.</ref>
1887 में [[ ब्रिस्टल विश्वविद्यालय |ब्रिस्टल विश्वविद्यालय]] के [[आर्थर प्रिंस चैटॉक]] द्वारा रोगोस्की कॉइल के समान उपकरण का वर्णन किया गया था।<ref>"On a magnetic potentiometer", ''Philosophical Magazine and Journal of Science'', vol. XXIV, no. 5th Series, pp.&nbsp;94&ndash;96, Jul-Dec 1887</ref> चट्टॉक ने इसका उपयोग धाराओं के अतिरिक्त [[चुंबकीय क्षेत्र]] को मापने के लिए किया। 1912 में वाल्टर रोगोव्स्की और डब्ल्यू स्टीनहॉस द्वारा निश्चित विवरण दिया गया था।<ref>Walter Rogowski and W. Steinhaus in "Die Messung der magnetischen Spannung", ''Archiv für Elektrotechnik'', 1912, 1, Pt.4, pp.&nbsp;141–150.</ref>
हाल ही में, रोगोस्की कुंडली के सिद्धांत पर आधारित कम लागत वाले धारा सेंसर विकसित किए गए हैं।<ref>Patent for a planar Rogowski current sensor {{US patent|6414475}}, granted 2 Jul 2002.</ref> ये सेंसर रोगोस्की कुंडली के सिद्धांतों को साझा करते हैं, जो बिना चुंबकीय अन्तर्भाग वाले ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करके धारा के परिवर्तन की दर को मापते हैं। पारंपरिक रोगोस्की कुंडली से अंतर यह है कि सेंसर को टॉरॉयडल कुंडली के अतिरिक्त समतल कुंडली का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है। सेंसर के माप क्षेत्र के बाहर संवाहक के प्रभाव को अस्वीकार करने के लिए, ये समतल रोगोस्की धारा सेंसर बाहरी क्षेत्रों की प्रतिक्रिया को सीमित करने के लिए टॉरॉयडल ज्यामिति के अतिरिक्त गाढ़ा कुंडली ज्यामिति का उपयोग करते हैं। समतल रोगोस्की धारा सेंसर का मुख्य लाभ यह है कि कम लागत वाले [[मुद्रित सर्किट बोर्ड|मुद्रित परिपथ बोर्ड]] निर्माण का उपयोग करके त्रुटिहीनता के लिए आवश्यक कुंडली वाइंडिंग परिशुद्धता प्राप्त की जा सकती है।
हाल ही में, रोगोस्की कॉइल के सिद्धांत पर आधारित कम लागत वाले धारा सेंसर विकसित किए गए हैं।<ref>Patent for a planar Rogowski current sensor {{US patent|6414475}}, granted 2 Jul 2002.</ref> ये सेंसर रोगोस्की कॉइल के सिद्धांतों को साझा करते हैं, जो बिना चुंबकीय अन्तर्भाग वाले ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करके धारा के परिवर्तन की दर को मापते हैं। पारंपरिक रोगोस्की कॉइल से अंतर यह है कि सेंसर को टॉरॉयडल कॉइल के अतिरिक्त समतल कॉइल का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है। सेंसर के माप क्षेत्र के बाहर संवाहक के प्रभाव को अस्वीकार करने के लिए, ये समतल रोगोस्की धारा सेंसर बाहरी क्षेत्रों की प्रतिक्रिया को सीमित करने के लिए टॉरॉयडल ज्यामिति के अतिरिक्त गाढ़ा कॉइल ज्यामिति का उपयोग करते हैं। समतल रोगोस्की धारा सेंसर का मुख्य लाभ यह है कि कम लागत वाले [[मुद्रित सर्किट बोर्ड|मुद्रित परिपथ बोर्ड]] निर्माण का उपयोग करके त्रुटिहीनता के लिए आवश्यक कॉइल वाइंडिंग परिशुद्धता प्राप्त की जा सकती है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==

Revision as of 15:14, 29 April 2023

रोगोस्की कॉइल तार का टॉरॉयड है जिसका उपयोग प्रत्यावर्ती धारा को मापने के लिए किया जाता है I(t) टोरॉयड से घिरे केबल के माध्यम से। चित्रण में धारा ले जाने वाली केबल को घेरते हुए रोगोस्की कॉइल को दिखाया गया है। कुंडल का उत्पादन, v(t), वोल्टेज प्राप्त करने के लिए हानिपूर्ण समाकलक परिपथ से जुड़ा है Vout(t) के समानुपातिक है I(t).

