大尺寸Rogowski线圈的结构如图1所示。图1中:r0为线圈骨架的中心半径;口、b和r分别为线圈骨架的内、外半径和截面半径。根据全电流定理,线圈所围绕的载流体中通过电流i ( )时,线圈中将产生感应电动势e(t ),i1(t)与e(t)的关系为 。
式中M为Rogowski线圈的互感,其值取决于线圈的几何形状和尺寸。
图2为Rogowski线圈的等效电路图[1 ¨],线圈采用自积分式。图2中:L、R 和C分别为线圈的自感系数、内阻和分布电容;iz( )为内阻R0所通过的电流;R 为负载电阻;e( )为线圈的感应电动势;‰ (£)为负载电阻的输出电压。则Rogowski线圈的幅频和相频特性可分别表示为:


寸的线圈:一种为外直径达1 320 mm的较大尺寸线圈;另一种为外直径为720 mm的相对较小尺寸线圈。各线圈的具体尺寸及计算参数值如表1所示。



将计算所得的线圈参数代人式(2)、式(3),可分别得到线圈的幅频、相频特性曲线。图3即为描述所选用的大、小Rogowski线圈幅频和相频特性的波特(Bode)图。从图3可见,小线圈的带宽较高,与大线圈相比具有更好的频率响应性能。这主要是因为线圈尺寸的增大使得线圈的内阻R0和分布电容C增加,从而影响了线圈的带宽。同时,由仿真计算可得小线圈的频率响应范围在280.66 Hz~3.46 MHz之间,大线圈的频率响应范围在327 Hz~1.16 MHz之间。而被测雷电流的频率成分主要分布在500 Hz~ 1 MHz之间_1 。 ,故2种线圈都满足频率响应要求。
