محول التيار مقابل ملف روغوسكي: الاختلافات الرئيسية في المبدأ والأداء والتطبيقات

في القياسات الكهربائية والإلكترونية الحديثة، تُعدّ القدرة على التقاط قيم تيار ثابتة ودقيقة أمرًا بالغ الأهمية لمراقبة أنظمة الطاقة وحماية المعدات الصناعية. ومن الأدوات الشائعة الاستخدام لقياس التيار: محول التيار (CT) (الشكل 1) وملف روغوسكي (الشكل 2). ورغم أن كليهما يؤديان نفس الغرض الأساسي - قياس التيار - إلا أن مبادئ عملهما وخصائص أدائهما وظروف استخدامهما تختلف اختلافًا كبيرًا. ويمكن لاختيار الجهاز المناسب للوضع المناسب أن يُحسّن دقة القياس وموثوقيته بشكل كبير.

الشكل 1

الشكل 2

1. مبدأ العمل

محول التيار (CT)

يعمل محول التيار على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. يتكون عادةً من قلب مغناطيسي ذي ملفين ابتدائي وثانوي.

اللف الأساسي: عدد قليل من الدورات، موصل أكثر سمكًا، متصل على التوالي مع الدائرة المقاسة.

الملف الثانوي: العديد من الدورات، موصل أرق، متصل بأجهزة القياس أو الحماية.

عندما يتدفق التيار عبر الملف الابتدائي، يتولد مجال مغناطيسي متناوب في القلب. هذا يُحفّز تيارًا متناسبًا في الملف الثانوي وفقًا لنسبة اللفات. لذا، يعتمد أداء المحول الحفاز بشكل كبير على الاقتران المغناطيسي ومادة القلب.

ملف روغوسكي

في المقابل، يستخدم ملف روجوفسكي ملفًا هوائيًا بدلًا من ملف مغناطيسي. بلف ملف حلزوني حول الموصل قيد الاختبار، يتم تسجيل معدل تغير التدفق المغناطيسي. يتناسب الجهد المستحث في الملف طرديًا مع معدل تغير التيار. مع تكامل الإشارة المناسب، يمكن إعادة بناء شكل موجة التيار الفعلي.

نظرًا لأنه لا يحتوي على قلب، فإن ملف Rogowski خالٍ من التشبع المغناطيسي، مما يجعله مناسبًا للغاية لقياس التيارات الكبيرة جدًا والمتغيرة بسرعة.

2. خصائص الأداء

نطاق القياس

تُعد أجهزة قياس التيار مثالية لقياس التيارات الكبيرة ذات الترددات المنخفضة والمتوسطة وفي حالة الاستقرار، والتي تتراوح عادةً بين مئات وآلاف الأمبيرات. ومع ذلك، فإنها محدودة بتشبع القلب الكهربائي في ظروف الحمل الزائد.

تتمتع ملفات روجوفسكي باستجابة تردد واسعة ويمكنها قياس التيارات من مللي أمبير إلى ميجا أمبير، بما في ذلك التيارات السريعة العابرة والنبضية.

الدقة والخطية

توفر محوِّلات التيار (CT) دقة عالية عند تردد الطاقة (50/60 هرتز)، مما يجعلها موثوقة للقياس والحماية. ولكن عند حدوث تشبع، قد يظهر تشوه غير خطي.

توفر ملفات Rogowski خطية ممتازة على نطاق ديناميكي واسع، مع الحد الأدنى من الخطأ حتى في ظل التغيرات الحالية الشديدة.

استجابة التردد

CTs: محدودة بالنواة المغناطيسية ومصممة عادة لتطبيقات تردد الطاقة.

ملفات Rogowski: قادرة على التقاط الأحداث عالية التردد والعابرة، مما يجعلها لا غنى عنها لبيئات الاختبار المتقدمة.

3. سيناريوهات التطبيق

محولات التيار (CTs)

بفضل نضجها ودقتها ومتانتها، تُستخدم أجهزة التصوير المقطعي المحوسب على نطاق واسع في:

أنظمة الطاقة: القياس والحماية في محطات الطاقة الفرعية وخطوط النقل.

المراقبة الصناعية: المحركات والمحولات والأحمال الكهربائية الكبيرة.

قياس الطاقة: دقة عالية في الفواتير والمراقبة.

ملفات روغوسكي

بسبب نطاقها الترددي الواسع وطبيعتها غير التدخلية، يتم تطبيق ملفات Rogowski عادةً في:

قياس التيار عالي التردد: كما هو الحال في إمدادات الطاقة التبديلية.

اكتشاف التيار العابر: التقاط الارتفاعات أو الارتفاعات أو تيارات الخطأ.

الإلكترونيات القوية وشحن السيارات الكهربائية: مراقبة التقلبات السريعة للتيار في النظام الحديث.

4. جدول المقارنة: CT مقابل ملف Rogowski

ميزة	محول التيار (CT)	ملف روغوسكي
التصميم الأساسي	النواة المغناطيسية (عرضة للتشبع)	نواة هوائية (بدون تشبع)
نطاق القياس	مئات إلى آلاف الأمبير	mA إلى MA (نطاق ديناميكي واسع جدًا)
استجابة التردد	التردد المنخفض إلى المتوسط (تركيز 50/60 هرتز)	نطاق عريض، مثالي للترددات العالية
الدقة عند 50/60 هرتز	دقة عالية، تستخدم على نطاق واسع في القياس	جيد، لكنه يعتمد على معالجة الإشارة
التطبيقات	أنظمة الطاقة والمراقبة الصناعية	إلكترونيات الطاقة، التحليل العابر

محولات التيار (CTs) هو الخيار المفضل لـ قياس التيار منخفض التردد، ثابت الحالة، عالي الدقة ، وخاصة في أنظمة الطاقة وقياس الطاقة.

ملفات روغوسكي التفوق في مراقبة التيار عالي التردد والعابر وواسع النطاق مما يجعلها ضرورية في الإلكترونيات الكهربائية وأجهزة التبديل وأنظمة شحن السيارات الكهربائية.

من خلال فهم هذه التمييزات، يمكن للمهندسين والمشترين اختيار الأداة الأكثر ملاءمة لاحتياجات مشروعهم، مما يضمن دقة أكبر، ومعدلات خطأ أقل، وموثوقية أفضل للنظام