वाल्टर रोगोव्स्की के नाम पर रोगोस्की कॉइल, प्रत्यावर्ती धारा को मापना या उच्च गति धारा नाड़ी को मापने के लिए एक विद्युत उपकरण है। इसमें कभी-कभी तार का कुंडलित वक्रता कॉइल होता है, जिसके छोर से लीड कॉइल के केंद्र से होकर दूसरे छोर तक लौटता है, जिससे कि दोनों टर्मिनल कॉइल के एक ही सिरे पर हों। इस दृष्टिकोण को कभी-कभी 'प्रति-घाव' रोगोस्की के रूप में संदर्भित किया जाता है।

अन्य दृष्टिकोण पूर्ण टोरॉयड ज्यामिति का उपयोग करते हैं जिसमें केंद्रीय उत्तेजना का लाभ होता है न कि कॉइल में रोमांचक खड़ी तरंगें। पूरी असेंबली को सीधे संवाहक के चारों ओर लपेटा जाता है जिसका धारा मापा जाना है। कोई धातु लोहा का अन्तर्भाग नहीं है। वाइंडिंग का घनत्व, कॉइल का व्यास और वाइंडिंग की कठोरता बाहरी क्षेत्रों के लिए प्रतिरक्षा को संरक्षित करने और मापन संवाहक की स्थिति के लिए कम संवेदनशीलता के लिए महत्वपूर्ण हैं।[1][2][3]

चूंकि कॉइल में प्रेरित वोल्टेज सीधे संवाहक में धारा के परिवर्तन (व्युत्पन्न) की दर के समानुपाती होता है, रोगोस्की कॉइल का उत्पादन सामान्यतः उत्पादन में संकेत प्रदान करने के लिए विद्युतीय (या इलेक्ट्रॉनिक) जोड़ने वाला परिपथ से जुड़ा होता है, जो धारा के समानुपाती होता है। अंकीय परिवर्त्तक के लिए अंतर्निहित एनालॉग वाले एकल चिप संकेत संसाधित्र अधिकांशतः इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाते हैं।[2]इसे उत्पादन के साथ समानांतर में कम अधिष्ठापन रोकनेवाला रखकर स्व-एकीकृत जैसे, कोई बाहरी परिपथ नहीं भी बनाया जा सकता है।[1]यह दृष्टिकोण संवेदन परिपथ को अधिक शोर प्रतिरोधी भी बनाता है।

लाभ

इस प्रकार के कॉइल में अन्य प्रकार के धारा ट्रांसफॉर्मर के लाभ हैं।

  • यह बंद लूप नहीं है, क्योंकि दूसरा टर्मिनल वापस टॉरॉयड अन्तर्भाग सामान्यतः प्लास्टिक या रबर नली के केंद्र के माध्यम से पारित किया जाता है और पहले टर्मिनल के साथ जुड़ा होता है। यह कॉइल को खुला समाप्त और लचीला होने की अनुमति देता है, जिससे इसे लाइव संवाहक के चारों ओर बिना परेशान किए लपेटा जा सकता है। चूंकि, उस स्थितियों में मापा संवाहक की स्थिति महत्वपूर्ण है। यह दिखाया गया है कि, लचीले सेंसर के साथ, त्रुटिहीनता पर स्थिति का प्रभाव 1 से 3% तक होता है। अन्य प्रविधि त्रुटिहीन लॉकिंग तंत्र के साथ दो कठोर घुमावदार भागों का उपयोग करती है।[3]
  • इसकी कम प्रेरण के कारण, यह कई नैनोसेकंड तक तेजी से बदलती धाराओं का उत्तर दे सकता है।[4]
  • क्योंकि इसमें संतृप्त करने के लिए कोई लोहे का अन्तर्भाग नहीं है, यह बड़ी धाराओं के अधीन होने पर भी अत्यधिक रैखिक है, जैसे कि विद्युत शक्ति संचरण, वेल्डिंग, या स्पंदित बिजली अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।[4]यह रैखिकता उच्च-धारा रोगोस्की कॉइल को बहुत छोटे संदर्भ धाराओं का उपयोग करके कैलिब्रेट करने में सक्षम बनाती है।[2]
  • माध्यमिक वाइंडिंग के खुलने का कोई खतरा नहीं।[4]
  • कम निर्माण लागत।[4]
  • तापमान क्षतिपूर्ति सरल है।[2]
  • बड़े धारा के लिए पारंपरिक धारा ट्रांसफॉर्मर को उत्पादन धारा को स्थिर रखने के लिए द्वितीयक मोड़ की संख्या में वृद्धि की आवश्यकता होती है। इसलिए, बड़े धारा के लिए रोगोस्की कॉइल समतुल्य रेटिंग धारा ट्रांसफॉर्मर से छोटा होता है।[5]

