O que é uma Bobina Rogowski?

O que é uma Bobina Rogowski?

Definição de Bobina Rogowski

Uma bobina Rogowski é definida como um dispositivo elétrico que mede corrente alternada (CA) e correntes transitórias ou pulsadas de alta velocidade.

Características da Bobina Rogowski

Uma bobina Rogowski é uma bobina enrolada uniformemente com N número de espiras e área de seção transversal constante A. Não há núcleo metálico em uma bobina Rogowski. O terminal final da bobina retorna através do eixo central da bobina para o outro extremo. Portanto, ambos os terminais estão no mesmo extremo da bobina.

Princípio de Funcionamento

As bobinas Rogowski operam com base na lei de Faraday, semelhante às transformadoras de corrente (TCs) de CA. Nas TCs, a tensão induzida na bobina secundária é proporcional à corrente no condutor. A diferença entre as bobinas Rogowski e as transformadoras de corrente de CA está no núcleo. Nas bobinas Rogowski, usa-se um núcleo de ar, enquanto nas transformadoras de corrente, usa-se um núcleo de aço.

Quando a corrente passa pelo condutor, cria-se um campo magnético. Devido à interseção com o campo magnético, uma tensão é induzida entre os terminais da bobina Rogowski.

A magnitude da tensão é proporcional à corrente que passa pelo condutor. As bobinas Rogowski são fechadas. Geralmente, a saída das bobinas Rogowski está conectada a um circuito integrador. Assim, a tensão da bobina é então integrada para fornecer uma tensão de saída que é proporcional ao sinal de corrente de entrada.

Integrador de Bobina Rogowski

De acordo com os componentes utilizados no integrador, existem dois tipos de integradores;

• Integrador Passivo

• Integrador Ativo

Integrador Passivo

Para uma faixa de saída ampla das bobinas Rogowski, o circuito RC série atua como um integrador. O valor do erro de fase aceitável determina o valor da Resistência (R) e Capacitância (C).

A relação entre R e C e o erro de fase pode ser derivada do diagrama fasorial da rede RC. E é mostrado na figura abaixo.

No diagrama fasorial,

VR e VC representam a queda de tensão no resistor e no capacitor,

IT é a corrente líquida na rede,

V0 é a tensão de saída. Esta tensão é a mesma que a tensão no capacitor (VC),

VIN é a tensão de entrada. É a soma vetorial da queda de tensão no resistor e no capacitor.

A queda de tensão no resistor está em fase e a queda de tensão no capacitor terá uma defasagem de 90˚ em relação à corrente líquida.

Integrador Ativo

O circuito RC atua como um atenuador, reduzindo a tensão no capacitor. Em níveis de corrente baixos, a tensão de saída pode ser muito baixa, em microvolts (μV), criando um sinal fraco para o conversor analógico-digital (ADC).

Este problema pode ser resolvido usando um Integrador Ativo. O circuito de um integrador ativo é mostrado na figura abaixo.

Aqui, o elemento RC está no caminho de realimentação de um Amplificador. O ganho do amplificador pode ser ajustado usando a equação abaixo.

Vantagens da Bobina Rogowski

• Pode responder a correntes de rápida mudança.

• Não há perigo de abertura da bobina secundária.

• O ar é usado como meio, sem núcleo magnético. Isso previne qualquer risco de saturação do núcleo.

• Nesta bobina, a compensação de temperatura é simples.

Desvantagens da Bobina Rogowski

• Para obter a forma de onda da corrente, a saída da bobina deve passar por um circuito integrador. Ele precisa de uma fonte de alimentação de 3V a 24Vdc.

• Não pode medir a corrente DC.