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Rogowski-Spule um einen stromdurchflossenen Leiter

EIN Rogowski-Spule, benannt nach dem Deutschen Walter Rogowski, ist ein elektrotechnisches Gerät zum Messen Wechselströme in einem elektrischen Leiter.

Prinzip

Eine Rogowski-Spule ist a schraubenförmigSpule ohne magnetisierbaren Kern (Kern ohne Eisen). Zur einfacheren Handhabung wird in der Regel eines der Enden durch die Mitte der Spule zurück zum Anfang geführt, so dass sich beide Drähte an der gleichen Stelle treffen. Die Spule wird um den Leiter gebogen, in dem der Strom gemessen wird.

Der Primärstrom im Leiter induziert eine Spannung in der Spule, die proportional zur Änderung des Primärstroms durch den Leiter ist. Die Spannung am Ausgang muss verstärkt und aufbereitet werden, bevor sie in Berechnungen oder Umrechnungen verwendet werden kann. Hierfür werden oft spezielle Integratorschaltungen mit eingebautem Integrator verwendet Analog-Digital-Wandler.

Durch den fehlenden Kern kann die Spule so ausgelegt werden, dass die Spule flexibel ist und keinen geschlossenen Stromkreis bildet. Dadurch ist es möglich, die Rogowski-Spule sowohl in bestehende Installationen als auch in mobile Messaufbauten zu installieren. Aufgrund des fehlenden Eisenkerns hat die Rogowski-Spule einen geringen Induktivität und kann auf sich schnell ändernde Strömungen reagieren. Außerdem eignet sich eine Rogowski-Spule zum Messen hoher Ströme, aufgrund des Messprinzips kann man jedoch nur Wechselströme oder hochfrequente Stromimpulse messen.

Formeln

Die von einer Rogowski-Spule erzeugte Spannung beträgt:

${displaystyle v(t)={frac {-ANmu _{0}}{l}}{frac {mathrm {d} I_{p}(t)}{mathrm {d} t}}}$

Darin steht:

• ${Anzeigestil A}$ der Querschnitt der Wicklung
• ${Displaystil N}$ die Anzahl der Umdrehungen
• ${displaystyle l}$ die Länge der Spule (Umfang der kreisförmig gekrümmten Spule)
• ${displaystyle {frac {mathrm {d} I_{p}(t)}{mathrm {d} t}}}$, die Geschwindigkeit, mit der sich der Strom durch den stromdurchflossenen Leiter ändert
• ${displaystyle mu _{0}=4pi imes 10^{-7}}$V·so·ein⁻¹·ich⁻¹, die magnetische Konstante

Die Formel geht davon aus, dass die Windungen gleichmäßig verteilt sind und der Durchmesser einer Windung im Verhältnis zur Länge der Spule klein ist.

Die Spannung der Rogowski-Spule ist direkt proportional zur Änderung des Stroms durch den Leiter. Der Ausgang wird durch einen Integrator geleitet, so dass die Spannung proportional zum Strom wird.

${displaystyle V_{ ext{out}}=int vmathrm {d} t={frac {-ANmu _{0}}{l}}I_{p}(t) C_{ ext{integration}}}$