Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Rogowskispule


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von Matze (Gast)


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Hallo,

Ich habe ein Verständnissproblem zur Rogowskispule, nach der Formel in 
Wikipedia:
https://de.wikipedia.org/wiki/Rogowskispule

Wird durch die Spule die Ableitung di/dt gebildet.
Somit scheint es, wie auch beschrieben, sinnvoll die Auswertung über 
einen Integrator zu realisieren.

Nach meinem Verständniss ist zu erwarten, dass höhere Frequenzen eine 
höhere Ausgangsspannung erzeugen.

Sprich:
Ein AC-Strom mit 100kHz bewirkt
eine 10 mal so große induzierte Spannung wie ein AC-Strom gleicher
Amplitude mit 10kHz."

Meine Messergebnisse zeigen jedoch keine erhöhung der Spannung für 
höhere Frequenzen.

Wie in den Abbildungen zu sehen, bleibt die Spannung eines durch einen 
Luftspalt (1mm), einer Rogowskispule wesentlich angenäherten Ringkerns 
des Typ RIK20:
https://www.reichelt.de/Amidon-Ferrit-Ringkerne/RIK-20/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=3187&ARTICLE=15247

über der Frequenz konstant, was nicht zu erwarten ist.

Zur Spule selbst wurde bereits hier diskutiert:
Beitrag "Gleichstrom mit Wechselanteil induktiv messen, Ringkern gewickelt als Rogowskispule?"
Der Messverstärker ist nach:
Beitrag "Messverstärker für Rogowskispulen Schaltplan/Layout --> Review/Verbesserungsvorschläge?"
Aufgebaut, es wird das verstärkte Signal nach dem LNA abgegriffen.

Vielleicht kennt jemand den Grund...

Vielen Dank für eure Komnmentare,
Matze

von Matze (Gast)


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Das Thema hätte eigentlich heißen sollen:
"Rogowskispule, Verständnissproblem der Auswertung / Integrator"
Vielleicht kann das ja noch jemand ändern.

Jedenfalls schonmal vielen Dank für eure Tip's
Matze

von Dieter (Gast)


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Damit ließe sich dann sogar ein elektrisches Perpetum Mobile bauen. Bei 
höheren Frequenzen wirkt auch die Gegeninduktion stärker. Bei konstanter 
Spannung der ngelegten Amplitude sinkt daher auch mit der Frequenz der 
Strom. Würde mit einer gesteuerten Stromquelle gearbeitet, würde an der 
Primärseite auch die abfallende Spannung an der Spule steigen, wie auch 
an der Sekundärseite.

von Max M. (jens2001)


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Matze schrieb:
> Wikipedia:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Rogowskispule

Hast du dir das durchgelesen???
Der erste Satz reicht!

Matze schrieb:
> einer Rogowskispule wesentlich angenäherten Ringkerns
> des Typ RIK20:
> 
https://www.reichelt.de/Amidon-Ferrit-Ringkerne/RIK-20/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=3187&ARTICLE=15247

Welchen Teil von "Luftspule" hast du nicht verstanden???

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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- Wie groß ist die Induktivität deiner Spule?

- Wie sicher bist du, dass der Signalgenerator einen Strom einprägt 
(d.h. dass die Ausgangsimpedanz des Generators sicher wesentlich größer 
ist als der induktive Widerstand der Spule)? Wenn der Generator nicht 
einen Strom vorgibt sondern eine Spannung, dann sollte diese für alle 
Frequenzen gleich transformiert werden (keine Erhöhung bei höheren 
Frequenzen).

- In deinem Link zum Verstärker sind alle möglichen Jumperoptionen (z.B. 
ein Tiefpass, der auf 40kHz einstellbar ist. Wie sieht der tatsächliche 
Verstärker aus, wie stehen die Jumper, welche Grenzfrequenzen haben 
deine Filter?

von Matze (Gast)


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Achim S. schrieb:
> - Wie sicher bist du, dass der Signalgenerator einen Strom einprägt
> (d.h. dass die Ausgangsimpedanz des Generators sicher wesentlich größer
> ist als der induktive Widerstand der Spule)? Wenn der Generator nicht
> einen Strom vorgibt sondern eine Spannung, dann sollte diese für alle
> Frequenzen gleich transformiert werden (keine Erhöhung bei höheren
> Frequenzen).

Ok, ja er gibt eine Spannung vor, über seinem 50Ohm Innenwiderstand.
Aber doppelte Spannung=doppelter Strom?

