Qu’est-ce qu’une sonde de courant de bobine de Rogowski?
Si vous avez affaire à plus de quelques dizaines d’ampères de courant alternatif et que vous souhaitez effectuer des mesures de courant flexibles, considérez la sonde de courant Rogowski.
Une bobine de Rogowski est un transducteur électrique utilisé pour mesurer des courants alternatifs tels que des transitoires à grande vitesse, des courants pulsés d’un dispositif de puissance ou des courants sinusoïdaux de ligne électrique à 50 ou 60 Hz. La bobine de Rogowski est dotée d’une bobine de capteur à clip flexible qui peut facilement être enroulée autour du conducteur porteur de courant pour la mesure et peut mesurer jusqu’à quelques milliers d’ampères de très grands courants sans augmentation de la taille du transducteur.
Comment fonctionne la bobine Rogowski?
La théorie de fonctionnement de la bobine de Rogowski est basée sur la loi de Faraday qui stipule que la force électromotrice totale induite dans un circuit fermé est proportionnelle à la vitesse de changement du flux magnétique total reliant le circuit.
La bobine de Rogowski est similaire à un transformateur de courant alternatif en ce sens qu’une tension est induite dans une bobine secondaire proportionnelle au flux de courant à travers un conducteur isolé. La principale différence est que la bobine de Rogowski a un noyau d’air par opposition au transformateur de courant, qui repose sur un noyau en acier à haute perméabilité pour se coupler magnétiquement avec un enroulement secondaire. La conception du noyau d’air a une impédance d’insertion inférieure, ce qui permet une réponse du signal plus rapide et une tension de signal très linéaire.
Une bobine à noyau d’air est placée autour du conducteur porteur de courant de manière toroïdale et le champ magnétique produit par le courant alternatif induit une tension dans la bobine. La bobine de Rogowski produit une tension proportionnelle à la vitesse de variation (dérivée) du courant enfermé par la boucle de bobine. La tension de la bobine est alors intégrée pour que la sonde fournisse une tension de sortie proportionnelle au signal de courant d’entrée.
Avantages
Les sondes de courant à bobine Rogowski offrent de nombreux avantages par rapport aux différents types de transducteurs de courant ou de techniques de détection.
- Mesure de courant important sans saturation du noyau — Les bobines de Rogowski ont la capacité de mesurer de grands courants (une très large gamme de quelques mA à plus de quelques centaines de kA) sans saturer le noyau car la sonde utilise un noyau « air » non magnétique. La plage supérieure du courant mesurable est limitée soit par la tension d’entrée maximale d’un instrument de mesure, soit par les limites de claquage de tension de la bobine ou des éléments du circuit intégrateur. Contrairement aux autres transducteurs de courant, qui deviennent plus volumineux et plus lourds à mesure que la plage de courant mesurable augmente, la bobine de Rogowski reste la même bobine de petite taille indépendante de l’amplitude du courant mesuré. Cela fait de la bobine de Rogowski l’outil de mesure le plus efficace pour effectuer plusieurs centaines, voire des milliers d’ampères de mesures de courant alternatif important.
- Très flexible à utiliser – La bobine de capteur à clip légère est flexible et facile à enrouler autour d’un conducteur porteur de courant. Il peut facilement être inséré dans des composants difficiles d’accès du circuit. La plupart des bobines de Rogowski sont suffisamment minces pour s’insérer entre les branches d’un boîtier de semi-conducteurs de puissance T0-220 ou TO-247 sans avoir besoin d’une boucle de fil supplémentaire pour connecter la sonde de courant. Cela donne également un avantage pour obtenir une mesure d’intégrité du signal élevée.
- Large bande passante jusqu’à > 30 MHz enables Cela permet à la bobine de Rogowski de mesurer le signal de courant changeant très rapidement – par exemple, plusieurs milliers d’A / usec. La caractéristique de bande passante élevée permet d’analyser les harmoniques d’ordre élevé dans les systèmes fonctionnant à des fréquences de commutation élevées, ou de surveiller avec précision les formes d’onde de commutation avec des temps de montée ou de descente rapides.
- Mesure non intrusive ou sans perte — La bobine de Rogowski tire extrêmement peu de courant du DUT en raison de la faible impédance d’insertion. L’impédance injectée dans le DUT grâce à la sonde n’est que de quelques pics, ce qui permet une réponse du signal plus rapide et une tension du signal très linéaire.
- Faible coût Par rapport à une sonde de courant capteur / transformateur à effet hall, la bobine Rogowski est généralement proposée à un prix inférieur.
Limitations
- AC uniquement Rog Rogowski ne peut pas gérer le courant continu. C’est AC seulement.Sensibilité
- – La bobine de Rogowski a une sensibilité inférieure à celle d’un transformateur de courant en raison de l’absence d’un noyau magnétique à haute perméabilité.
Applications
Les sondes de courant à bobine Rogowski ont un grand nombre d’applications dans les grandes industries de l’énergie et les applications de mesure de puissance. Voici quelques exemples d’applications de bobines Rogowski:
- Mesure de courant flexible de dispositifs de puissance tels que des dispositifs MOSFET ou IGBT aussi petits que le boîtier TO-220 ou TO-247 ou autour des bornes des modules de puissance de grande taille
- Pour mesurer les pertes de puissance dans les semi-conducteurs de puissance
- Pour surveiller les courants dans les petits inducteurs, condensateurs, circuits d’obturation, etc.
- Pour mesurer un petit courant alternatif sur un conducteur avec un courant continu élevé ou en présence d’un champ magnétique continu élevé.
- Pour mesurer les courants sinusoïdaux, pulsés ou transitoires à haute fréquence de la fréquence des lignes électriques aux applications RF
- Pour mesurer le courant dans les entraînements de moteurs et, en particulier, les mesures de qualité de puissance dans les circuits VSD, UPS ou SMPS
- Pour évaluer les performances de commutation des commutateurs à semi-conducteurs de puissance (testeur à double impulsion).
- Surveillance de ligne de distribution d’énergie ou surveillance de sonde de poteau de services publics
- Applications de réseau intelligent
- Mesure du courant plasma
Conclusion
Il existe un certain nombre de façons différentes de mesurer le courant électrique où chaque méthode présente des avantages et des limites.
La bobine de Rogowski est similaire à un transformateur de courant alternatif en ce sens qu’une tension est induite dans une bobine secondaire proportionnelle au flux de courant à travers un conducteur isolé. Cependant, les bobines de Rogowski ont la capacité de mesurer de grands courants (très large gamme de quelques mA à plus de quelques kA) sans saturation en raison de son noyau « air » non magnétique. La conception du noyau d’air a également une impédance d’insertion inférieure pour permettre une réponse du signal plus rapide et une tension de signal très linéaire et est très rentable par rapport à son homologue capteur à effet hall / transformateur de courant. Cela fait de la bobine de Rogowski l’outil de mesure le plus efficace pour effectuer plusieurs centaines ou milliers d’ampères de mesure de courant alternatif important.