Qu'est-ce qu'une bobine Rogowski?
Qu'est-ce qu'une bobine Rogowski ?
Définition de la bobine Rogowski
Une bobine Rogowski est définie comme un dispositif électrique qui mesure le courant alternatif (CA) et les courants transitoires ou pulsés à haute vitesse.
Caractéristiques de la bobine Rogowski
Une bobine Rogowski est une bobine enroulée uniformément avec N spires et une section constante A. Il n'y a pas de noyau métallique dans une bobine Rogowski. Le terminal de fin de la bobine est ramené à travers l'axe central de la bobine à l'autre extrémité. Par conséquent, les deux terminaux se trouvent au même bout de la bobine.
Principe de fonctionnement
Les bobines Rogowski fonctionnent sur la base de la loi de Faraday, similaire aux transformateurs de courant (TC) alternatif. Dans les TC, la tension induite dans la bobine secondaire est proportionnelle au courant dans le conducteur. La différence entre les bobines Rogowski et les transformateurs de courant alternatif réside dans le noyau. Dans les bobines Rogowski, un noyau d'air est utilisé, tandis que dans les transformateurs de courant, un noyau d'acier est utilisé.
Lorsque le courant passe par le conducteur, il crée un champ magnétique. En raison de l'intersection avec ce champ magnétique, une tension est induite entre les bornes de la bobine Rogowski.
L'amplitude de la tension est proportionnelle au courant qui passe par le conducteur. Les bobines Rogowski sont des circuits fermés. Généralement, la sortie des bobines Rogowski est connectée à un circuit intégrateur. Ainsi, la tension de la bobine est ensuite intégrée pour fournir une tension de sortie proportionnelle au signal de courant d'entrée.
Intégrateur de la bobine Rogowski
Selon les composants utilisés dans l'intégrateur, il existe deux types d'intégrateurs ;
Intégrateur passif
Intégrateur actif
Intégrateur passif
Pour une large plage de sortie des bobines Rogowski, le circuit RC en série agit comme un intégrateur. La valeur de l'erreur de phase acceptable détermine la valeur de la résistance (R) et de la capacité (C).
La relation entre R et C et l'erreur de phase peut être dérivée du diagramme de phase du réseau RC. Et elle est représentée dans la figure ci-dessous.
Dans le diagramme de phase,
VR et VC représentent la chute de tension sur la résistance et le condensateur,
IT est le courant net dans le réseau,
V0 est la tension de sortie. Cette tension est la même que la tension sur le condensateur (VC),
VIN est la tension d'entrée. C'est la somme vectorielle de la chute de tension sur la résistance et le condensateur.
La chute de tension sur la résistance est en phase et une chute de tension
sur le condensateur sera en retard de 90˚ par rapport au courant net.
Intégrateur actif
Le circuit RC agit comme un atténuateur, réduisant la tension sur le condensateur. À faibles niveaux de courant, la tension de sortie peut être très faible, en microvolts (μV), créant un signal faible pour le convertisseur analogique-numérique (CAN).
Ce problème peut être résolu en utilisant un intégrateur actif. Le circuit d'un intégrateur actif est représenté dans la figure ci-dessous.
Ici, l'élément RC est dans la voie de retour d'un amplificateur. Le gain de l'amplificateur peut être ajusté en utilisant l'équation suivante.
Avantages de la bobine Rogowski
Elle peut répondre aux courants changeant rapidement.
Il n'y a aucun danger d'ouverture de la bobine secondaire.
L'air est utilisé comme milieu, sans noyau magnétique. Cela empêche tout risque de saturation du noyau.
Dans cette bobine, la compensation de température est simple.
Inconvénients de la bobine Rogowski
Pour obtenir la forme d'onde du courant, la sortie de la bobine doit passer par un circuit intégrateur. Il nécessite une alimentation de 3V à 24Vdc.
Elle ne peut pas mesurer le courant continu.
