是的,PEM探头(或任何基于罗氏线圈/Rogowski coil原理的交流电流探头)在测量导线电流时,必须尽可能保证线圈与载流导体同轴放置。 这是获得准确、可靠测量结果的一个关键前提条件。
为什么同轴性如此重要?
这类探头的工作原理是电磁感应,其输出电压与穿过线圈中心的导体电流变化率(di/dt)成正比。线圈的几何形状和绕制方式经过精密设计,使其对线圈内部包围的磁通量变化非常敏感。
1.磁场均匀性与对称性:
当载流导体位于线圈中心且同轴时,导体产生的圆形磁力线会以完全对称的方式垂直穿过线圈的每一匝。
这种对称性确保了探头输出信号只与被测电流本身有关,而与导体在线圈内的径向位置无关(这是罗氏线圈的一个理想特性)。但这一切的前提是导体与线圈轴线平行。
2.避免测量误差:
不同轴(如导体贴近线圈内壁或倾斜):会导致磁力线穿过线圈各匝的角度和密度不一致,破坏了设计的对称性。
这会引入显著的测量误差,因为探头此时对磁场的灵敏度发生了变化。测量值可能小于真实值,且误差大小与偏移程度和角度直接相关。
3.抑制外部干扰:
同轴放置有助于探头保持对外部邻近导体干扰磁场的抑制能力。探头设计时考虑了对外部均匀磁场的抗干扰性,但不同轴会破坏这种平衡,使测量更容易受到附近其他电流源的干扰。
操作要点总结
为了获得最佳测量结果,应遵循以下原则:
1.中心对齐:尽量使被测导体位于探头线圈窗口的几何中心。
2.平行对准:确保导体与探头的轴线方向平行,避免倾斜。
3.闭合环状:测量前,务必将探头的卡扣或铰链完全闭合,形成一个均匀、完整的环形。未闭合或形状扭曲的线圈会导致巨大误差。
4.单独穿过:确保只有被测导体穿过探头中心。如果有多根导线同时穿过,探头测量的是它们的矢量和(净电流)。
例外情况
直流或极低频电流:传统的罗氏线圈无法测量纯直流。对于低频交流,误差可能相对不明显,但仍不推荐不同轴测量。
专门设计的“夹持式”或“分体式”探头:其机械结构本身就是为了方便卡住导线,但设计时已尽可能保证在闭合状态下导体能处于中心位置。使用时仍需按照说明书正确操作。
结论: 在工程实践中,将PEM(罗氏线圈)探头与导线保持同轴,是确保电流测量精度和重复性的必要条件。任何偏移或倾斜都应被尽量避免。



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