SENSOR DE CORRIENTE BASADO EN BOBINA DE ROGOWSKI

      La tecnología actual para medición de corriente de alta y baja frecuencia avanza paralelamente a los desarrollos en electrónica de potencia para conversión de energía. Los circuitos electrónicos que manejan cargas de corrientes elevadas son cada vez más rápidos y precisos, esto crea la necesidad de observar las formas de onda de corriente a la salida de los convertidores. No falta mucho tiempo para que todos los accionamientos para motores estén basados en la electrónica de potencia, por ello, la clásica pinza amperimetrica para medida de intensidades quedara obsoleta porque no muestra la forma de onda real de la corriente, pues la magnitud de la corriente será menos significativa que la forma de onda de la misma, esto es fundamental en las medidas de accionamientos electrónicos para motores, y en los convertidores de potencia de las energías renovables.

      Las principales ventajas de medir intensidades con sensores de corriente Rogowki son: elevada precisión en la medida de corrientes de alta y baja frecuencia, desde 0,1 Hz hasta 50 MHz, muy fácil instalación porque se conectan cerrando el sensor alrededor del conductor o conductores a medir, no se satura con corrientes muy elevadas de cientos de KA, ocupa poco espacio, se puede instalar en casi cualquier sitio, la potencia que absorben del circuito donde se mide es casi nula.

      Las desventajas del sensor de corriente Rogowski son: atendiendo a las ventajas que ofrece, las desventajas son inexistentes, quizás se puede considerar el precio en comparación con los medidores de corriente convencionales.

      Imagen de varios sensores de corriente tipo Rogowski del laboratorio de electrotecnia de Montajes Alhama S.L.U utilizados para la medida de corriente en alta y baja frecuencia. Estos instrumentos se emplean para medidas de intensidades de corriente de 0,01 A hasta 30 KA en un espectro de frecuencias comprendido entre 1 Hz hasta 30 MHz. Este tipo de sensores puede ser conectado a digitalizadores de alta velocidad, osciloscopios, analizadores de redes, y medidores donde es necesario verificar y medir las formas de onda de la corriente con mucha fidelidad.

 

      El principio de funcionamiento de la sonda de corriente de Rogowski se basa en la ley de Faraday. Según esta ley, la inducción electromagnética de corriente genera una diferencia de potencial en la bobina, proporcional a la tasa de cambio de la corriente que circula por un conductor.

          FEM (ε) = dՓ/dt

 

      Esquema del circuito de medida de un sensor Rogowski para medida de corriente, la señal de salida del sensor de corriente pasa por un amplificador integrador para obtener la forma de onda original.

 

      Precisión de la medida con la bobina de Rogowski en función de la posición del conductor que se mide. cuanto más centrado se encuentra el conductor dentro del sensor mejor es su precisión.

 

      La característica mas importante de una sonda de corriente Rogowski es el "Rise Time" (tiempo de subida). Las sondas de corriente de laboratorio disponen de la mayor velocidad de subida posible, para obtener un ancho de banda de 100 MHz. Esta característica es relevante en la medida de ondas de corriente PWM en Variadores de Frecuencia, convertidores para energías renovables, y medida de corriente EDM en rodamientos de motores accionados mediante VFs. En la imagen siguiente podemos ver la velocidad de subida obtenida con una sonda de Rogowski de Alta Frecuencia para la medida de corriente.

 

      La verificación del funcionamiento de los transistores de “SiC” (carburo de silicio) que incorporan las nuevas tecnologías, exige sondas de corriente con elevada velocidad de subida, como las sondas de corriente Rogowski de alta frecuencia. Actualmente los transistores SiC se encuentran en su infancia, con dispositivos de intensidades disponibles en la actualidad inferiores a 200 A. En la imagen siguiente podemos ver el tamaño máximo disponible actualmente de un transistor de carburo de silicio de 50 A. 

 

     

 

      Medida de tiempo de bajada de la corriente con el transistor SiC de la imagen anterior, la prueba ha sido realizada con un sensor con Bobina Rogowski de 100 Mhz de ancho de banda, de 30 mm de diametro, en la imagen el sensor se encuentra alrededor del conductor rojo.

 

 

      Imagen correspondiente a la medida del tiempo de bajada OFF de la corriente CE (colector emisor) de la de la prueba vista en la fotografía anterior. en el transistor IGBT (traza roja) y transistor SiC (traza gris). Como podemos ver, el "Fall Time" (tiempo de bajada) de la corriente en el transistor SiC con 64 ns (nano segundos), es diez veces más rápida que en el transistor IGBT con 645 ns. Esta prueba se ha realizado con tensión reducida de 21 VCC por seguridad de manejo de los componentes y del personal, ambos transistores disponen de 1200 V de tensión máxima de trabajo. La prueba se ha realizado en las mismas condiciones sin cambios para la señal de control, y con las mismas condiciones de carga para los dos transistores.

 

 

      Montajes Alhama S.L.U. suministra sondas de corriente Rogowski para medida de intensidades desde 0,01 A hasta 600 KA, con anchos de banda de hasta 100 MHz, en diámetros estándar, o en diámetros confeccionados a medida, para realizar mediciones en campo o en laboratorio. Igualmente podemos suministrar sensores de corriente de alta frecuencia con anchos de banda desde 1 Hz hasta 1 GHz en diferentes diámetros, para medidas de intensidades en rangos fabricados a medida, con precisiones de hasta 1%. En la imagen siguiente se muestran sensores de corriente con ancho de banda de 500 MHz.