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La bobina de Rogowski, que recibe su nombre del físico alemán Walter Rogowski, es un dispositivo de detección de corriente eléctrica que mide la variación de la tasa de cambio (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 de la bobina de Rogowski se incluye la incorporación de un amplificador de transconductancia para lograr una salida de 0 a 5 A, imitando a los transformadores de corriente convencionales.
En su forma más simple, una bobina de Rogowski es una bobina enrollada uniformemente con N espiras por metro sobre un soporte no magnético de sección transversal constante A. El hilo de bobinado regresa al punto de partida a lo largo del eje central del soporte y los dos extremos se conectan normalmente a un cable. El extremo libre de la bobina se inserta en un conector adyacente a la conexión del cable, de manera que se pueda desconectar, 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 una tensión inducida dentro de la bobina que es proporcional a la tasa de cambio de la corriente que se está midiendo. Siempre que la bobina constituya un bucle cerrado sin discontinuidades, se puede demostrar que la tensión E inducida en la bobina es proporcional a la tasa de cambio de la corriente encerrada I según la relación E=H.dI/dt , donde H , la sensibilidad de la bobina en (Vs/A), es proporcional a NA.
Para obtener una tensión de salida Vout proporcional a I , es necesario integrar la tensión de la bobina E ; por lo tanto, se utiliza un integrador electrónico para proporcionar un ancho de banda que se extiende hasta menos de 1 Hz.
El integrador con amplificador operacional, en su forma más simple, con una resistencia de entrada Rsh y un condensador de retroalimentación C, tiene una salida Vout = (1/CR) ∫ Edt. Por lo tanto, la ganancia total del transductor viene dada por Vout = RshI , donde Rsh = H/CR es la sensibilidad del transductor (V/A).
La relación Vout proporcional a I es válida en todo el ancho de banda del transductor. El ancho de banda se define como el rango de frecuencias desde fL hasta fH para el cual se pueden medir corrientes sinusoidales con una precisión de 3 dB respecto a la sensibilidad especificada Rsh.
A bajas frecuencias, la ganancia del integrador aumenta y, en teoría, se vuelve infinita a medida que la frecuencia se aproxima a cero. Esto provocaría una deriva de CC inaceptable y ruido de baja frecuencia; por lo tanto, la ganancia del integrador debe limitarse a bajas frecuencias. Esta limitación se logra colocando un filtro de paso bajo en paralelo con el condensador integrador. El filtro de paso bajo establece el ancho de banda de baja frecuencia fL , que normalmente es inferior a 1 Hz.
Debido a la inductancia y capacitancia distribuidas de la bobina de Rogowski, existe un ancho de banda de alta frecuencia fH (generalmente de 1 MHz o superior) por encima del cual la medición se atenúa y se produce un retardo 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 fiables y precisos en una variedad de tamaños para un mercado en constante crecimiento.
El uso de una bobina de Rogowski para medir corrientes alternas o transitorias rápidas presenta ventajas sobre otros métodos de detección de corriente: