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Split Core Current Transformers
As bobinas de Rogowski (RC) e os transformadores de corrente (CTs) são duas tecnologias fundamentais para medir corrente alternada, ambas baseadas no princípio da indução eletromagnética. No entanto, apresentam diferenças estruturais fundamentais: a presença ou ausência de um núcleo magnético resulta em diferenças significativas de desempenho, aplicações e segurança. O CT utiliza um núcleo e oferece um desempenho particularmente bom em medições de elevada precisão, baixa frequência e regime permanente. A RC não tem núcleo magnético, oferecendo maior flexibilidade, uma gama dinâmica mais ampla e resistência à saturação, o que a torna uma escolha ideal para aplicações com correntes elevadas, altas frequências e fenómenos transitórios.
A conceção do núcleo é a principal diferença entre as duas tecnologias.
| Característica | Bobina de Rogowski (RC) | Transformador de corrente (CT) |
| Estrutura do núcleo | Sem núcleo magnético (núcleo de ar). | Núcleo de ferro (núcleo magnético pesado). |
| Princípio de funcionamento | Baseia-se na lei da indução de Faraday. Gera uma tensão proporcional à taxa de variação da corrente primária (di/dt) . | Baseia-se na indução eletromagnética. Recorre ao acoplamento magnético através do núcleo para transformar a corrente primária em corrente secundária. |
| Sinal de saída | Sinal de tensão de baixo nível (di/dt). | Sinal de corrente (normalmente 5 A ou 1 A no secundário). |
| Processamento do sinal | Requer um circuito integrador externo para converter o sinal de tensão derivativo num sinal proporcional à corrente. | A corrente de saída é geralmente medida diretamente ou convertida em tensão através de uma resistência de carga. |
A bobina de Rogowski, por não ter núcleo magnético, apresenta vantagens em termos de gama dinâmica e segurança, enquanto o núcleo de ferro do CT oferece simplicidade e elevada precisão nas condições nominais.
| Característica | Bobina de Rogowski (RC) | Transformador de corrente (CT) |
| Saturação do núcleo | Inexistente. Imune à saturação magnética, mesmo com correntes extremamente elevadas. | Sujeito a saturação quando exposto a correntes superiores ao seu valor nominal, o que provoca uma resposta não linear e falhas de medição. |
| Gama de medição | Muito ampla. Uma única unidade pode medir desde alguns amperes até milhares de amperes (por exemplo, 10 kA). | Mais limitada. Condicionada pelas dimensões do núcleo e pelo ponto de saturação. São necessários CTs diferentes para gamas de corrente distintas. |
| Resposta em frequência | Superior, com ampla largura de banda. Excelente resposta a correntes de alta frequência e transitórias (por exemplo, correntes de arranque de motores e correntes pulsadas). | Limitada. A resposta em frequência é condicionada pelo material do núcleo. Mais adequada às frequências da rede elétrica (50/60 Hz). |
| Linearidade | Excelente. Mantém uma resposta linear em toda a sua ampla gama de medição. | Elevada precisão à corrente e frequência nominais, mas a linearidade degrada-se significativamente quando ocorre saturação. |
| Segurança (circuito aberto) | Intrinsecamente segura. A saída é um sinal de tensão de baixo nível, sem risco de alta tensão se o secundário ficar aberto. | Perigoso. Deixar o circuito secundário aberto enquanto circula corrente pode gerar tensões extremamente elevadas e letais. |
| Formato físico | Flexível e leve (por exemplo, cerca de 0,23 kg para uma unidade de 5 000 A). | Rígido, pesado e volumoso (por exemplo, até cerca de 29,5 kg para uma gama comparável). |
| Instalação | Fácil. O formato flexível, que se prende em torno do condutor, simplifica a instalação em barramentos ou condutores de forma irregular, especialmente em espaços reduzidos. | Difícil. A estrutura rígida exige frequentemente o corte total da alimentação e o fabrico de peças por medida para condutores grandes ou de forma irregular [3]. |
| Complexidade/custo | Mais complexa de utilizar devido ao integrador externo ou integrado necessário. Pode ser mais cara do que os CTs básicos. | Mais simples de utilizar (saída direta em corrente). Geralmente menos dispendioso em aplicações convencionais. |
A escolha entre uma RC e um CT depende sobretudo dos requisitos específicos da aplicação.
| Tecnologia | Aplicações ideais | Aplicações menos adequadas |
| Bobina de Rogowski | – Monitorização de correntes elevadas (por exemplo, até 5 000 A ou mais). | – Medição de corrente CC (as RC medem apenas CA ou a taxa de variação da corrente). |
| – Análise de altas frequências e fenómenos transitórios (por exemplo, eletrónica de potência, correntes de arranque de motores e correntes de defeito). | – Aplicações em que o custo ou a complexidade do integrador são proibitivos. | |
| – Modernização de instalações ou instalação em condutores de forma irregular ou em espaços limitados. | – Medição convencional para serviços de fornecimento de energia, quando a única exigência é uma medição de elevada precisão a baixa frequência. | |
| Transformador de corrente | – Medição convencional para serviços de fornecimento de energia e faturação (elevada precisão a 50/60 Hz). | – Medição de correntes elevadas com risco de saturação. |
| – Proteção por relés e monitorização industrial às frequências da rede elétrica. | – Análise de correntes de alta frequência ou transitórias. | |
| – Aplicações em que se dá prioridade à simplicidade e ao baixo custo. | – Instalações com barramentos de forma irregular ou pouco espaço disponível. |
As bobinas de Rogowski e os transformadores de corrente são tecnologias complementares. O transformador de corrente continua a ser uma solução de referência para a monitorização e proteção convencionais de sistemas elétricos, com elevada precisão em regime permanente às frequências da rede. A bobina de Rogowski, sem núcleo magnético, oferece uma solução moderna, flexível e mais segura, especialmente eficaz em ambientes exigentes com correntes elevadas, amplas gamas dinâmicas e fenómenos transitórios de alta frequência, nomeadamente na análise da qualidade da energia e em ensaios de eletrónica de potência.
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