Què és una bobina Rogowski?

Què és una bobina de Rogowski?

Definició de la bobina de Rogowski

Una bobina de Rogowski es defineix com un dispositiu elèctric que mesura corrents alternades (CA) i corrents transitories o pulsades d'alta velocitat.

Característiques de la bobina de Rogowski

Una bobina de Rogowski és una bobina enrotllada uniformement amb N nombre de voltas i àrea de secció constant A. No hi ha nucli metàl·lic en una bobina de Rogowski. El terminal final de la bobina torna a través de l'eix central de la bobina a l'altre extrem. Per tant, els dos terminals estan al mateix extrem de la bobina.

Principi de funcionament

Les bobines de Rogowski funcionen basant-se en la llei de Faraday, similarment als transformadors de corrent (CTs). En els CTs, la tensió induïda en la bobina secundària és proporcional a la corrent en el conductor. La diferència entre les bobines de Rogowski i els transformadors de corrent AC és el nucli. En les bobines de Rogowski s'utilitza un nucli d'aire, mentre que en el transformador de corrent s'utilitza un nucli d'acer.

Quan la corrent passa pel conductor, crea un camp magnètic. Degut a la intersecció amb el camp magnètic, es genera una tensió entre els terminals de la bobina de Rogowski.

La magnitud de la tensió és proporcional a la corrent que passa pel conductor. Les bobines de Rogowski tenen un camí tancat. Generalment, la sortida de les bobines de Rogowski es connecta amb un circuit integrador. Així, la tensió de la bobina es integra per proporcionar una tensió de sortida proporcional a la senyal de corrent d'entrada.

Integrador de la bobina de Rogowski

Segons els components utilitzats en l'integrador, hi ha dos tipus d'integradors;

• Integrador passiu

• Integrador actiu

Integrador passiu

Per a un ampli rang de sortida de les bobines de Rogowski, el circuit RC en sèrie actua com un integrador. El valor de l'error de fase acceptable determina el valor de la Resistència (R) i la Capacitance (C).

La relació entre R i C i l'error de fase es pot derivar del diagrama fasorial de la xarxa RC. I es mostra en la figura següent.

En el diagrama fasorial,

VR i VC representen la caiguda de tensió a través de la resistència i el condensador,

IT és la corrent neta en la xarxa,

V0 és la tensió de sortida. Aquesta tensió és la mateixa que la tensió a través del condensador (VC),

VIN és la tensió d'entrada. És la suma vectorial de la caiguda de tensió a través de la resistència i el condensador.

La caiguda de tensió a través de la resistència està en fase i la caiguda de tensió a través del condensador arribarà 90˚ després de la corrent neta.

Integrador actiu

El circuit RC actua com un atenuador, reduint la tensió a través del condensador. A nivells baixos de corrent, la tensió de sortida pot ser molt baixa, en microvolts (μV), creant una senyal feble per al Convertidor Analogic-Digital (ADC).

Aquest problema es pot solucionar utilitzant un Integrador Actiu. El circuit d'un integrador actiu es mostra en la figura següent.

Aquí, l'element RC està en el camí de retroalimentació d'un Amplificador. El guany de l'amplificador es pot ajustar utilitzant l'equació següent.

Avantatges de la bobina de Rogowski

• Pots respondre a corrents que canvien ràpidament.

• No hi ha perill d'obrir la bobina secundària.

• S'utilitza l'aire com a mitjà, sense nucli magnètic. Això evita qualsevol risc de saturació del nucli.

• En aquesta bobina, la compensació de temperatura és simple.

Desavantatges de la bobina de Rogowski

• Per obtenir la forma d'ona de la corrent, la sortida de la bobina ha de passar a través del circuit integrador. Cal una font d'alimentació de 3V a 24Vdc.

• No pot mesurar la corrent CC.