Cos’è una sonda di corrente a bobina Rogowski?

Che cosa è un Rogowski bobina sonda di corrente?

Se si ha a che fare con più di un paio di decine di ampere di corrente alternata e si desidera effettuare misurazioni di corrente flessibili, considerare la sonda di corrente Rogowski.

Una bobina Rogowski è un trasduttore elettrico utilizzato per misurare correnti AC come transitori ad alta velocità, correnti pulsate di un dispositivo di potenza o correnti sinusoidali della linea elettrica a 50 o 60 Hz. La bobina Rogowski ha una bobina flessibile del sensore a clip che può essere facilmente avvolta attorno al conduttore che trasporta corrente per la misurazione e può misurare fino a un paio di migliaia di ampere di correnti molto grandi senza un aumento delle dimensioni del trasduttore.

Come funziona la bobina Rogowski?

La teoria del funzionamento dietro la bobina di Rogowski si basa sulla Legge di Faraday che afferma che la forza elettromotrice totale indotta in un circuito chiuso è proporzionale alla velocità temporale di cambiamento del flusso magnetico totale che collega il circuito.

La bobina Rogowski è simile a un trasformatore di corrente ALTERNATA in quanto una tensione viene indotta in una bobina secondaria che è proporzionale al flusso di corrente attraverso un conduttore isolato. La differenza fondamentale è che la bobina Rogowski ha un nucleo d’aria al contrario del trasformatore di corrente, che si basa su un nucleo di acciaio ad alta permeabilità per accoppiarsi magneticamente con un avvolgimento secondario. Il design air core ha un’impedenza di inserimento inferiore, che consente una risposta del segnale più veloce e una tensione del segnale molto lineare.

Una bobina con anima pneumatica è posizionata attorno al conduttore che trasporta corrente in modo toroidale e il campo magnetico prodotto dalla corrente ALTERNATA induce una tensione nella bobina. La bobina di Rogowski produce una tensione proporzionale alla velocità di variazione (derivata) della corrente racchiusa dal loop della bobina. La tensione della bobina viene quindi integrata in modo che la sonda fornisca una tensione di uscita proporzionale al segnale di corrente di ingresso.

Vantaggi

Le sonde di corrente a bobina Rogowski offrono molti vantaggi rispetto a diversi tipi di trasduttori di corrente o tecniche di rilevamento.

• Grande misura di corrente senza saturazione del nucleo coils Le bobine Rogowski hanno la capacità di misurare grandi correnti (un intervallo molto ampio da pochi mA a più di poche centinaia di kA) senza saturare il nucleo perché la sonda impiega un nucleo “aria” non magnetico. L’intervallo superiore della corrente misurabile è limitato dalla tensione di ingresso massima di uno strumento di misura o dai limiti di ripartizione della tensione della bobina o degli elementi del circuito dell’integratore. A differenza di altri trasduttori di corrente, che diventano più ingombranti e più pesanti man mano che l’intervallo di corrente misurabile cresce, la bobina Rogowski rimane la stessa bobina di piccole dimensioni indipendente dall’ampiezza della corrente misurata. Questo rende la bobina Rogowski lo strumento di misura più efficace per effettuare diverse centinaia o addirittura migliaia di ampere di grandi misure di corrente alternata.

• Molto flessibile da usare – La leggera bobina del sensore a clip è flessibile e facile da avvolgere attorno a un conduttore che trasporta corrente. Può essere facilmente inserito in componenti difficili da raggiungere nel circuito. La maggior parte delle bobine Rogowski sono abbastanza sottili da adattarsi tra le gambe di un pacchetto di semiconduttori di potenza T0-220 o TO-247 senza bisogno di un ulteriore anello di filo per collegare la sonda di corrente. Questo dà anche un vantaggio nel raggiungimento di alta integrità del segnale di misura.
• Ampia larghezza di banda fino a > 30 MHz-Ciò consente alla bobina Rogowski di misurare il segnale di corrente in rapida evoluzione, ad esempio diverse migliaia di A/usec. La caratteristica di larghezza di banda elevata consente di analizzare armoniche di alto ordine in sistemi che operano a frequenze di commutazione elevate o di monitorare accuratamente le forme d’onda di commutazione con tempi di salita o discesa rapidi.
• Misura non intrusiva o senza perdita di dati — La bobina di Rogowski assorbe estremamente poca corrente dal DUT a causa della bassa impedenza di inserzione. L’impedenza iniettata nel DUT a causa della sonda è solo pochi pico-Henries, che consente una risposta del segnale più veloce e tensione del segnale molto lineare.
• Basso costo Rispetto a un sensore ad effetto hall/sonda di corrente del trasformatore,la bobina Rogowski viene in genere a un prezzo inferiore.

Limitazioni

• Solo AC Rog Rogowski non può gestire la corrente continua. È solo AC.
• Sensibilità-La bobina Rogowski ha una sensibilità inferiore rispetto a un trasformatore di corrente a causa dell’assenza di un nucleo magnetico ad alta permeabilità.

Applicazioni

Le sonde di corrente a bobina Rogowski hanno un gran numero di applicazioni in ampie industrie energetiche e applicazioni di misurazione della potenza. Di seguito alcuni esempi di Rogowski coil applicazioni:

• Flessibile misura della corrente di alimentazione dispositivi come MOSFET o IGBT dispositivo piccolo come A 220 o A-247 pacchetto o intorno i terminali di grandi moduli di potenza
• misurare le perdite di potenza a semiconduttori di potenza
• Per monitorare le correnti in piccoli induttori, condensatori, circuiti di snubber, etc.
• Per misurare la piccola corrente alternata su un conduttore con corrente CONTINUA elevata o in presenza di un campo magnetico CC elevato.
• Per misurare correnti sinusoidali, pulsate o transitorie ad alta frequenza dalla frequenza della linea elettrica alle applicazioni RF
• Per misurare la corrente negli azionamenti motore e, in particolare, le misurazioni della qualità dell’alimentazione nei circuiti VSD, UPS o SMPS
• Per valutare le prestazioni di commutazione degli interruttori a semiconduttore di potenza (double pulse tester).
• Monitoraggio della linea di distribuzione dell’energia o monitoraggio della sonda pole utilities
• Applicazioni smart grid
• Misurazione della corrente al plasma

Conclusione

Esistono diversi modi per misurare la corrente elettrica in cui ogni metodo presenta vantaggi e limitazioni.

La bobina Rogowski è simile a un trasformatore di corrente ALTERNATA in quanto una tensione viene indotta in una bobina secondaria che è proporzionale al flusso di corrente attraverso un conduttore isolato. Tuttavia, le bobine Rogowski hanno la capacità di misurare grandi correnti (gamma molto ampia da pochi mA a più di pochi kA) senza saturazione a causa del suo nucleo “aria” non magnetico. Il design air core ha anche un’impedenza di inserimento inferiore per consentire una risposta del segnale più veloce e una tensione del segnale molto lineare ed è molto conveniente rispetto al suo sensore ad effetto hall/controparte del trasformatore di corrente. Questo rende la bobina Rogowski lo strumento di misura più efficace per fare diverse centinaia o migliaia di ampere di grande misura di corrente ALTERNATA.