¿Qué es una sonda de corriente de bobina Rogowski?
Si está tratando con más de un par de decenas de amperios de corriente alterna y desea realizar mediciones de corriente flexibles, considere la sonda de corriente Rogowski.
Una bobina Rogowski es un transductor eléctrico utilizado para medir corrientes de CA, como transitorios de alta velocidad, corrientes pulsadas de un dispositivo de potencia o corrientes sinusoidales de línea de alimentación a 50 o 60 Hz. La bobina Rogowski tiene una bobina de sensor flexible con clip que se puede enrollar fácilmente alrededor del conductor que transporta corriente para la medición y puede medir hasta un par de miles de amperios de corrientes muy grandes sin aumentar el tamaño del transductor.
¿Cómo funciona la bobina Rogowski?
La teoría de la operación detrás de la bobina de Rogowski se basa en la Ley de Faraday que establece que la fuerza electromotriz total inducida en un circuito cerrado es proporcional a la tasa de tiempo de cambio del flujo magnético total que une el circuito.
La bobina Rogowski es similar a un transformador de corriente alterna en que se induce un voltaje en una bobina secundaria que es proporcional al flujo de corriente a través de un conductor aislado. La diferencia clave es que la bobina Rogowski tiene un núcleo de aire en comparación con el transformador de corriente, que se basa en un núcleo de acero de alta permeabilidad para acoplarse magnéticamente con un bobinado secundario. El diseño del núcleo de aire tiene una impedancia de inserción más baja, lo que permite una respuesta de señal más rápida y un voltaje de señal muy lineal.
Se coloca una bobina con núcleo de aire alrededor del conductor portador de corriente de forma toroidal y el campo magnético producido por la corriente alterna induce un voltaje en la bobina. La bobina Rogowski produce un voltaje que es proporcional a la velocidad de cambio (derivada) de la corriente encerrada por el bucle de bobina. La tensión de la bobina se integra para que la sonda proporcione una tensión de salida proporcional a la señal de corriente de entrada.
Ventajas
Las sondas de corriente de bobina Rogowski ofrecen muchas ventajas sobre diferentes tipos de transductores de corriente o técnicas de detección.
- Medición de corriente grande sin saturación del núcleo: Las bobinas Rogowski tienen la capacidad de medir corrientes grandes (un rango muy amplio de unos pocos mA a más de unos pocos cientos kA) sin saturar el núcleo porque la sonda emplea un núcleo de «aire» no magnético. El rango superior de la corriente medible está limitado por la tensión de entrada máxima de un instrumento de medición o por los límites de ruptura de tensión de la bobina o de los elementos del circuito integrador. A diferencia de otros transductores de corriente, que se vuelven más voluminosos y pesados a medida que crece el rango de corriente medible, la bobina Rogowski sigue siendo la misma bobina de pequeño tamaño independiente de la amplitud de la corriente que se está midiendo. Esto convierte a la bobina Rogowski en la herramienta de medición más eficaz para realizar varios cientos o incluso miles de amperios de grandes mediciones de corriente alterna.
- Muy flexible de usar: La ligera bobina de sensor con clip es flexible y fácil de envolver alrededor de un conductor que transporta corriente. Se puede insertar fácilmente en componentes de difícil acceso en el circuito. La mayoría de las bobinas Rogowski son lo suficientemente delgadas como para caber entre las patas de un paquete de semiconductores de potencia T0-220 o TO-247 sin necesidad de un bucle de cable adicional para conectar la sonda de corriente. Esto también ofrece una ventaja para lograr una medición de alta integridad de la señal.
- Ancho de banda de hasta > 30 MHz enables Esto permite a la bobina Rogowski medir la señal de corriente que cambia muy rápidamente, por ejemplo, varios miles de A / usec. La característica de gran ancho de banda permite analizar armónicos de alto orden en sistemas que operan a altas frecuencias de conmutación, o monitorear con precisión las formas de onda de conmutación con tiempos de subida o caída rápidos.
- Medición no intrusiva o sin pérdidas: La bobina Rogowski extrae muy poca corriente del DUT debido a la baja impedancia de inserción. La impedancia inyectada en el DUT debido a la sonda es de solo unos pocos picos, lo que permite una respuesta de señal más rápida y un voltaje de señal muy lineal.
- Bajo costo En comparación con un sensor de efecto hall/sonda de corriente del transformador, la bobina Rogowski normalmente viene a un precio más bajo.
Limitaciones
- solo CA Rog Rogowski no puede manejar corriente CONTINUA. Es solo aire acondicionado.Sensibilidad
- – La bobina Rogowski tiene una sensibilidad más baja en comparación con un transformador de corriente debido a la ausencia de un núcleo magnético de alta permeabilidad.
Aplicaciones
Las sondas de corriente de bobina Rogowski tienen un gran número de aplicaciones en amplias industrias de energía y aplicaciones de medición de potencia. Los siguientes son algunos ejemplos de aplicaciones de bobinas Rogowski:
- Medición flexible de corriente de dispositivos de potencia como dispositivos MOSFET o IGBT tan pequeños como paquetes TO-220 o TO-247 o alrededor de los terminales de módulos de potencia grandes
- Para medir pérdidas de potencia en semiconductores de potencia
- Para monitorear las corrientes en inductores, condensadores, circuitos amortiguadores pequeños, etc.
- Para medir corriente alterna pequeña en un conductor con corriente continua elevada o en presencia de un campo magnético de corriente continua elevada.
- Para medir corrientes sinusoidales, pulsadas o transitorias de alta frecuencia desde la frecuencia de la línea de alimentación a aplicaciones de RF
- Para medir corriente en accionamientos de motores y, en particular, mediciones de calidad de la energía en circuitos VSD, UPS o SMPS
- Para evaluar el rendimiento de conmutación de interruptores semiconductores de potencia (probador de doble pulso).
- Monitoreo de línea de distribución de energía o monitoreo de sonda de poste de servicios públicos
- Aplicaciones de red inteligente
- Medición de corriente de plasma
Conclusión
Hay varias formas diferentes de medir la corriente eléctrica donde cada método tiene ventajas y limitaciones.
La bobina Rogowski es similar a un transformador de corriente alterna en que se induce un voltaje en una bobina secundaria que es proporcional al flujo de corriente a través de un conductor aislado. Sin embargo, las bobinas Rogowski tienen la capacidad de medir grandes corrientes (muy amplio rango de unos pocos mA a más de unos pocos kA) sin saturación debido a su núcleo de «aire» no magnético. El diseño de núcleo de aire también tiene una impedancia de inserción más baja para permitir una respuesta de señal más rápida y un voltaje de señal muy lineal y es muy rentable en comparación con su contraparte de sensor de efecto hall/transformador de corriente. Esto hace que la bobina Rogowski sea la herramienta de medición más eficaz para realizar varios cientos o miles de amperios de medición de corriente alterna de gran tamaño.