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Nommée d'après le physicien allemand Walter Rogowski, la bobine de Rogowski est un capteur de courant électrique mesurant la variation de vitesse (di/dt). Elle est généralement utilisée pour mesurer le courant alternatif (CA), comme les transitoires à grande vitesse, les courants pulsés ou les formes d'onde complexes de courant non sinusoïdal. Parmi les nouveautés, on compte l'intégration d'amplificateurs de transconductance de sortie 0-5 A.
Dans sa forme la plus simple, un Bobine de Rogowski est une bobine enroulée uniformément de N tours par mètre sur un gabarit non magnétique de section transversale constante A. Le fil d'enroulement est ramené au point de départ le long de l'axe central du premier et les deux extrémités sont généralement connectées à un câble. L'extrémité libre de la bobine est normalement insérée dans une prise adjacente à la connexion du câble de manière à pouvoir la débrancher, permettant ainsi à la bobine d'être enroulée autour du conducteur transportant le courant à mesurer.
Un courant alternatif ou pulsé dans un conducteur développe un champ magnétique et l'interaction de ce champ magnétique et de la bobine de Rogowski locale au champ donne naissance à une tension induite dans la bobine qui est proportionnelle au taux de variation du courant mesuré. A condition que la bobine constitue une boucle fermée sans discontinuité, on peut montrer que la tension E induit dans la bobine est proportionnel au taux de variation du courant encerclé I selon la relation E=H.dI/dt, Où H, la sensibilité de la bobine en (Vs/A), est proportionnelle à NA.
Pour obtenir une tension de sortie VOUT proportionnel à I il faut intégrer la tension de la bobine E; par conséquent, un intégrateur électronique est utilisé pour fournir une bande passante s'étendant jusqu'en dessous de 1 Hz.
L'intégrateur d'ampli-op, dans sa forme la plus simple, avec une résistance d'entrée Rsh et condensateur de rétroaction C a une sortieVout=(1/CR)∫ Édt. Le gain global du transducteur est donc donné par, Vout = RshI, Où Rsh = H/CR est la sensibilité du transducteur (V/A).
La relation Vout proportionnel à I est valable sur toute la bande passante du transducteur. La bande passante est définie comme la gamme de fréquences allant de fL à fH pour lesquels les courants sinusoïdaux peuvent être mesurés à 3 dB près de la sensibilité spécifiée rsho.
Aux basses fréquences, le gain de l'intégrateur augmente et deviendra en théorie infini à mesure que la fréquence se rapproche de zéro. Cela entraînerait une dérive du courant continu et un bruit basse fréquence inacceptables ; le gain de l'intégrateur doit donc être limité aux basses fréquences. Cette limitation est obtenue en plaçant un filtre passe-bas en parallèle avec le condensateur intégrateur. Le filtre passe-bas définit la bande passante basse fréquence fL, c'est généralement moins de 1 Hz.
De plus, en raison de l'inductance et de la capacité distribuées de la bobine de Rogowski, il existe une bande passante haute fréquence fH (généralement 1 MHz ou plus) au-dessus de laquelle la mesure est atténuée et un retard de phase important se produit. La bande passante de l'intégrateur électronique et la longueur du câble reliant l'intégrateur à la bobine influencent également cette limite.
Au fil de nombreuses années, Powertek a développé des modèles mathématiques de la bobine, du câble et de l'intégrateur de Rogowski, nous permettant de développer des transducteurs de courant fiables et précis dans une variété de tailles pour un marché en constante croissance.
L'utilisation d'une bobine de Rogowski pour mesurer les courants alternatifs ou transitoires rapides présente de nombreux avantages par rapport aux autres méthodes de détection de courant :