Achim S. schrieb:
> - Wie groß ist die Induktivität deiner Spule?
Haben wir hier schon bestimmt:
Beitrag "Re: Gleichstrom mit Wechselanteil induktiv messen, Ringkern gewickelt als Rogowskispule?"

Die neue Induktivität für N=1 ist:
L=(u0*u_eff*A*N^2)/l_ges=4,246*10^(-8)Vs/A

Somit ist natürlich eine gewisse induktivität da, die gegen den höheren 
Strom arbeitet, doch nun ohne grade nen Rechner da zu haben, sie scheint 
mir viel zu gering um den Primärstrom in der Form begrenzen zu können.
Eine 5Meter-Leitung begrenzt ihren Strom, ja auch zum Glück, noch nicht 
in der Form durch ihre Eigeninduktivität.

Achim S. schrieb:
> - In deinem Link zum Verstärker sind alle möglichen Jumperoptionen (z.B.
> ein Tiefpass, der auf 40kHz einstellbar ist. Wie sieht der tatsächliche
> Verstärker aus, wie stehen die Jumper, welche Grenzfrequenzen haben
> deine Filter?

Die Jumper spielen hier alle noch keine Rolle,
der Abgriff/Messung erfolgt direkt nach dem LNA, am Ausgang OS-LNA.
Hier der Link zum Layout:
Beitrag "Re: Messverstärker für Rogowskispulen Schaltplan/Layout --> Review/Verbesserungsvorschläge?"

Vielen Dank :)

von Harlekin (Gast)


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Matze schrieb:
> Aufgebaut, es wird das verstärkte Signal nach dem LNA abgegriffen.

Wie hoch ist der ohmsche Widerstand der Spule? Wie hoch ist dessen 
Beitrag zum Eingangstiefpass R50 und C22?

von Achim S. (Gast)


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Matze schrieb:
> Ok, ja er gibt eine Spannung vor, über seinem 50Ohm Innenwiderstand.
> Aber doppelte Spannung=doppelter Strom?

Ob der Generator eine Spannung vorgibt oder einen Strom einprägt hängt 
vom Verhältnis seines Innenwiderstands zum Lastwiderstand ab. Wenn deine 
Messspule tatsächlich nur 40nH hat (vielleicht hast du das ja auch mal 
nachgemessen), dann ist bei allen betrachteten Frequenzen der Generator 
wesentlich hochohmiger als die Last, d.h. er gibt den Strom vor (im 
Wesentlichen seinen Kurzschlussstrom).

Matze schrieb:
> Die Jumper spielen hier alle noch keine Rolle,
> der Abgriff/Messung erfolgt direkt nach dem LNA, am Ausgang OS-LNA.

Mein Tipp: nutze nicht ohne Grund Abkürzungen, die andere vielleicht 
anders interprieren als du. In der verlinkten Schaltung, die ich zur 
Klarheit hier nochmal neu anhänge, finde ich keine Stelle, die mit 
OS-LNA bezeichnet wird. Auch RIK20 und RIK20_L in deinen Oszi-Messungen 
fand ich keine besonders glücklichen Signalbezeichnungen.

Stattdessen klar fände ich, wenn du schreibst "der Ausgang von IC1" oder 
"Stecker X2" oder "Stecker X6" oder wenn du dem Signal ein Label 
anhängst und dessen Namen verwendest oder ...

Harlekin schrieb:
> Wie hoch ist der ohmsche Widerstand der Spule? Wie hoch ist dessen
> Beitrag zum Eingangstiefpass R50 und C22?

Ein guter Punkt, und nicht nur bezüglich ohmschen Spulenwiderstand 
sondern auch bezüglich Sekundärinduktivität. Durch den Eingangstiefpass 
in der Schaltung wird die Spule ja nicht wirklich hochohmig abgegriffen.

Versuch die Messung mal ohne C22.

von Karl (Gast)


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Matze schrieb:
> Wie in den Abbildungen zu sehen, bleibt die Spannung eines durch einen
> Luftspalt (1mm), einer Rogowskispule wesentlich angenäherten Ringkerns
> des Typ RIK20:

So Junge, Du schreibst jetzt hundert Mal: "Eine Rogowskispule hat keinen 
Ringkern."

Und nein, den kannst Du auch nicht durch einen 1mm Luftspalt "annähern". 
Ein Transformator wird nicht deswegen zu Luftspule, weil Du die Bleche 
schlecht schichtest. Er wird nur ein schlechterer Transformator.

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