¿Cuál es la diferencia entre el transformador de corriente (CT) y las bobinas de Rogowski?

Los transformadores de corriente (CT) y las bobinas de Rogowski son dos tipos esenciales de dispositivos de detección de corriente ampliamente utilizados en sistemas de monitoreo, protección y medición eléctrica. Ambos tienen el mismo propósito: medir corriente alterna (CA), pero sus principios de funcionamiento, construcción y aplicaciones son bastante diferentes. Comprender las distinciones entre ellos ayuda a los ingenieros a elegir la solución adecuada en términos de precisión, costo y flexibilidad de instalación.

1. Principio de funcionamiento
Un transformador de corriente (CT) funciona según el principio de inducción electromagnética. Consta de un devanado primario, un núcleo magnético y un devanado secundario. El devanado primario transporta la corriente a medir y el campo magnético generado induce una corriente proporcional en el devanado secundario. El CT convierte grandes corrientes primarias en una corriente secundaria estandarizada más pequeña (generalmente 1 A o 5 A) que puede ser utilizada de forma segura por instrumentos de medición o relés de protección.

Una bobina de Rogowski , por otro lado, funciona según el principio de inductancia mutua sin utilizar un núcleo de hierro. Es esencialmente una bobina con núcleo de aire enrollada alrededor de un material flexible y no magnético. Cuando se coloca alrededor de un conductor que transporta CA, el campo magnético cambiante induce un voltaje en la bobina proporcional a la tasa de cambio de la corriente (di/dt). Luego, un circuito integrador electrónico convierte esta señal de voltaje en una señal proporcional a la corriente real.

2. Construcción y diseño
Los TC son dispositivos rígidos con un núcleo magnético cerrado, generalmente fabricados con hierro laminado o materiales de ferrita. Pueden ser de varios diseños (tipo barra, toroidales o de núcleo dividido) según las necesidades de instalación. Los CT están diseñados para mediciones de alta precisión y, a menudo, tienen dimensiones fijas.

Las bobinas Rogowski, por el contrario, son ligeras, flexibles y sin núcleo. Su diseño tipo cuerda que se puede abrir permite enrollarlos fácilmente alrededor de conductores grandes o de forma irregular, lo que los hace ideales para instalaciones de modernización. Como no utilizan material ferromagnético, están libres de efectos de saturación e histéresis que pueden distorsionar las mediciones en los TC tradicionales.

3. Rango de medición y linealidad
Los TC tienen un rango de medición limitado debido a la saturación del núcleo magnético. Cuando la corriente excede la capacidad nominal, la precisión cae significativamente. Por lo tanto, los CT deben seleccionarse cuidadosamente de acuerdo con la clasificación actual del sistema.

Las bobinas de Rogowski ofrecen un rango dinámico muy amplio y una linealidad excelente porque carecen de núcleo magnético. Pueden medir con precisión corrientes muy altas y muy bajas sin distorsión. Esto los hace adecuados para aplicaciones que involucran corrientes pulsadas o que cambian rápidamente, como electrónica de potencia, variadores de velocidad o análisis transitorios.

4. Precisión y respuesta de frecuencia
Los CT generalmente brindan alta precisión dentro de su frecuencia nominal y rango de corriente, lo que los hace ideales para medición y protección en sistemas de energía. Sin embargo, su respuesta de frecuencia es limitada, normalmente de 50 Hz a unos pocos kHz.

Las bobinas Rogowski proporcionan una respuesta de frecuencia extremadamente amplia, desde unos pocos Hz hasta varios MHz, lo que les permite capturar señales transitorias, armónicas y de alta frecuencia. Su precisión depende de la estabilidad y precisión del circuito integrador.

5. Seguridad e instalación
Dado que los CT tienen un circuito secundario que puede generar voltajes peligrosos si se abren en circuito bajo carga, deben manipularse con cuidado. El uso inadecuado puede provocar daños al equipo o descargas eléctricas. La instalación generalmente requiere desconectar el conductor primario a menos que se utilice un tipo de núcleo dividido.

Las bobinas de Rogowski son intrínsecamente más seguras, ya que no son intrusivas y no tienen conexión eléctrica directa con el conductor. Su diseño flexible permite una instalación rápida y segura sin interrumpir la energía.

6. Aplicaciones
Los CT se utilizan principalmente en distribución de energía, medición de energía y relés de protección en subestaciones, aparamenta y transformadores. Se prefieren cuando se requiere precisión en frecuencias estándar.

Las bobinas Rogowski se utilizan comúnmente en sistemas de medición portátiles, analizadores de calidad de energía, monitoreo de armónicos y detección de corriente transitoria. Su amplio ancho de banda y facilidad de instalación los hacen ideales para diagnósticos industriales y mediciones temporales.

7. Resumen
En resumen, los CT son robustos y precisos para mediciones de estado estable en sistemas de energía tradicionales, mientras que las bobinas de Rogowski son flexibles, livianas y superiores para aplicaciones de alta frecuencia, amplio rango o no intrusivas. La elección entre los dos depende de los requisitos de medición específicos, las limitaciones de la instalación y la respuesta de frecuencia deseada.

Ambas tecnologías se complementan entre sí en los sistemas eléctricos modernos, donde los CT garantizan una medición y protección confiables, y las bobinas Rogowski brindan capacidades avanzadas de diagnóstico y monitoreo.