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¿Qué es una sonda Rogowski?

Bobina de núcleo de baja densidad denominada así en honor al físico alemán Walter Rogowski, es un dispositivo eléctrico utilizado para medir la corrientes alternas (AC), como transitorios de alta velocidad; corrientes pulsadas o corrientes sinusoidales de prácticamente cualquier intensidad o frecuencia.

En su forma más simple, una sonda Rogowski es una bobina enrollada uniformemente de N vueltas por metro, en un núcleo de material no magnético, de sección transversal/área constante, A. El hilo bobinado vuelve al punto de partida a lo largo del eje central del núcleo (material no magnético) y los dos extremos del hilo están conectados a un cable. El extremo libre de la bobina (el extremo no conectado) normalmente se inserta en un zócalo adyacente a la conexión del cable (el otro extremo) de forma que se puede enchufar y desenchufar. Y así hacer un lazo que rodee al conductor que conduce la corriente que queremos medir

¿Cómo funciona?

Cualquier corriente alterna o pulsada que circula por un conductor, induce un campo magnético a su alrededor. Si colocamos la sonda Rogowski alrededor de dicho conductor, el campo magnético inducido por su corriente induce una tensión  dentro de la bobina, proporcional a la variación de la corriente que queremos medir. Siempre que la bobina constituya un circuito cerrado sin discontinuidades, se puede demostrar que el voltaje E inducido en la bobina es proporcional a variación de la corriente encerrada I conforme a la relación E = H*dI / dt, donde H, sensibilidad de la bobina en (Vs / A), es proporcional a N*A.

Para obtener un voltaje de salida VOUT proporcional a I es necesario integrar el voltaje de la bobina E. Utilizando un integrador electrónico, conseguimos medir sin dificultad corrientes de frecuencias por debajo de 1Hz.

 El amplificador operacional integrador, en su forma más sencilla, con una resistencia de entrada Rsh y un condensador de realimentación C tiene una salida Vout = (1 / CR) ∫ Edt. Por 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 de fL a fH para el cual las corrientes sinusoidales se pueden medir dentro de 3dB 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 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, típicamente esto es inferior a 1Hz.

RESPUESTA DE FRECUENCIA DE ROGOWSKI

Además, debido a la inductancia distribuida y la capacitancia de la bobina Rogowski, existe un ancho de banda de alta frecuencia fH (generalmente 1MHz 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, PEM ha desarrollado modelos matemáticos de la bobina, el cable y el integrador Rogowski que nos permiten desarrollar transductores de corriente confiables y precisos en una variedad de tamaños para un mercado en constante crecimiento.

El uso de una sonda Rogowski para medir CA o corrientes transitorias rápidas tiene muchas ventajas sobre otros métodos de medición de corriente:

  • Fácil de ajustar, el sensor de bobina Rogowski con clip es delgado, liviano, flexible y robusto.
  • El tamaño de la bobina no depende de la magnitud de la corriente a medir.
  • Bobinas lo suficientemente pequeñas como para caber entre las patas de un semiconductor TO-220.
  • Bobinas de 20 m para colocar alrededor de una turbina eólica.
  • No intrusivo (presenta el equivalente de solo unos pocos pH al circuito bajo prueba).
  • Dispositivos de ancho de banda amplio con respuesta de frecuencia predecible, ideal para medir la calidad de la energía o monitorear formas de onda complejas.
  • Intrínsecamente seguro: no hay peligro de un circuito abierto secundario.
  • Aislamiento galvánico.
  • Excelente linealidad (las bobinas de Rogowski no tienen materiales magnéticos para saturar).
  • Capaz de tomar grandes corrientes de sobrecarga sin daños.
  • Inmune a las corrientes de CC: como resultado, puede medir pequeñas corrientes de CA en presencia de un gran componente de CC.

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¿Cómo funciona?

Closed-loop current sensors with VAC-invented magnetic probe as zero field detector for highest accuracy. VAC current sensors cover rated currents between 1.5 A and 1,500 A. 

Benefits:

  • Low rise time
  • Highest accuracy of 0.4 to 0.7 %
  • Frequency range DC to 200 kHz
  • No temperature drift over full temperature scale
  • UL listing
  • Better performance than sensors with Hall-element
  • Active current sensors for PCB mounting
  • Active current sensors with primary conductor opening
  • Maximum accuracy current sensors for panel mounting
  • All-current sensitive differential current sensors

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