हानि

इस प्रकार कॉइल के अन्य प्रकार के धारा ट्रांसफॉर्मर पर कुछ हानि भी हैं।

  • धारा तरंग प्राप्त करने के लिए कॉइल का उत्पादन समाकलक परिपथ के माध्यम से पारित किया जाना चाहिए। समाकलक परिपथ को शक्ति की आवश्यकता होती है, सामान्यतः 3 से 24Vडीसी और कई वाणिज्यिक सेंसर इसे बैटरी से प्राप्त करते हैं।[6]
  • पारंपरिक विभाजन-अन्तर्भाग धारा ट्रांसफॉर्मर को समाकलक परिपथ की आवश्यकता नहीं होती है। समाकलक हानिपूर्ण है, इसलिए रोगोस्की कॉइल में डीसी के लिए अनुक्रिया नहीं होती है, न ही पारंपरिक धारा ट्रांसफॉर्मर (डीसी के लिए नील प्रभाव कॉइल्स देखें)। चूंकि, वे 1 Hz और उससे कम आवृत्ति घटकों के साथ बहुत धीमी गति से बदलती धाराओं को माप सकते हैं।[3]

अनुप्रयोग

त्रुटिहीन वेल्डिंग प्रणाली, आर्क पिघलने वाली भट्टी, या विद्युत चुम्बकीय लांचर में धारा पर्यवेक्षण के लिए रोगोस्की कॉइल का उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग विद्युत जनित्र के लघु-परिपथ परीक्षण और विद्युत संयंत्रों की सुरक्षा प्रणालियों में सेंसर के रूप में भी किया जाता है। उपयोग का अन्य क्षेत्र उनकी उच्च रैखिकता के कारण हार्मोनिक धारा सामग्री का मापन है।[6]

सूत्र

स्विच्ड-मोड लोड के लिए आरसी उत्पादन का उदाहरण तरंग। जैसा कि ऊपर बताया गया है, उत्पादन तरंग रूप CH4 (हरा) धारा तरंग रूप CH2 (नीला) के व्युत्पन्न का प्रतिनिधित्व करता है; CH1 (पीला) 230 V AC मुख्य तरंग रूप है।

रोगोवस्की कॉइल द्वारा उत्पादित वोल्टेज है

जहाँ

  • छोटे लूपों में से का क्षेत्र है,
  • घुमावों की संख्या है,
  • घुमावदार की लंबाई है (अंगूठी की परिधि),
  • लूप में धारा सूत्रण के परिवर्तन की दर है,
  • वाल्ट·दूसरा /(एम्पेयर ·मीटर) मुक्त स्थान की पारगम्यता है,
  • टोरॉयड की प्रमुख त्रिज्या है,
  • इसकी छोटी त्रिज्या है।

यह सूत्र मानता है कि घुमाव समान दूरी पर हैं और ये घुमाव कुंडल की त्रिज्या के सापेक्ष छोटे हैं।

रोगोस्की कॉइल का उत्पादन तार धारा के व्युत्पतिलब्ध के समानुपाती होता है। उत्पादन अधिकांशतः एकीकृत होता है इसलिए उत्पादन तार के धारा के समानुपाती होता है।

