Qué es la bobina de Rogowski: diseño, funcionamiento y sus aplicaciones

La bobina de Rogowski es uno de los dispositivos más utilizados para medir la corriente alterna. Al igual que otros dispositivos, como pinza amperimétrica, multímetro, etc. Esta bobina también se puede utilizar para medir corriente alterna. La bobina de Rogowski es una especie de bobina o alambre helicoidal que se asemeja a un resorte grande. El resorte está enrollado de manera que un extremo del resorte regresa al extremo inicial a través de la parte central del resorte. Con esto, ambos extremos de la bobina llegan al mismo extremo. Esta bobina se utiliza principalmente para medir corrientes alternas y funciona según el concepto de la Ley de inducción electromagnética de Faraday.

circuito de bobina rogowski

En este circuito de bobina, se enrolla de tal manera que desde un extremo la bobina se enrolla en forma helicoidal, y nuevamente el otro extremo se lleva dentro del espacio hueco de la bobina con forma helicoidal, y los dos extremos de la bobina forman de una sola vez.

Teoría de la bobina de Rogowski

Se utiliza para medir corrientes alternas. Funciona sobre el concepto de la ley de inducción electromagnética de Faraday. Cualquiera que sea la corriente a medir, que fluye en un cable, la bobina de Rogowski se coloca alrededor del cable, cubriéndolo. Debido a la inducción electromagnética, la corriente que fluye en el cable a medir induce una fuerza electromotriz en la bobina de Rogowski de acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday.

Después de la inducción de la fuerza electromotriz en la bobina de Rogowski, la corriente se puede medir utilizando otro dispositivo de medición como una pinza amperimétrica. Incluso podemos usar un CRO para medir esta corriente y voltaje inducidos en la bobina de Rogowski. Dentro Diseño de bobina Rogowski, la bobina está enrollada en forma helicoidal, por lo que ambos extremos de la bobina llegan al mismo punto. Luego, esta bobina se enrolla alrededor del cable para medir la corriente.

Fórmula de la bobina de Rogowski

La fem inducida en la bobina de Rogowski está dada por

E= M*(di/dt)

Donde E es la fem inducida en los extremos de la bobina de Rogowski, M es la inductancia mutua de la bobina y di/dt es la tasa de cambio de corriente a través de la bobina. Cabe señalar que M es la inductancia mutua, pero no la autoinducción. Cuando consideramos la inductancia mutua, otros factores como las constantes de acoplamiento, la convención de puntos, etc. también hay que tener en cuenta.

Una vez que se ha medido la E, la corriente se puede medir utilizando un circuito RC fundamental o una pinza amperimétrica simple que nuevamente opera según el principio de la ley de inducción electromagnética de Faraday.

Principio de funcionamiento de la bobina de Rogowski

Como se muestra en la figura, la bobina de forma helicoidal es una bobina. La bobina cilíndrica es el conductor cuya corriente se va a medir. Cuando la bobina se enrolla alrededor del conductor, la corriente que fluye a través del conductor induce una fuerza electromotriz en la bobina, debido a la ley de inducción electromagnética de Faraday. La fem inducida depende del número de vueltas y de la inductancia mutua de la bobina.

La fem se mide usando un circuito RC como se muestra en la figura. El circuito RC actúa como un circuito integrador para medir el voltaje. Incluso puede medir el voltaje directamente, usando un CRO o con una simple pinza amperimétrica.

Bobina de Rogowski versus efecto Hall

En la bobina, la corriente medida debe ser de naturaleza alterna. Debido a su naturaleza alterna, se obtiene un desplazamiento relativo entre la bobina y el campo magnético. Esta es la ley fundamental del principio de inducción de Faraday. Pero si la corriente que fluye es continua, la bobina no puede medir la corriente. En tales casos, la fem inducida en el núcleo sería de naturaleza estática.

Por lo tanto, para medir la fem estática, se utilizan sensores de efecto Hall. Básicamente, los sensores de efecto Hall se pueden utilizar para detectar campos electromagnéticos estáticos. Por lo tanto, para medir el voltaje de CA, se usa la bobina, y para medir el voltaje de CC, se usan sensores de efecto Hall. Estos dos principios se encuentran en la pinza amperimétrica que mide tanto corrientes alternas como continuas.

Prueba de la bobina de Rogowski

En caso de falla, la bobina se puede probar fácilmente mediante el método basado en la impedancia. Para cualquier falla de circuito abierto, la impedancia medida será muy alta. Y para cualquier cortocircuito en el devanado, la impedancia medida será muy baja. Así, dependiendo del valor de la impedancia, se puede realizar el tipo de falla y la prueba de la bobina.

Precisión de la bobina de Rogowski

La bobina es muy precisa ya que mide la corriente alterna según la ley de Faraday. Habría pérdidas diminutas debido al entrehierro entre los devanados primario y secundario, que pueden ignorarse.

Ventajas y desventajas

Las ventajas son

• Es muy preciso y fácil de usar.
• El circuito para el que se mide la corriente no necesita ser interrumpido
• La eficiencia es muy alta

Las desventajas son

• Solo mide corrientes alternas
• Se requieren medios externos para medir la corriente. La bobina en sí no puede medir la corriente.

Aplicaciones

Dado que la bobina de Rogowski se usa para medir corrientes alternas, tiene muchas aplicaciones. Se utiliza en pinzas amperimétricas, multímetros, sondas CRO, sondas de señal, osciloscopios de almacenamiento digital, etc.

Así hemos visto el principio de funcionamiento y el funcionamiento de bobinas rogowski. Generalmente, esto solo se usa para medir corrientes alternas. Sería interesante saber si la bobina se puede usar para medir otras formas de corrientes alternas como onda cuadrada, trapezoidal, etc.