1
. 罗氏线圈电流传感器的原理设计与校准问题
摘要:本文除介绍了罗氏线圈式电流传感器基本工作原理外，还分析讨论了不同文献所给之环形线圈电感
（自感与互感）的计算公式，在此基础上给出了罗氏传感器的实用设计方法----凑试法。从罗氏线圈作为一
种低值四端阻抗的基本电路组件属性出发，本文给出了几种不同的罗氏电流传感器的校准方法。
Abstract:The foundamental principle of the Rogowski-type current Sensors in this paper,and still was analy sing
and discussing the calculation formulas for toroidal coil inductance(self inductance and mutual inductance ) given
by different references,on these base the practical design method—trial and error method for Rogowski—type
Sensors was given . From the point of View whichs the attribute of basic circuit component that look on the
Rogowski coil as a low value four terminal impedance, this paper gave several different calibration method for the
Rogowski—type current Sensors.
引言
早在 1912 年人们就知道的一种按无定向结构绕在
非磁性骨架上的镯环形互感线圈—罗氏线圈（Rogowski
air-core coil）
【
1
】
,因系统中不含铁磁材料，故无饱和与磁
滞之虞，藉此构成之罗氏电流传感器不仅动态范围极宽，
并且具有极佳的线性度指针。完善的无定结构与屏蔽措
施，其所具有的耐外部交变磁场能力、耐被测电流中的
直流成份与外部直流强磁场能力都是无与伦比的。合理
选择骨架材料线圈便可获得极低的温度系数。加之其极
宽的通带宽度、良好的 EMC 性能，因此罗氏电流传感
器除在智能电网之继电保护系统中获得广泛应用外，在
需求不断增长的大倍率智能电表中亦将成为首选的电
流采样组件。
除工频领域获得诸多应用外，罗氏电流传感器还在
电弧电流与高压冲击电流测量领域倍受青睐
【
2
】【
3
】
。当
被测电流具有正弦波形时，罗氏电流传感器的稳态输出
为：
E=JωMI
式中 E—罗氏线圈次级感应电势的有效值 [V]，
ω--被测电流的角频率（ω=2πf），
M—罗氏线圈初次级回路的互感 [H]，
I—流经线圈初级回路被测正弦电流的有效值 [A].
罗氏线圈更为普遍的输出电压表达式则为：
e(t)=M
计及 i（t）=√2 I Sinωt 时，由（2）极易导出（1）式。
经简单的积分变换便得
i(t)=
这就是罗氏线圈构成的电流测量装置中，总在线圈输出
端上加有积分器的由来。
由（1）~（3）式清楚可见，在频率与波形已知的
情况下欲从罗氏线圈输出电压 e(t)信息获取输入电流 i(t)
的准确信息的关键：在于精确把握线圈之核心参量—互
感 M 的确切数值。
一、罗氏电流传感器的基本原理
罗氏电流传感器的结构示意图如图 1 所示，假
定次级线圈绕在一个拥有矩形截面之镯环形非磁性
骨架上，线匝均匀分布匝数为 N，当初级电流 I 沿
线圈轴线通过时，根据比奥-萨伐尔定律，任意一段
载流导线周围的磁场为
【
4
】
------------------------⑵
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
⑶
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
⑴
评论0