व्यवहार में, उपकरण हानिपूर्ण समाकलक का उपयोग ब्याज की न्यूनतम आवृत्ति से बहुत कम समय के साथ करेगा। हानिपूर्ण समाकलक वोल्टेज समयोजन के प्रभाव को कम करेगा और एकीकरण की निरंतरता को शून्य पर विन्यस्त करेगा।

उच्च आवृत्तियों पर, रोगोव्स्की कॉइल का प्रेरण इसके उत्पादन को कम कर देगा।

टॉरॉयड का प्रेरण है[7]

समान उपकरण

1887 में ब्रिस्टल विश्वविद्यालय के आर्थर प्रिंस चैटॉक द्वारा रोगोस्की कॉइल के समान उपकरण का वर्णन किया गया था।[8] चट्टॉक ने इसका उपयोग धाराओं के अतिरिक्त चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए किया। 1912 में वाल्टर रोगोव्स्की और डब्ल्यू स्टीनहॉस द्वारा निश्चित विवरण दिया गया था।[9] हाल ही में, रोगोस्की कॉइल के सिद्धांत पर आधारित कम लागत वाले धारा सेंसर विकसित किए गए हैं।[10] ये सेंसर रोगोस्की कॉइल के सिद्धांतों को साझा करते हैं, जो बिना चुंबकीय अन्तर्भाग वाले ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करके धारा के परिवर्तन की दर को मापते हैं। पारंपरिक रोगोस्की कॉइल से अंतर यह है कि सेंसर को टॉरॉयडल कॉइल के अतिरिक्त समतल कॉइल का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है। सेंसर के माप क्षेत्र के बाहर संवाहक के प्रभाव को अस्वीकार करने के लिए, ये समतल रोगोस्की धारा सेंसर बाहरी क्षेत्रों की प्रतिक्रिया को सीमित करने के लिए टॉरॉयडल ज्यामिति के अतिरिक्त गाढ़ा कॉइल ज्यामिति का उपयोग करते हैं। समतल रोगोस्की धारा सेंसर का मुख्य लाभ यह है कि कम लागत वाले मुद्रित परिपथ बोर्ड निर्माण का उपयोग करके त्रुटिहीनता के लिए आवश्यक कॉइल वाइंडिंग परिशुद्धता प्राप्त की जा सकती है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. 1.0 1.1 D.G. Pellinen, M.S. DiCipua, S.E. Sampayan, H. Gerbracht, and M. Wang, "Rogowski coil for measuring fast, highlevel pulsed currents," Rev.Sci.Instr. 51, 1535 (1980); http://dx.doi.org/10.1063/1.1136119.
  2. 2.0 2.1 2.2 2.3 John G. Webster, Halit Eren (ed.), Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook, Second Edition: Electromagnetic, Optical, Radiation, Chemical, and Biomedical Measurement, CRC Press, 2014, ISBN 1-439-84891-2, pp. 16-6 to 16-7.
  3. 3.0 3.1 3.2 Klaus Schon, High Impulse Voltage and Current Measurement Techniques: Fundamentals – Measuring Instruments – Measuring Methods, Springer Science & Business Media, 2013, ISBN 3-319-00378-X, p. 193.
  4. 4.0 4.1 4.2 4.3 Slawomir Tumanski, Handbook of Magnetic Measurements, CRC Press, 2011, ISBN 1-439-82952-7, p. 175.
  5. Stephen A. Dyer, Wiley Survey of Instrumentation and Measurement, John Wiley & Sons, 2004, ISBN 0-471-22165-1, p. 265.
  6. 6.0 6.1 Krzysztof Iniewski, Smart Sensors for Industrial Applications, CRC Press, 2013, ISBN 1-466-56810-0, p. 346.
  7. "Toroid Inductor Formulas and Calculator".
  8. "On a magnetic potentiometer", Philosophical Magazine and Journal of Science, vol. XXIV, no. 5th Series, pp. 94–96, Jul-Dec 1887
  9. Walter Rogowski and W. Steinhaus in "Die Messung der magnetischen Spannung", Archiv für Elektrotechnik, 1912, 1, Pt.4, pp. 141–150.
  10. Patent for a planar Rogowski current sensor U.S. Patent 6,414,475, granted 2 Jul 2002.


बाहरी संबंध