Transformador de corriente vs. bobina de Rogowski: Diferencias clave en principio, rendimiento y aplicaciones

En la medición eléctrica y electrónica moderna, la capacidad de capturar valores de corriente estables y precisos es crucial para la monitorización de sistemas de energía y la protección de equipos industriales. Dos herramientas ampliamente utilizadas para la medición de corriente son el transformador de corriente (TC) (Figura 1) y la bobina de Rogowski (Figura 2). Si bien ambos tienen la misma función fundamental —medir la corriente—, sus principios de funcionamiento, características de rendimiento y escenarios de aplicación difieren significativamente. Elegir el dispositivo adecuado para cada situación puede mejorar considerablemente la precisión y la fiabilidad de la medición.

Figura 1

Figura 2

1. Principio de funcionamiento

Transformador de corriente (TC)

Un transformador de corriente funciona según el principio de inducción electromagnética. Generalmente consta de un núcleo magnético con un devanado primario y uno secundario:

Devanado primario: Pocas vueltas, conductor más grueso, conectado en serie con el circuito medido.

Devanado secundario: Muchas vueltas, conductor más delgado, conectado a dispositivos de medición o protección.

Cuando la corriente fluye por el primario, se genera un campo magnético alterno en el núcleo. Esto induce una corriente proporcional en el devanado secundario según la relación de espiras. Por lo tanto, el rendimiento del TC depende en gran medida del acoplamiento magnético y del material del núcleo.

Bobina de Rogowski

Una bobina de Rogowski, en cambio, utiliza una bobina con núcleo de aire en lugar de un núcleo magnético. Al enrollar una bobina helicoidal alrededor del conductor bajo prueba, captura la tasa de variación del flujo magnético. La tensión inducida en la bobina es proporcional a la tasa de variación de la corriente. Con una integración de señal adecuada, se puede reconstruir la forma de onda de la corriente real.

Como no tiene núcleo, la bobina de Rogowski está libre de saturación magnética, lo que la hace muy adecuada para medir corrientes muy grandes y que cambian rápidamente.

2. Características de rendimiento

Rango de medición

Los TC son ideales para mediciones de corrientes elevadas de baja a media frecuencia y en estado estacionario, que suelen oscilar entre cientos y miles de amperios. Sin embargo, presentan limitaciones debido a la saturación del núcleo en condiciones de sobrecarga.

Las bobinas de Rogowski tienen una amplia respuesta de frecuencia y pueden medir corrientes desde miliamperios hasta megaamperios, incluidas corrientes transitorias rápidas y pulsadas.

Precisión y linealidad

Los transformadores de corriente ofrecen alta precisión a frecuencia de red (50/60 Hz), lo que los hace fiables para medición y protección. Sin embargo, cuando se produce saturación, puede aparecer distorsión no lineal.

Las bobinas Rogowski ofrecen una excelente linealidad en un amplio rango dinámico, con un error mínimo incluso bajo variaciones de corriente extremas.

Respuesta de frecuencia

TC: Limitados por el núcleo magnético y generalmente diseñados para aplicaciones de frecuencia eléctrica.

Bobinas de Rogowski: Capaces de capturar eventos transitorios y de alta frecuencia, lo que las hace indispensables para entornos de pruebas avanzados.

3. Escenarios de aplicación

Transformadores de corriente (TC)

Debido a su madurez, precisión y robustez, los TC se utilizan ampliamente en:

Sistemas de potencia: Medición y protección en subestaciones y líneas de transmisión.

Monitorización industrial: Motores, transformadores y grandes cargas eléctricas.

Medición de energía: precisión de nivel de servicio público para facturación y monitoreo.

Bobinas Rogowski

Debido a su amplio ancho de banda y naturaleza no intrusiva, las bobinas de Rogowski se aplican normalmente en:

Medición de corriente de alta frecuencia: como en fuentes de alimentación conmutadas.

Detección de corriente transitoria: captura de sobretensiones, picos o corrientes de falla.

Electrónica de potencia y carga de vehículos eléctricos: monitorización de fluctuaciones rápidas de corriente en sistemas modernos.

4. Tabla comparativa: bobina CT vs. Rogowski

Transformadores de corriente (TC) son la opción preferida para Medición de corriente de baja frecuencia, estado estable y alta precisión , especialmente en sistemas de energía y medición de energía.

Bobinas Rogowski sobresalir en Monitoreo de corriente de alta frecuencia, transitoria y de amplio rango , lo que los hace esenciales en la electrónica de potencia, dispositivos de conmutación y sistemas de carga de vehículos eléctricos.

Al comprender estas distinciones, los ingenieros y compradores pueden seleccionar la herramienta más adecuada para las necesidades de su proyecto, asegurando mayor precisión, tasas de error reducidas y confiabilidad mejorada del sistema

Enlaces externos relevantes relacionados con las diferencias clave entre los transformadores de corriente (TC) y las bobinas de Rogowski:

Explicación del principio de funcionamiento de los transformadores de corriente, incluidas consideraciones detalladas sobre el funcionamiento y la seguridad.
Un PDF técnico que explica el principio de la bobina de Rogowski, cómo mide la tasa de cambio de la corriente y el papel de la integración.
Comparación que destaca las ventajas de las bobinas de Rogowski sobre los TC convencionales, incluida la flexibilidad de instalación y el rango de medición
Descripción de las aplicaciones clave de los transformadores de corriente en sistemas de energía, medición, protección y energías renovables.
Descripción general de aplicaciones típicas en las que las bobinas Rogowski sobresalen, como la soldadura de precisión y los hornos de fusión por arco, que muestran su precisión y naturaleza no intrusiva.
Página de Wikipedia que resume el diseño, la función y los escenarios de uso típicos de la bobina Rogowski, incluidos su construcción con núcleo de aire y los requisitos de integración.