Una bobina di Rogowski è un trasduttore di corrente flessibile con nucleo in aria ampiamente utilizzato per misurare corrente alternata, corrente pulsata e corrente transitoria veloce. A differenza dei tradizionali trasformatori di corrente costruiti attorno a nuclei ferromagnetici, non contiene nucleo di ferro magnetico, il che elimina gli effetti di saturazione e consente la misurazione di valori di corrente estremamente elevati. La sua struttura e il principio di funzionamento unici lo rendono indispensabile nell'elettronica di potenza, nei test ad alta tensione e nel monitoraggio dell'energia industriale.
Fisicamente, a La bobina di Rogowski è costituita da un avvolgimento continuo di filo sottile avvolto uniformemente attorno a un formatore tubolare non magnetico. L'avvolgimento forma un anello chiuso che circonda il conduttore che trasporta la corrente target. Un dettaglio progettuale fondamentale è il filo di ritorno che corre attraverso il centro del tubo per eliminare le interferenze elettromagnetiche disperse provenienti dai campi magnetici esterni. L'uscita della bobina non è una rappresentazione diretta della corrente misurata. Genera invece una tensione proporzionale alla velocità di variazione della corrente che passa attraverso il conduttore racchiuso.
La teoria del funzionamento segue la legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica. Quando la corrente alternata scorre attraverso il conduttore centrale, produce un campo magnetico variabile nel tempo che circonda il conduttore. Questo flusso magnetico penetra negli avvolgimenti della bobina di Rogowski. La legge di Faraday afferma che ai terminali della bobina appare una forza elettromotrice indotta, definita matematicamente come (V = -M rac{di}{dt}). Qui M sta per la mutua induttanza della bobina e di/dt si riferisce alla derivata temporale della corrente misurata. Chiaramente, la tensione grezza della bobina dipende dalla velocità con cui cambia la corrente, piuttosto che dall'entità della corrente stessa.
Poiché il segnale di uscita è la derivata della corrente primaria, è essenziale un circuito di condizionamento del segnale esterno. Un circuito integratore riceve la tensione della bobina ed esegue l'integrazione matematica. Dopo l'integrazione, la tensione di uscita diventa direttamente proporzionale alla corrente misurata originale. Gli integratori analogici sono comuni per le misurazioni in tempo reale, mentre l'integrazione digitale può essere implementata all'interno dei microprocessori per i sistemi di acquisizione digitale.
Il design del nucleo d'aria offre vantaggi distinti. Senza materiale ferromagnetico, la saturazione magnetica non si verifica mai, quindi la bobina può catturare enormi picchi di corrente senza distorsioni. Fornisce inoltre un'eccellente linearità e un'ampia larghezza di banda, coprendo segnali alternati a bassa frequenza fino a fulmini ultraveloci o transitori di commutazione. Nel frattempo, le versioni con bobina flessibile possono essere avvolte attorno ai cavi senza scollegare i circuiti, consentendo una comoda installazione in loco.
Tuttavia, le bobine di Rogowski presentano dei limiti. Non possono misurare con precisione la corrente continua pura, perché una corrente continua costante crea un campo magnetico immutabile che produce una tensione indotta pari a zero. Inoltre, la bobina rimane sensibile al rumore elettromagnetico esterno se gli standard di produzione sono scadenti. Per mantenere la precisione della misurazione sono necessarie una schermatura adeguata e una precisa simmetria dell'avvolgimento.
In sintesi, la bobina di Rogowski si basa sull'induzione elettromagnetica per rilevare i cambiamenti di corrente rilevando la variazione del flusso magnetico. Abbinato ad un integratore, converte il segnale di tensione differenziale in una lettura di corrente utilizzabile. Grazie all'ampia larghezza di banda, alle proprietà anti-saturazione e all'assemblaggio flessibile, continua a essere la soluzione di rilevamento di corrente preferita per i moderni sistemi di alimentazione.
