रोगोवस्की कॉइल

रोगोस्की कुंडली तार का एक toroid है जिसका उपयोग प्रत्यावर्ती धारा को मापने के लिए किया जाता है I(t) टोरॉयड से घिरे एक केबल के माध्यम से। तस्वीर में करंट ले जाने वाली केबल को घेरते हुए रोगोस्की कॉइल को दिखाया गया है। कुंडल का उत्पादन, v(t), वोल्टेज प्राप्त करने के लिए हानिपूर्ण इंटीग्रेटर सर्किट से जुड़ा है V_out(t) के समानुपातिक है I(t).

वाल्टर रोगोव्स्की के नाम पर एक रोगोस्की कॉइल, विद्युत मापन के लिए एक विद्युत उपकरण है जो वर्तमान (एसी) या उच्च गति वाली वर्तमान दालों को बदलता है। इसमें कभी-कभी तार का एक कुंडलित वक्रता कॉइल होता है, जिसके एक छोर से लीड कॉइल के केंद्र से होकर दूसरे छोर तक लौटता है, ताकि 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 एक 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) के चारों ओर लपेटा जाता है जिसका करंट मापा जाना है। कोई धातु (लोहा) कोर नहीं है। वाइंडिंग का घनत्व, कॉइल का व्यास और वाइंडिंग की कठोरता बाहरी क्षेत्रों के लिए प्रतिरक्षा को संरक्षित करने और मापा कंडक्टर की स्थिति के लिए कम संवेदनशीलता के लिए महत्वपूर्ण हैं। चूंकि कॉइल में प्रेरित वोल्टेज सीधे कंडक्टर में करंट के परिवर्तन (व्युत्पन्न) की दर के समानुपाती होता है, रोगोस्की कॉइल का आउटपुट आमतौर पर एक आउटपुट सिग्नल प्रदान करने के लिए एक इलेक्ट्रिकल (या इलेक्ट्रॉनिक) करनेवाला सर्किट से जुड़ा होता है। धारा के समानुपाती होता है। डिजिटल कन्वर्टर्स के लिए अंतर्निहित एनालॉग वाले सिंगल-चिप सिग्नल प्रोसेसर अक्सर इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाते हैं।इसे आउटपुट के साथ समानांतर में एक कम अधिष्ठापन रोकनेवाला रखकर स्व-एकीकृत (जैसे, कोई बाहरी सर्किट नहीं) भी बनाया जा सकता है।यह दृष्टिकोण सेंसिंग सर्किट को अधिक शोर प्रतिरोधी भी बनाता है।

लाभ

इस प्रकार के कॉइल में अन्य प्रकार के वर्तमान ट्रांसफॉर्मर के फायदे हैं।

• यह एक बंद लूप नहीं है, क्योंकि दूसरा टर्मिनल वापस टॉरॉयड कोर (आमतौर पर एक प्लास्टिक या रबर ट्यूब) के केंद्र के माध्यम से पारित किया जाता है और पहले टर्मिनल के साथ जुड़ा होता है। यह कॉइल को ओपन-एंडेड और लचीला होने की अनुमति देता है, जिससे इसे लाइव कंडक्टर के चारों ओर बिना परेशान किए लपेटा जा सकता है। हालांकि, उस मामले में मापा कंडक्टर की स्थिति महत्वपूर्ण है: यह दिखाया गया है कि, लचीले सेंसर के साथ, सटीकता पर स्थिति का प्रभाव 1 से 3% तक होता है। एक अन्य तकनीक सटीक लॉकिंग तंत्र के साथ दो कठोर घुमावदार हिस्सों का उपयोग करती है।* इसकी कम प्रेरण के कारण, यह कई नैनोसेकंड तक तेजी से बदलती धाराओं का जवाब दे सकता है।
• क्योंकि इसमें संतृप्त करने के लिए कोई लोहे का कोर 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।यह रैखिकता एक उच्च-वर्तमान रोगोस्की कॉइल को बहुत छोटे संदर्भ धाराओं का उपयोग करके कैलिब्रेट करने में सक्षम बनाती है। * सेकेंडरी वाइंडिंग के खुलने का कोई खतरा नहीं। * कम निर्माण लागत। * तापमान मुआवजा सरल है। * बड़े करंट के लिए पारंपरिक करंट ट्रांसफॉर्मर को आउटपुट करंट को स्थिर रखने के लिए सेकेंडरी टर्न की संख्या में वृद्धि की आवश्यकता होती है। इसलिए, बड़े करंट के लिए रोगोस्की कॉइल एक समतुल्य रेटिंग करंट ट्रांसफॉर्मर से छोटा होता है।

