¿Qué es una bobina Rogowski?

¿Qué es una bobina Rogowski?

Definición de la bobina Rogowski

Una bobina Rogowski se define como un dispositivo eléctrico que mide corriente alterna (CA) y corrientes transitorias o pulsadas de alta velocidad.

Características de la bobina Rogowski

Una bobina Rogowski es una bobina enrollada uniformemente con N número de vueltas y área de sección transversal constante A. No hay núcleo metálico en una bobina Rogowski. El terminal final de la bobina se devuelve a través del eje central de la bobina al otro extremo. Por lo tanto, ambos terminales están en el mismo extremo de la bobina.

Principio de funcionamiento

Las bobinas Rogowski funcionan basándose en la ley de Faraday, similar a los transformadores de corriente (TC) de CA. En los TC, el voltaje inducido en la bobina secundaria es proporcional a la corriente en el conductor. La diferencia entre las bobinas Rogowski y los transformadores de corriente de CA está en el núcleo. En las bobinas Rogowski, se utiliza un núcleo de aire, mientras que en el transformador de corriente, se utiliza un núcleo de acero.

Cuando la corriente pasa por el conductor, crea un campo magnético. Debido a la intersección con el campo magnético, se induce un voltaje entre los terminales de la bobina Rogowski.

La magnitud del voltaje es proporcional a la corriente que pasa por el conductor. Las bobinas Rogowski son de circuito cerrado. Generalmente, la salida de las bobinas Rogowski está conectada a un circuito integrador. Así, el voltaje de la bobina se integra para proporcionar un voltaje de salida proporcional a la señal de corriente de entrada.

Integrador de la bobina Rogowski

Según los componentes utilizados en el integrador, existen dos tipos de integradores;

• Integrador pasivo

• Integrador activo

Integrador pasivo

Para un rango de salida amplio de las bobinas Rogowski, el circuito RC en serie actúa como un integrador. El valor del error de fase aceptable determina el valor de la Resistencia (R) y la Capacitancia (C).

La relación entre R y C y el error de fase puede derivarse del diagrama fasorial de la red RC. Y se muestra en la figura siguiente.

En el diagrama fasorial,

VR y VC representan la caída de tensión a través del resistor y el capacitor,

IT es la corriente neta en la red,

V0 es el voltaje de salida. Este voltaje es el mismo que el voltaje a través del capacitor (VC),

VIN es el voltaje de entrada. Es la suma vectorial de la caída de tensión a través del resistor y el capacitor.

La caída de tensión a través del resistor está en fase y la caída de tensión a través del capacitor tiene un retardo de 90˚ con respecto a la corriente neta.

Integrador activo

El circuito RC actúa como un atenuador, reduciendo el voltaje a través del capacitor. A niveles bajos de corriente, el voltaje de salida puede ser muy bajo, en microvoltios (μV), creando una señal débil para el convertidor analógico-digital (ADC).

Este problema se puede resolver utilizando un Integrador Activo. El circuito de un integrador activo se muestra en la figura siguiente.

Aquí, el elemento RC está en el camino de retroalimentación de un Amplificador. La ganancia del amplificador se puede ajustar utilizando la ecuación siguiente.

Ventajas de la bobina Rogowski

• Puede responder a corrientes de cambio rápido.

• No hay peligro de abrir la bobina secundaria.

• Se utiliza el aire como medio, sin núcleo magnético. Esto previene cualquier riesgo de saturación del núcleo.

• En esta bobina, la compensación de temperatura es simple.

Desventajas de la bobina Rogowski

• Para obtener la forma de onda de la corriente, la salida de la bobina debe pasar a través de un circuito integrador. Se necesita una fuente de alimentación de 3V a 24Vdc.

• No puede medir la corriente continua (CC).