罗氏线圈

罗氏线圈

罗氏线圈又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。

不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，洛氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。

基于洛氏线圈的具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点，故其可应用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变的场合。

电流互感器与罗氏线圈的区别

电流互感器CT（current transformer)，是应用变压器的原理（有铁心），一般是把原边的大电流变换成副边的小电流，然后通过I/V变换，输入到ADC

采样。

而罗氏线圈，英文为Rogwski coil，是空心的，即没有铁心，可以认为就是利用最基本的法拉第电磁感应定律，直接在副边产生电压信号。罗氏线圈相对于普通电流互感器的好处是，因其没有铁心，因此不存在铁心饱和现象，可以直接测量很大的电流。但是，正是因为其没有铁心，罗氏线圈感应出的电压信号相对于CT来说非常微弱，而且非常容易受到外部环境杂散磁场的影响，因此对绕制工艺的要求是很高的。另外，罗氏线圈感应出来的电压信号，不能直接用作电流信号，必须要对其进行微分运算，才可以还原回你要的电流信号。

目前罗氏线圈仅用于特大电流的场合，一般计量仪表都是采用的CT

罗氏线圈的放大积分电路的设计原理。

罗氏线圈测量电流的理论依据是法拉第电磁感应定律和安培环路定律，当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时，在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场。

若想准确还原测量的交流电流i，必须加一个反相积分电路。因罗氏线圈感应出的电压很小，为了放大该感应电压，须在积分器前面加一放大电路。积分是一个非常重要的环节，被还原的信号非常小，为方便测量，先将信号放大再积分，这样一方面可以增大还原信号，另一方面，电容的存在可以过滤掉不必要的干扰。

基本放大积分电路设计如图：

通过对罗氏线圈感应电压的放大和积分处理，可还原出所测量的交流电流。

罗氏线圈是一种空心环形的线圈，可以直接套在被测量的导体上。导体中流过的交流电流会在导体周围产生一个交替变化的磁场，从而在线圈中感应出一个与电流变比成比例的交流电压信号。线圈的输出电压可以用公式Vout=M

di/dt 来表示。其中M 为线圈的互感.di/dt 则是电流的变比。通过采用一个专用的积分器将线圈输出的电压信号进行积分可以得到另一个交流电压信号，这个电压信号可以准确地再现被测量电流信号的波形。

线圈和积分器：

罗氏线圈及配套积分器是一种通用的电流测量系统，应用的场合很广泛，它对待测电流的频率、电流大小、导体尺寸都无特殊要求。系统的输出信号与电流频率无直接关系，相位差小于0.1度，可测量波形复杂的电流信号，如瞬态冲击电流。

线性度：

罗氏线圈电流测量系统一个突出的特点就是线性度好。线圈不含磁饱和元件，在量程范围内，系统的输出信号与待测电流信号一直是线性的。而系统的量程大小

不是由线性度决定的，而是取决于最大击穿电压。积分器也是线性的，量程取决于本身的电气特性。线性度好使得罗氏线圈非常容易标定，因为系统可以使用常见的基准信号进行标定，标定后的系统在整个量程范围内都是线性的，测量结果都是准确的。同时由于线性度好，系统的量程可以随意确定，瞬态反应能力突出。输出指示：

积分器输出的交流电压信号可以在任何输入阻抗大于10kohm 的电气设备上使用，例如电压表，示波器，瞬态冲击记录仪或保护系统。积分器输出的直流电流信号可以广泛应用在数据采集系统及自动化控制系统中。

罗氏线圈(罗果夫斯基线圈)用于测量交流电流，频率从低于0.1Hz到1MHz，测量范围从1mA到1MA，精度从0.1%到1%。线圈具有极佳的瞬态反应能力，可以用于测量尺寸很大或尺寸形状不规则的导体。罗氏线圈可广泛应用在传统电流测量装置如电流互感器无法正常使用的场合用于电流测量，尤其是大电流测量。

罗氏线圈与传统电流测量装置相比有以下突出优点：

无饱和

线性度好，标定容易

瞬态反应能力突出，可用于中高压保护

待测电流频率范围宽，从0.1Hz到1MHz，可用于测量谐波

待测电流量程大，可从1mA到1MA

相位差在中频时小于0.1度

线圈绝缘电压10kV

无二次开路危险

无过载危险

尺寸极小，安装简单方便，无须破坏导体

维修简单方便

罗氏线圈的技术难度在于：测量线圈因为热的原因，其阻值会发生变化，测量集成电路的输入端必须予以补偿。由于补偿与环境温度有关，还与电流大小有关，在微电子技术未出现之前，这项工作无法实现，所以罗氏空心线圈尽管测量品质优秀，但无法实用。罗氏线圈的应用与集成电路的发展是分不开的

目前，施耐德公司、ABB公司、西门子公司生产的ACB断路器中，都使用罗氏线圈来测量三相电流和N线电流