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La bobina di Rogowski, che prende il nome dal fisico tedesco Walter Rogowski, è un dispositivo di rilevamento della corrente elettrica che misura la variazione di velocità o di/dt. Viene tipicamente utilizzata per misurare la corrente alternata (CA), come transitori di corrente ad alta velocità, correnti pulsate o forme d'onda di corrente complesse non sinusoidali. I nuovi sviluppi della bobina di Rogowski includono l'incorporazione di un amplificatore di transconduttanza per ottenere un'uscita da 0 a 5 A, emulando i trasformatori di corrente convenzionali.
Nella sua forma più semplice, una bobina di Rogowski è una bobina avvolta uniformemente con N spire per metro su un supporto non magnetico di sezione trasversale costante A. Il filo di avvolgimento viene riportato al punto di partenza lungo l'asse centrale del supporto e le due estremità sono tipicamente collegate a un cavo. L'estremità libera della bobina viene normalmente inserita in una presa adiacente al collegamento del cavo in modo da poterla scollegare, consentendo così di avvolgere la bobina attorno al conduttore che trasporta la corrente da misurare.
Una corrente alternata o pulsata in un conduttore genera un campo magnetico e l'interazione di questo campo magnetico con la bobina di Rogowski, situata in prossimità del campo, dà origine a una tensione indotta all'interno della bobina, proporzionale alla velocità di variazione della corrente misurata. A condizione che la bobina costituisca un circuito chiuso senza discontinuità, si può dimostrare che la tensione E indotta nella bobina è proporzionale alla velocità di variazione della corrente I che la percorre, secondo la relazione E=H.dI/dt , dove H , la sensibilità della bobina in (Vs/A), è proporzionale a NA.
Per ottenere una tensione di uscita Vout proporzionale a I è necessario integrare la tensione della bobina E ; pertanto, si utilizza un integratore elettronico per fornire una larghezza di banda che si estende fino a valori inferiori a 1 Hz.
L'integratore con amplificatore operazionale, nella sua forma più semplice, con una resistenza di ingresso Rsh e un condensatore di feedback C, ha un'uscita Vout = (1/CR)∫ Edt. Il guadagno complessivo del trasduttore è quindi dato da Vout = RshI , dove Rsh = H/CR è la sensibilità del trasduttore (V/A).
La relazione Vout proporzionale a I è valida per tutta la larghezza di banda del trasduttore. La larghezza di banda è definita come l'intervallo di frequenze da fL a fH per cui è possibile misurare correnti sinusoidali con una precisione di 3 dB rispetto alla sensibilità specificata Rsh.
Alle basse frequenze il guadagno dell'integratore aumenta e, in teoria, tende all'infinito man mano che la frequenza si avvicina a zero. Ciò comporterebbe una deriva in continua inaccettabile e rumore a bassa frequenza; pertanto, il guadagno dell'integratore deve essere limitato alle basse frequenze. Tale limitazione si ottiene inserendo un filtro passa-basso in parallelo con il condensatore integratore. Il filtro passa-basso definisce la larghezza di banda a bassa frequenza fL , che tipicamente è inferiore a 1 Hz.
A causa dell'induttanza e della capacità distribuite della bobina di Rogowski, esiste una banda passante ad alta frequenza fH (generalmente pari o superiore a 1 MHz) al di sopra della quale la misurazione risulta attenuata e si verifica un significativo ritardo di fase. Anche la larghezza di banda dell'integratore elettronico e la lunghezza del cavo che collega l'integratore alla bobina influenzano questo limite.
Nel corso degli anni, Powertek ha sviluppato modelli matematici della bobina di Rogowski, del cavo e dell'integratore, che ci hanno permesso di realizzare trasduttori di corrente affidabili e precisi in diverse dimensioni per un mercato in continua espansione.
L'utilizzo di una bobina di Rogowski per misurare correnti alternate o transitorie rapide presenta vantaggi rispetto ad altri metodi di rilevamento della corrente: