Cosa è una spira Rogowski?
Cos'è una spira Rogowski?
Definizione della spira Rogowski
Una spira Rogowski è definita come un dispositivo elettrico che misura la corrente alternata (CA) e le correnti transitorie ad alta velocità o a impulsi.
Caratteristiche della spira Rogowski
Una spira Rogowski è una bobina avvolta uniformemente con N giri e una sezione trasversale costante A. Non c'è un nucleo metallico in una spira Rogowski. Il terminale finale della bobina viene riportato attraverso l'asse centrale della bobina all'altro estremo. Pertanto, entrambi i terminali si trovano allo stesso estremo della bobina.
Principio di funzionamento
Le spire Rogowski operano in base alla legge di Faraday, simile ai trasformatori di corrente alternata (TC). Nei TC, la tensione indotta nella bobina secondaria è proporzionale alla corrente nel conduttore. La differenza tra le spire Rogowski e i trasformatori di corrente alternata sta nel nucleo. Nelle spire Rogowski, viene utilizzato un nucleo d'aria, mentre nei trasformatori di corrente, viene utilizzato un nucleo di acciaio.
Quando la corrente passa attraverso il conduttore, crea un campo magnetico. A causa dell'intersezione con il campo magnetico, si induce una tensione tra i terminali della spira Rogowski.
L'entità della tensione è proporzionale alla corrente che passa attraverso il conduttore. Le spire Rogowski sono a percorso chiuso. Generalmente, l'uscita delle spire Rogowski è collegata a un circuito integratore. Quindi, la tensione della bobina viene integrata per fornire una tensione di uscita proporzionale al segnale di corrente in ingresso.
Integratore della spira Rogowski
A seconda dei componenti utilizzati nell'integratore, esistono due tipi di integratore;
Integratore passivo
Integratore attivo
Integratore passivo
Per un ampio intervallo di uscita delle spire Rogowski, il circuito RC in serie agisce come un integratore. Il valore del errore di fase accettabile determina il valore della resistenza (R) e della capacità (C).
La relazione tra R e C e l'errore di fase può essere derivata dal diagramma fasore del network RC. E viene mostrata nella figura sottostante.
Nel diagramma fasore,
VR e VC rappresentano il calo di tensione sul resistore e sul condensatore,
IT è la corrente netta nella rete,
V0 è la tensione di uscita. Questa tensione è la stessa della tensione sul condensatore (VC),
VIN è la tensione di ingresso. È la somma vettoriale del calo di tensione sul resistore e sul condensatore.
Il calo di tensione sul resistore è in fase e un calo
di tensione sul condensatore sarà sfasato di 90˚ rispetto alla corrente netta.
Integratore attivo
Il circuito RC agisce come un attenuatore, riducendo la tensione sul condensatore. A livelli di corrente bassi, la tensione di uscita può essere molto bassa, in microvolt (μV), creando un segnale debole per il convertitore analogico-digitale (ADC).
Questo problema può essere risolto utilizzando un integratore attivo. Il circuito di un integratore attivo è mostrato nella figura sottostante.
Qui, l'elemento RC è nel percorso di retroazione di un amplificatore. Il guadagno dell'amplificatore può essere regolato utilizzando la seguente equazione.
Vantaggi della spira Rogowski
Può rispondere a correnti che cambiano rapidamente.
Non c'è pericolo di apertura della bobina secondaria.
Viene utilizzato l'aria come mezzo, senza nucleo magnetico. Ciò preclude qualsiasi rischio di saturazione del nucleo.
In questa bobina, la compensazione termica è semplice.
Svantaggi della spira Rogowski
Per ottenere la forma d'onda della corrente, l'uscita della bobina deve passare attraverso un circuito integratore. Occorre una alimentazione di 3V a 24Vdc.
Non può misurare la corrente continua (CC).
