Rogowski bobini kullanılarak gerçekleştirilen akım ölçümlerinin iyileştirilmesi ve geleneksel olmayan akım sensörleri için kalibrasyon sistemlerinin geliştirilmesi

Geleneksel olmayan akım sensörleri olarak bilinen Rogowski bobinleri (RC) yaygın olarak AC akım büyüklüklerini ölçmekte kullanılmasının yanı sıra yüksek gerilim uygulamaları için de tercih edilmektedir. Buna karşın, dış manyetik alanların yarattığı olumsuz etkiler ve primer iletken konumlarına olan duyarlılık RC'lerin zayıf noktalarıdır. Bu etkileri azaltmak için RC'lere manyetik ekranlar uygulanmaktadır. Literatürdeki mevcut durumda, dikey yöndeki dış manyetik alanlar altında, manyetik ekranın kritik parametrelerinden biri olan manyetik ekran etkinliğinin hesaplanması için kullanılan manyetik devre çözümlerinde manyetik ekranın dikdörtgen bir kabuk yapısına sahip olduğunu varsayılmakta ve bu da parametrik analizde hatalara sebep olmaktadır. Bu sebeple, tezin ilk bölümünde RC'lerde manyetik ekran etkinliğini araştırmak için, manyetik ekranın toroidal ve silindirik yapısının göz önünde bulundurulduğu geliştirilmiş manyetik devre modeli üzerine çalışılmıştır. Bu manyetik devre modeli sonlu elemanlar yönteminin esas alındığı simülasyon çalışmaları ile çok çeşitli tasarım parametreleri için doğrulanmıştır. İçi boş silindirik ve toroidal yapıya sahip manyetik ekranların geliştirilen manyetik devre modelleri ile hesaplanan manyetik ekran etkinliklerinin, manyetik ekran kalınlığı ve manyetik ekran ile RC arasındaki mesafenin 5 mm ile 30 mm arasında değiştiği durumlarda, yüzde 27'den az bir hataya sahip olduğu görülmüştür. Buna ek olarak, bu manyetik devre modellerinin manyetik ekrandaki hava aralığının, ekranın manyetik geçirgenliğinin ve ekranın ana yarıçapının değiştirildiği durumlar için de doğrulaması yapılmıştır. Tez çalışmasının ikinci kısmında ise manyetik ekranlı RC tasarlanmış ve üretilmiştir. RC'nin geleneksel ölçüm köprüleri ile kalibrasyonu için, RC'nin çıkış seviyelerinin geleneksel seviyelere dönüştürücüler ile adapte edildiği özgün ölçüm sistemleri geliştirilmiştir. Ek olarak, piyasada ticari olarak mevcut ölçüm köprülerinin geleneksel olmayan analog girişlerinin kalibrasyonu için 10 µA/A ve 10 μrad belirsizliğe sahip yeni bir ölçüm düzeneği geliştirilmiştir. Manyetik ekranlı RC test edilmiş ve onun primer iletkenin konumuna ve yakındaki akım iletkenlere karşı bağımlılığının 10 µA/A altında olduğu bulunmuştur.