罗氏线圈（Rogwski coil）能够说是一种新兴的“电流互感器”，由于罗氏线圈的结构组成部分主要是一个线圈，无铁芯，所以它较普通的电流互感器有着不饱和、延迟低、频率特性好，同时安全绝缘的优点。现在推广智能电网，智能电网需要用电子式互感器，将传统普通电流互感器（current transformer，简称CT）输出的模拟信号改成电子式互感器输出的数字信号，从而方便智能电网的数据传输，而电子式互感器主要依托的技术就是罗氏线圈技术（并还有低功率互感器、光纤互感器等）。但是电子式互感器大发展并没有想象中的那么快，原因是什么？很显然罗氏线圈没那么简单，目前依然没有任何办法取代传统的电流互感器。本文是通过比较罗氏线圈和传统的电流互感器原理来分析其区别，并且根据目前的技术发展状况，找准两种互感器的发展定位。

　　1、罗氏线圈的原理（为了方便介绍，下文统一将“罗氏线圈”写做“RCT”）

　　RCT测量电流的理论依照是法拉第电磁感应定律和安培环路定律（见图1：RCT工作原理），我们列出RCT二次电压u的公式

　　公式1即是RCT的输出计算公式，其中，u为线圈输出电压值，为线，S线圈的截面积， n为单位长度下的线圈匝数（即绕线次电流值，N为一次匝数。由公式1可见，线圈二次输出电压值u和f、S、n、I1这4个关键因素成正比关系。其中频率f越高，RCT输出的电压值越高。例如测试60HZ时输出的电压值是50HZ的1.2倍。线圈截面积S：线圈截面积越大，输出信号就越大，要取得较大的输出信号，能够使用截面较大的骨架。绕线的密度n：绕线密度与输出成正比，单位长度绕的线越多，即绕线密度n越大输出越大，也就是说并不是RCT做得越长圈数越多输出信号就越大，而是单位长度绕线越多，其输出就越大。一次电流I

　　1：这个就很好理解，RCT同CT一样，都是线性输出，二次输出随着一次电流的增大而增大。2、传统电流互感器（即带铁芯）的原理（为了方便介绍，下文统一将“传统电流互感器”写做“CT”）

　　I1通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流I2；二次绕组的匝数N2较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路，见图2。CT在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，CT的工作状态接近短路。CT是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量，二次侧不可开路。由于CT依托于电磁感应原理，所以要有二次感应电动势，铁芯必须要有磁通，单位面积的磁通叫做磁通密度B，也叫做磁感应强度。电流达到一定的大小，铁芯中的磁通密度达到最高，此时的CT就会饱和，所以磁密即是决定CT是否饱和的参数，根据电磁感应定律，可以列出磁密B与感应电势的关系。B=2252*E2

　　组成，f为工作频率，SC为铁芯截面积，N2为二次匝数。同时我们列出CT误差公式，如下：=25.3*Z

　　为铁芯的磁路长度。3、从多方面分析RCT与CT下面我们从输出信号、过载能力、带载能力、频率范围、误差、线性度、抗干扰能力、反应能力、安全使用9个方面来比较双方的优势。3.1输出信号

　　CT输出的信号为交流电流信号，如果是一次互感器，一般输出5A/1A的信号，如果是电表中的二次互感器，则一般输出1mA-5mA的交流信号。而RCT则输出的一个很小的电压信号，一般为1kA输出0-100mV，可以用高阻抗的电压表测试，如果加上积分器，一般输出的信号为0-10V，按照每个客户要求选用。（见图3：江阴市星火电子科技有限公司的三相RCT+积分器）当然现在也有客户要RCT输出1A甚至5A的信号，那样必须外接一个功率放大器。

　　RCT没有铁芯或者它的铁芯为空气，空气不会磁场饱和，所以RCT不会饱和，这也是RCT的优点。而CT由于存在着铁芯，一旦铁芯中磁密B达到最高，那么CT的磁导率会不断下降，最终消失，那时CT极有在失磁的情况下烧毁。（见图9：导磁率随着磁场的增加，先不算增大再不断将至最低。）

