Qué es la bobina Rogowski: Diseño, Funcionamiento y Sus Aplicaciones

La bobina Rogowski es uno de los dispositivos comúnmente utilizados para la medición de corriente alterna. Al igual que otros dispositivos, como pinza amperimétrica, multímetro, etc. Esta bobina también se puede utilizar para medir la corriente alterna. La bobina Rogowski es una especie de bobina helicoidal o alambre que se asemeja a un resorte grande. El resorte está herido de tal manera que, un extremo del resorte se envía de vuelta 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 de CA y trabaja en el concepto de la ley de Faraday de inducción electromagnética.


Circuito de bobina Rogowski

En este circuito de bobina, está herido de tal manera que, comenzando desde un extremo, la bobina está herida en forma helicoidal, y nuevamente el otro extremo se saca dentro del hueco hueco de la bobina de forma helicoidal, y ambos extremos de la bobina se forman en un punto.

 Bobina Rogowski
Bobina Rogowski

Teoría de la bobina Rogowski

Se utiliza para medir corrientes de CA. Trabaja en el concepto de la Ley de Faraday de inducción electromagnética. Para cualquiera que sea la corriente a medir, que fluye en un cable, la bobina de Rogowski se coloca alrededor del cable, cubriendo el cable. Debido a la inducción electromagnética, la corriente que fluye en el cable que se va a medir induce un campo electromagnético en la bobina de Rogowski según la ley de Faraday de inducción electromagnética.

 Diseño de bobina Rogowski
Diseño de bobina Rogowski

Después de la inducción de emf en la bobina Rogowski, la corriente se puede medir utilizando un dispositivo de medición adicional como una pinza amperimétrica. Incluso podemos usar un CRO para medir esta corriente y voltaje inducidos en la bobina Rogowski. En el diseño de la bobina de Rogowski, la bobina está herida en forma helicoidal, de modo que ambos extremos de la bobina llegan al mismo punto. Luego, esta bobina se envuelve alrededor del cable para medir la corriente.

Bobina de Rogowski Fórmula

La fem inducida en la bobina de Rogowski es 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 la corriente a través de la bobina. Cabe señalar que M es la inductancia mutua, pero no la autoinductancia. Cuando estamos considerando la inductancia mutua, otros factores como constantes de acoplamiento, convención de puntos, etc. también debe tenerse en cuenta.

 PCBWay

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

Principio de funcionamiento de la bobina Rogowski

Como se muestra en la figura, la bobina de forma helicoidal es una bobina. La bobina cilíndrica es el conductor, para el que se va a medir la corriente. Cuando la bobina está envuelta alrededor del conductor, la corriente que fluye en el conductor induce un emf en la bobina, debido a la Ley de Faraday de inducción electromagnética. La fem inducida depende del número de vueltas y la inductancia de la bobina.

 Principio de funcionamiento
Principio de funcionamiento

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

Bobina Rogowski Versus efecto Hall

En la bobina, la corriente medida tiene que ser de CA en la naturaleza. Debido a su naturaleza alterna, se obtiene un desplazamiento relativo entre la bobina y el campo magnético. Esta es la ley básica del principio de Inducción de Faraday. Pero si la corriente que fluye es CC, la bobina no puede medir la corriente. En tales casos, el campo electromagnético inducido en el núcleo sería de naturaleza estática.

Por lo tanto, para medir el campo electromagnético estático se utilizan sensores basados en efectos Hall. Básicamente, los sensores de efectos Hall se pueden utilizar para detectar campos electromagnéticos estáticos. Por lo tanto, para medir la tensión de CA, se utiliza la bobina, y para medir la tensión de CC, se utilizan sensores de efectos hall. Ambos principios se pueden encontrar en la pinza amperimétrica que mide corrientes de CA y CC.


Prueba de bobina Rogowski

En caso de fallas, la bobina se puede probar fácilmente mediante el método basado en 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. Por lo tanto, en función del valor de impedancia, se puede realizar el tipo de falla y la prueba de la bobina.

Precisión de la bobina Rogowski

La bobina es altamente precisa, ya que mide la corriente CA según la ley de Faraday. Habría pérdidas mínimas debido a la brecha de aire entre el bobinado primario y el 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
  • Eficiente es muy alto

Las desventajas son

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

Aplicaciones

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

Por lo tanto, hemos visto el principio de funcionamiento y el funcionamiento de las bobinas Rogowski. Generalmente, esto se usa solo para medir corrientes de CA. Sería interesante saber si la bobina se puede usar para medir otras formas de corrientes alternas como una onda cuadrada, trapezoidal, etc.

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