¿Por qué las bobinas Rogowski funcionan para medir la corriente?

Una bobina Rogowski no es un transformador de corriente.

La corriente en el conductor principal genera un campo magnético alrededor de sí mismo. La bobina de Rogowski toma muestras del campo, generando un voltaje a medida que el campo cambia. Está débilmente acoplado al conductor principal. Como poco, idealmente no, la corriente fluye en la bobina de Rogowski, no hay efecto en el conductor principal.

Cualquier pareja de bucles. La bobina de muestreo generaría un voltaje ya sea que formara un circuito cerrado alrededor del conductor principal o no. Sin embargo, eso no es muy útil, ya que el acoplamiento, y por lo tanto el voltaje generado, cambiaría si los conductores cambiaran de posición. La bobina de muestreo también respondería a cualquier cambio actual en cualquier lugar cercano.

La razón por la que la bobina de Rogowski toma la forma de un bobinado toroidal uniforme es porque, debido a la situación simétrica, se acopla a toda la corriente que fluye dentro del toroide, independientemente de la posición del conductor. No hay acoplamiento a ninguna corriente que no pase a través del agujero. Un círculo incompleto, o un devanado no uniforme, no tendría estas dos propiedades deseables.

Una bobina Rogowski detecta la corriente alterna.

  

Este es un transformador de corriente, y la pareja de transformadores ...

Esto es ciertamente un transformador (un circuito magnético, con dos o más devanados), pero 'transformador de corriente' implica un alto acoplamiento (casi 1), y una baja impedancia en la secundaria, las cuales no se aplican aquí.

  

¿Por qué una bobina no puede estar en paralelo con un cable y medir la corriente?

[como en, una bobina helicoidal con el eje helicoidal paralelo al cable primario]

El acoplamiento en una bobina Rogowski proviene de las partes internas del semicírculo Estar cerca del cable detectado, mientras que el semicírculo exterior del cable está más lejos. Ambos semicírculos son más o menos paralelos al cable detectado, por lo que se acoplan, pero la mitad interior se acopla con más fuerza que el cable. mitad exterior. Así, el acoplamiento positivo en el interior y el negativo. El acoplamiento en el exterior no se cancela completamente. El cable de 'retorno' no es paralelo al primario, y su recorrido dentro de la bobina R es insensible a la corriente que se mide.

El acoplamiento de la bobina R es determinado por esa geometría de bobina sin tener en cuenta los cables de retorno Yendo al integrador. La 'hélice en paralelo' tendría acoplamiento Debido a los cables de los extremos. del solenoide, ya que se dirigen al integrador. Enrollar (otro que a medida que mueve la trayectoria del cable más cerca / más lejos del primario) de El solenoide no es productivo.

La bobina R no tiene acoplamiento de flujo completo, por lo que un circuito abierto en la bobina Rogowski solo se carga el devanado primario con el inductancia de la misma serie (tal vez una microhenorización por metro) como cualquier cable en espacio; un circuito cerrado en la bobina Rogowski solo cambiaría que por unas pocas partes por millón.

El EMF en la bobina de Rogowski se produce como un efecto secundario de La autoinducción del cable primario. Usando el efecto secundario significa que uno puede medir sin un costo energético significativo.

1: la impedancia de carga es alta, por lo que no hay carga para la fuente.
2: L1 no se muestra como un transformador.

La clave del circuito es la inductancia mutua, L, que captura el flujo magnético que solo fluye a través del cable primario.

Para el pico de una onda cuadrada, V = L * di / dt luego se integra para convertirse en Vout = I * k para k = constante de calibración.
Para una onda sinusoidal V = ωLI , las mismas unidades de pico o RMS que desee.

más simple basado en leyes de energía:

no hay una diferencia sustancial (en teoría) entre un transformador y esto. Ambos utilizaron la inducción, PERO un transformador trabaja con el alcance para transferir energía, por lo que la eficiencia generalmente es del 90%.

se piensa que este circuito mide, de modo que sigue la regla básica de medición: NO modifique lo que desea medir, así que NO sumerja energía.

Y el circuito anterior tiene tan poca inducción que la energía hundida es muy pequeña, y la corriente hundida debe transmitirse a una plataforma, por lo general (por lo que están implicados µA o nA)