　　带载能力有区别于过载能力，如果单看CT，一般过载能力强的它的带载能力也就强，但是RCT和CT比较又是另外的情况了，上文3.1已经说过，RCT基本上输出的是一个很小的电压信号，一旦加上负载，那么电压值会非常快的跌落，这也是为什么RCT需要高阻抗电压表测试的原因。而CT则不一样，CT其实相当于初级只有一圈的变压器，它有铁芯，能够输出一定的功率，当然这也和铁芯的材质有关，比如硅钢的磁密能达到2T，而超微晶约为1T，那么硅钢的带载能力绝大多数都是超微晶的1倍左右。

　　无论CT还是RCT其自身都是一个电感器，区别是CT由于有铁芯的情况下电感量比较大，根据阻抗公式Z

　　=2fL，其中电感量L越大，其阻抗就越大；频率越高，其阻抗就越大。在相同的频率下，CT的阻抗非常的大，而RCT的阻抗则非常的小，所以RCT很容易响应较高频率的电流，从而比较真实的还原一次电流。

　　3.5误差为了更有说服力，我们选取两款产品来比较，一款RCT（见图4：长度25cm，不带参数：输入1KA，输出100mV），一款开合式CT（见图5：开合式KCT85：参数输入1KA，输出1A）。

　　1）RCT在较低的电流范围误差是非常大的，如图在100A以下，误差达到了25%。而kCT85的误差则非常小（见图7）。

　　3）很多人都说RCT的线性度比CT要好，理论上是，但实际应用中就不一定了，因为RCT由于没铁芯受到的干扰误差会更大（见图8），具体在3.6线性度会再分析。

　　在相同的线圈上应该是线性的输出，因为真空的磁导率不会改变，而S和n在同一个线圈是固定的。

　　），其中Z2、Lc、Sc、N2在同一个线圈上是相对固定值，其中磁导率u会随着电流的大小而变化，由此产生精度的变化（见图9）。图9：磁导率随着磁场强度变化趋势图按理论CT的误差应该大于RCT。但是RCT实际在测试过程中，还会受到具置的影响，其输出精度也会有较大的变化，所以由于位置的不固定，RCT的线性度也会产生较大影响，这也是RCT的一个很大缺点（见图10：测试RCT不同位置误差图）。

　　现在有很多厂家为了使RCT的输出增大，采用了有磁性的骨架，即是使RCT增加了磁导率，这样做是非常不妥当的。首先是根据图9，不难发现导磁率随着磁场的变化而变化的，直到磁场饱和，磁导率降到最低点，那么RCT的输出就没了线性。即输出的线性趋势和磁导率的趋势一样，那样RCT还能使用么？如果非要使用磁性的骨架，那么必须是磁性骨架的磁导率恒定，就是恒导磁，这个是能轻松实现的，（现在已经有了恒导磁的超微晶，其通过横纵磁场的处理，是磁芯在一定的范围内磁导率变化较小。）但是恒导磁除了真空磁导率外，所有材料只能在一个范围内恒导磁。那么用这种材料后，RCT的不饱和优点就丧失了。

　　反应能力是互感器的一个重要特性，一般CT由于含有铁芯，那么铁芯就会产生磁滞效应，这样有两个危害：一个是会使互感器发热，磁滞效应严重时甚至烧毁互感器，另外一个是互感器的反应能力会由于磁滞效应减弱，不能时时传达一次侧电流的信息，这样特别是在保护用CT上面危害是非常大的。而这恰恰是RCT的一个优点，因为它没有铁芯，所以它没有磁滞反应，那么它的时时反应能力非常之高，这也是它能测试高频电流的一个重要原因。

　　CT一般出厂前都有一个铭牌，上面写着“严禁二次开路”见图11，因为CT二次开路会产生高压，严重时会损伤设备和人的生命安全，所以互感器二次只能短路而不能开路，当然二次侧也不能短接熔断器。但RCT二次侧输出是一个很小的电压值，无需考虑后次开路。所以在安全性能上，RCT要远高于CT。

　　本文分析了RCT与CT的区别，发现RCT目前还是无法去代替CT的。那么RCT能应用在哪些场合呢？依照我们总结RCT虽然误差较大，但不饱和的优点，它可以替代保护用CT。当然在测量领域，RCT高频特性好、反应迅速、又能够正常的使用在测量比如泄漏电流、故障电流、脉冲电流、雷击电流，或者电流中的谐波。也希望在RCT工艺慢慢地加强的情况下，实现电子式互感器的大规模开发、生产和应用。