Modelagem da bobina de Rogowski para medidas de pulsos de corrente elétrica

Abstract

Resumo: O presente trabalho apresenta a modelagem de sensores de corrente baseados no efeito Rogowski. O objetivo é o desenvolvimento de um sensor para detectar pulsos de corrente de alta freqüencia que percorrem um cabo isolado com polietileno reticulado XLPE de média tensao durante a sua ruptura dielétrica. Utilizou-se um modelo de circuito equivalente da bobina de Rogowski onde a indutância própria, a resistencia do fio e a capacitância parasita entre as espiras foram determinadas de forma experimental. A resposta em freqüencia simulada pelo modelo e os resultados experimentais mostram boa concordância. Além disso, foram simuladas as respostas temporais da bobina, analisando sinais de corrente elétrica do tipo pulso, degrau e senoidal, os quais fluem por um condutor que atravessa este sensor. A bobina de Rogowski se baseia em utilizar um núcleo em forma toroidal de material nao magnético, onde é enrolada uma certa quantidade de espiras ao redor do mesmo. A modelagem do circuito equivalente da bobina de Rogowski foi utilizada para analisar a funçao de transferencia da bobina e determinar a faixa de freqüencia de operaçao da mesma. Os resultados mostram a possibilidade de caracterizaçao do sensor para que ele trabalhe em uma faixa de freqüencia compatível com a freqüencia do pulso de corrente que percorre o cabo durante a ruptura do material dielétrico

Abstract: This work presents the modeling of electric current sensors based on the Rogowski effect. The objective is to develop a sensor to detect high-frequency current pulses that flow through a medium voltage polyethylene (XLPE) isolated cable during its dielectric rupture. A Rogowski coil equivalent circuit model was used where the selfinductance, the wire resistance and the inter-turn stray capacitance had been determined experimentally. The model-simulated frequency response and the experimental results show good agreement. Moreover, the transient responses of the coil were simulated, analyzing pulse, step and sinusoidal electric current signals which flow through aconductor that crosses this sensor. The Rogowski coil is based on using a toroidal nonmagnetic core and winding a certain amount of turns around it. The modeling of the Rogowski coil equivalent circuit was used to analyze the coil transfer function and to determine its operating frequency range. The results show the possibility of sensor characterization in order to operate in frequency range compatible with the frequency ofthe current pulse that flows through the cable during the rupture of the dielectric material.