नुकसान

इस प्रकार के कॉइल के अन्य प्रकार के वर्तमान ट्रांसफॉर्मर पर कुछ नुकसान भी हैं।

• वर्तमान तरंग प्राप्त करने के लिए कॉइल का आउटपुट एक इंटीग्रेटर सर्किट के माध्यम से पारित किया जाना चाहिए। इंटीग्रेटर सर्किट को शक्ति की आवश्यकता होती है, आमतौर पर 3 से 24Vdc, और कई वाणिज्यिक सेंसर इसे बैटरी से प्राप्त करते हैं।
• पारंपरिक स्प्लिट-कोर करंट ट्रांसफॉर्मर को इंटीग्रेटर सर्किट की आवश्यकता नहीं होती है। समाकलक हानिपूर्ण है, इसलिए Rogowski कुंडली में DC के लिए अनुक्रिया नहीं होती है; न ही एक पारंपरिक वर्तमान ट्रांसफॉर्मर (डीसी के लिए नील प्रभाव कॉइल्स देखें)। हालांकि, वे 1 Hz और उससे कम आवृत्ति घटकों के साथ बहुत धीमी गति से बदलती धाराओं को माप सकते हैं।

अनुप्रयोग

सटीक वेल्डिंग सिस्टम, आर्क मेल्टिंग फर्नेस, या इलेक्ट्रोमैग्नेटिक लॉन्चर में वर्तमान निगरानी के लिए रोगोस्की कॉइल का उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग विद्युत जनरेटर के शॉर्ट-सर्किट परीक्षण और विद्युत संयंत्रों की सुरक्षा प्रणालियों में सेंसर के रूप में भी किया जाता है। उपयोग का एक अन्य क्षेत्र उनकी उच्च रैखिकता के कारण हार्मोनिक वर्तमान सामग्री का मापन है।

सूत्र

स्विच्ड-मोड लोड के लिए आरसी आउटपुट का उदाहरण तरंग। जैसा कि ऊपर बताया गया है, आउटपुट वेवफ़ॉर्म CH4 (हरा) वर्तमान वेवफ़ॉर्म CH2 (नीला) के व्युत्पन्न का प्रतिनिधित्व करता है; CH1 (पीला) 230 V AC मेन वेवफॉर्म है

रोगोवस्की कॉइल द्वारा उत्पादित वोल्टेज है

$v(t)={\frac {-AN\mu _{0}}{l}}{\frac {dI(t)}{dt}},$

कहाँ

• $A=\pi r^{2}$ छोटे लूपों में से एक का क्षेत्र है,
• $N$ घुमावों की संख्या है,
• $l=2\pi R$ घुमावदार की लंबाई है (अंगूठी की परिधि),
• ${\frac {dI(t)}{dt}}$ लूप में वर्तमान थ्रेडिंग के परिवर्तन की दर है,
• $\mu _{0}=4\pi \times 10^{-7}$ वाल्ट ·दूसरा /(एम्पेयर ·मीटर) मुक्त स्थान की पारगम्यता है,
• $R$ टोरॉयड की प्रमुख त्रिज्या है,
• $r$ 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 आउटपुट वायर करंट के डेरिवेटिव के समानुपाती होता है। आउटपुट अक्सर एकीकृत होता है इसलिए आउटपुट तार के करंट के समानुपाती होता है:

$V_{\text{out}}=\int v\,dt={\frac {-AN\mu _{0}}{l}}I(t)+C_{\text{integration}}.$

व्यवहार में, एक उपकरण हानिपूर्ण इंटीग्रेटर का उपयोग ब्याज की न्यूनतम आवृत्ति से बहुत कम समय के साथ करेगा। हानिपूर्ण इंटीग्रेटर ऑफ़सेट वोल्टेज के प्रभाव को कम करेगा और एकीकरण की निरंतरता को शून्य पर सेट करेगा।

उच्च आवृत्तियों पर, रोगोव्स्की कॉइल का इंडक्शन इसके आउटपुट को कम कर देगा।

एक टॉरॉयड का इंडक्शन है

$L=\mu _{0}N^{2}\left(R-{\sqrt {R^{2}-r^{2}}}\right).$

समान उपकरण

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

यह भी देखें

• बालिसोर, एक उपकरण जो चुंबकीय क्षेत्र के बजाय विद्युत क्षेत्र से ऊर्जा प्राप्त करता है
• चालू बिजली)
• र्तमान ट्रांसफार्मर
• इलेक्ट्रॉनिक्स लेखों का सूचकांक
• स्पंदित शक्ति
• Toroidal inductors और ट्रांसफार्मर
• वर्तमान संवेदन

बाहरी संबंध

• Rogowski Coils Archived 2009-09-20 at the Wayback Machine, Using Rogowski Coils for Transient Current Measurements Archived 2016-03-04 at the Wayback Machine, Rocoil Ltd Operating Principle Archived 2016-03-04 at the Wayback Machine
• Rogowski Coil Designs, PAC World, Autumn 2007, protection relaying applications
• Miniature Wideband Current Probe sensor using this principle
• PEM UK Rogowski current transducer theory
• An Overview of Rogowski Coil Current Sensing Technology