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Análise das bobinas de Rogowski Comece a entender passo a passo a partir de três aspectos

March 13 , 2022
O que é uma bobina de Rogowski?

A bobina Rogowski é uma bobina indutora híbrida flexível que pode ser facilmente enrolada em torno de um condutor de corrente para medição, capaz de medir grandes correntes de vários milhares de amperes sem expandir o tamanho do transformador de tensão.
As bobinas de Rogowski são transformadores de tensão eletrônicos usados ​​para medir correntes alternadas, como transientes rápidos, correntes de pulso único de dispositivos eletrônicos de potência ou correntes de função senoidal de plugues de alimentação a 50 ou 60 Hz.

Se você estiver lidando com correntes CA na casa das dezenas de amperes e deseja fazer medições de corrente flexíveis, considere o uso de uma sonda de corrente de bobina Rogowski. Vamos dar uma olhada no princípio básico de funcionamento da bobina de Rogowski.


bobina de Rogowski bobina de Rogowski



O princípio da bobina de Rogowski

De acordo com a lei de Faraday, afirma-se que a força eletromotriz total detectada no circuito fechado em série está positivamente correlacionada com o coeficiente de elasticidade temporal do fluxo magnético total da linha de conexão.

Uma bobina de Rokowski é semelhante a um transformador de tensão de corrente alternada em que a tensão de operação é direcionada para a segunda bobina e, neste ponto, é positivamente correlacionada com a corrente através do condutor isolado. A diferença importante é que a bobina de Rokowski contém um núcleo de ar, que é o inverso do transformador de corrente-tensão, que é acoplado magneticamente a um segundo enrolamento por meio de um condutor de alta permeabilidade. núcleo de aço. O núcleo oco adota o esquema de design de menor impedância de inserção para completar a resposta rápida do sinal de dados e a tensão de trabalho do sinal de dados linear.

Uma bobina de núcleo de ar é colocada em um loop em torno de um condutor elétrico de transporte de corrente, e o campo eletromagnético causado pela corrente alternada induz uma tensão na bobina. A bobina de Rokowski é convertida em uma tensão de trabalho que está positivamente correlacionada com o coeficiente do condutor elástico atual (função derivada) no loop da bobina. Daqui em diante, a tensão de operação da bobina é fundida de modo que a sonda da bobina Rogowski forneça uma tensão de saída proporcional ao sinal de dados da corrente de entrada.

Vantagens das sondas de bobina Rokowski

As sondas de corrente de bobina Rokowski têm muitas vantagens sobre muitos tipos diferentes de sensores de corrente ou tecnologia de indução magnética.

– Medição de alta corrente sem saturação do núcleo. As bobinas Rogowski podem medir grandes correntes (na faixa de vários mA a vários kA) sem saturação do núcleo, porque a sonda da bobina Rogowski usa um núcleo "oco" não magnético. O limite da corrente mensurável é limitado pela tensão máxima de entrada do instrumento de medição ou pelo limite de colapso da tensão operacional da bobina/elemento do circuito integrador. Outros sensores de corrente ficarão mais pesados ​​com o aumento da faixa da corrente medida. A bobina de Rogowski pode manter o mesmo volume pequeno porque é independente da corrente a ser medida. Isso faz com que a bobina Rogowski se torne a ferramenta de propósito especial mais eficaz para medir centenas ou até milhares de amperes de corrente CA.

– Aplicação flexível, a bobina do sensor de bola quebrada em forma de luz é flexível na aplicação e pode facilmente encapsular o condutor elétrico de transporte de corrente. Ele pode ser inserido em componentes inacessíveis dentro do circuito de energia. A maioria das bobinas Rogowski são finas o suficiente para caber entre as pernas de um pacote semicondutor de potência de saída T0-220 ou TO-247 sem a necessidade de bobinas adicionais para conectar sondas de corrente. Isso também garante a vantagem da bobina para medições de alta integridade de sinal.

– Largura de banda máxima de rede >30MHz. Permite que as bobinas Rogowski meçam sinais de dados atuais com taxas de transição muito rápidas – como sinais de dados em milhares de A/µseg. O recurso de teste de largura de banda permite a análise de dados de correntes harmônicas avançadas em sistemas que operam em frequências de comutação de alta potência ou monitoramento preciso de formas de onda de comutação de energia com subidas ou subidas mais rápidas. A vantagem de concluir medições de alta integridade de sinal.

– Medições não invasivas ou de alta qualidade. Devido à sua baixa impedância característica de inserção, a bobina de Rogowski extrai muito pouca corrente da máquina sob teste. A impedância característica introduzida no equipamento em teste devido às sondas de bobina Rogowski é de apenas alguns ohms, portanto, esse tipo de bobina é adequado para uma resposta de sinal de dados mais rápida e uma tensão operacional de sinal de dados muito linear.

– Baixo custo Em comparação com as sondas de corrente da bobina do sensor de efeito Hall/transformador de tensão, as bobinas Rogowski são geralmente mais baratas.

As bobinas de sensores leves e do tipo sanduíche são flexíveis e podem facilmente encapsular condutores elétricos que transportam corrente.

Limitação de corrente da bobina de Rokowski

– Somente para corrente CA, a bobina de Rogowski não pode resolver a corrente CC, a bobina é adequada apenas para a comunicação de corrente CA.

– Sensibilidade, as bobinas de Rogowski são menos sensíveis que os transformadores de corrente devido à falta de núcleos de alta magnetização.

As pontas de prova de corrente do osciloscópio digital permitem que os osciloscópios digitais meçam a corrente, estendendo seu uso principal além da medição da tensão operacional. Na maioria das vezes, as sondas de corrente de bobina Rogowski induzem magneticamente o fluxo de corrente em condutores elétricos e convertem a corrente em uma tensão operacional que a sonda pode consultar e medir em um osciloscópio digital. O método mais comum de medição de corrente é a indução magnética de um campo eletromagnético em um condutor elétrico energizado.

Além das sondas de bobina de Rogowski, também existem vários tipos de sondas de corrente que podem ser utilizadas, e cada sonda tem o melhor uso. Os resultados que podem ser obtidos também são muito bons quando utilizados corretamente na aplicação do esquema de projeto.

Há muitas maneiras de conectar as sondas da bobina do equipamento de teste ao dispositivo em teste (DUT). Um dos métodos é a soldagem elétrica, que pode garantir uma conexão confiável e minimizar os riscos de detecção de parasitas, mantendo o comprimento do cabo e a conexão o mais curto possível. Muitas das pontas de prova de osciloscópios digitais de desempenho da Keysight usam conexões de soldagem elétrica. À medida que as sondas e as instalações ficam cada vez menores, é cada vez mais importante usar ferramentas especiais adequadas e experiência em soldagem para melhor prevenir danos e problemas de conexão.

No entanto, a aplicação de fusão da ponta de prova soldada N5381A/B e o amplificador de ponta de prova InfiniiMax 1169A/B é uma excelente opção para expandir a largura de banda da rede para mais de 3dB. Como a largura de banda de rede máxima do N5381A/B excede a largura de banda de rede tradicional de 12 GHz, além disso, o ponto de pico da curva de resposta de frequência na frente da sonda pode ajudar a compensar a redução da largura de banda de rede do amplificador de sonda.

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