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La bobina de Rogowski, que debe su nombre al físico alemán Walter Rogowski, es un dispositivo sensor de corriente eléctrica que mide la variación de velocidad (di/dt). Se utiliza habitualmente para medir corriente alterna (CA), como transitorios de corriente de alta velocidad, corrientes pulsadas o formas de onda de corriente complejas no sinusoidales. Entre los nuevos desarrollos se incluye la incorporación de amplificadores de transconductancia con salida de 0 a 5 A.
En su forma más simple un Bobina Rogowski es una bobina enrollada uniformemente de N vueltas por metro en un formador no magnético de área de sección transversal constante A. El alambre enrollado se devuelve al punto inicial a lo largo del eje central del formador y los dos extremos generalmente se conectan a un cable. El extremo libre de la bobina normalmente se inserta en un enchufe adyacente a la conexión del cable de una manera que permite desenchufarlo, permitiendo así enrollar la bobina alrededor del conductor que transporta la corriente que se va a medir.
Una corriente alterna o pulsada en un conductor desarrolla un campo magnético y la interacción de este campo magnético y la bobina de Rogowski local al campo da lugar a un voltaje inducido dentro de la bobina que es proporcional a la tasa de cambio de la corriente que se mide. Siempre que la bobina constituya un circuito cerrado sin discontinuidades, se puede demostrar que el voltaje E inducida en la bobina es proporcional a la tasa de cambio de la corriente rodeada I según la relación E=H.dI/dt, donde H, la sensibilidad de la bobina en (Vs/A), es proporcional a NA.
Para obtener un voltaje de salida VOUT proporcional a I es necesario integrar el voltaje de la bobina E; por lo tanto, se utiliza un integrador electrónico para proporcionar un ancho de banda que se extiende por debajo de 1 Hz.
El integrador de amplificador operacional, en su forma más simple, con una resistencia de entrada Rsh y condensador de retroalimentación C tiene una salidaVsal=(1/CR)∫ Edt. Por lo tanto, la ganancia general del transductor está dada por, Vout=RshI, donde Rsh= H/CR es la sensibilidad del transductor (V/A).
La relación Vout proporcional a I es válido en todo el ancho de banda del transductor. El ancho de banda se define como el rango de frecuencias desde fL a fH para las cuales se pueden medir corrientes sinusoidales dentro de 3 dB de la sensibilidad especificada Rsh.
A bajas frecuencias, la ganancia del integrador aumenta y, en teoría, se volverá infinita a medida que la frecuencia se acerque a cero. Esto daría como resultado una deriva de CC inaceptable y ruido de baja frecuencia; por tanto, la ganancia del integrador debe limitarse a bajas frecuencias. Esta limitación se logra colocando un filtro de paso bajo en paralelo con el capacitor integrador. El filtro de paso bajo establece el ancho de banda de baja frecuencia. fL, normalmente es inferior a 1 Hz.
Además, debido a la inductancia y capacitancia distribuidas de la bobina de Rogowski, existe un ancho de banda de alta frecuencia fH (generalmente 1 MHz o mayor) por encima del cual la medición se atenúa y se produce un retraso de fase significativo. El ancho de banda del integrador electrónico y la longitud del cable que conecta el integrador a la bobina también influyen en este límite.
Durante muchos años, Powertek ha desarrollado modelos matemáticos de la bobina, el cable y el integrador de Rogowski, lo que nos permite desarrollar transductores de corriente confiables y precisos en una variedad de tamaños para un mercado en constante crecimiento.
El uso de una bobina de Rogowski para medir corriente alterna o corrientes transitorias rápidas tiene muchas ventajas sobre otros métodos de detección de corriente: