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TECH INSIGHT SYSTEM PROTECTION 25 - ELETTRONICA OGGI 478 - MAGGIO 2019 del fulmine dal punto in cui si è scaricata sulla pala (per esempio, dove l’ha colpita) fino a terra. “Molte pale presentano una struttura di strati di fibre di carbonio che corrono parallelamente all’SPL, con con- nessioni elettriche periodiche tra lo stack e l’SPL lungo tutta la lunghezza della pala”, spiega McKennon. “Lo scopo è evitare che si crei un alto potenziale di tensione tra i due: se ciò dovesse avvenire, potrebbe verificarsi un arco elettrico e la pala potrebbe restare danneggiata. Tuttavia, se è vero che queste connessioni elettriche possono ridurre la tensione, permettono anche alla corrente di scorrere all’interno del carbonio. Questo impone ulteriori considerazioni in fase di progetto”. Comprendere la capacità di uno stack di carbonio di portare diverse quantità di corrente, oltre ad altri fattori come i punti dove è probabile che il fulmine colpisca e che la pala si fori, non è cosa da poco. McKennon racconta che, visti i costi connessi alle prove fisiche su queste pale, alcune delle quali hanno una lunghezza di 70 metri o più, la modellazione numerica degli effetti del fulmine si è rivelata una fase essenziale della progettazione. “Data la complessità dei fenomeni fisici coinvolti, tuttavia, è facile fare assunzioni scorrette che possono influen- zare fortemente l’accuratezza del modello”, aggiunge McKennon. La simulazione riduce la “sovra-ingegnerizzazione” Un’assunzione frequente ma errata è dare per scon- tato che la conducibilità dello stack di carbonio sia la medesima in tutte le direzioni, quando nel mondo reale potrebbero esserci differenze significative nella con- ducibilità del carbonio lungo diverse direzioni. La figura 3 a/b mostra la geometria di uno stack di car- bonio posizionato 5 mm sotto una mesh di SPL dello spessore di 500 μm, realizzato da una lamina di allumi- nio, la cui conducibilità viene stabilita in base a misu- razioni sperimentali. La conducibilità è definita anche sulla base di valori sperimentali e nel modello COMSOL sono stati considerati sia il suo comportamento ideale isotropo, sia quello realistico anisotropo. Una rappresentazione analitica di una forma d’onda della corrente secondo lo standard IEC viene utilizza- ta per immettere corrente in un estremo dell’SPL. La corrente fuoriesce dalla parte opposta attraverso un conduttore, realizzato in rame, così come tutte le con- nessioni del carbonio. Fig. 3 a/b – I risultati della simulazione mostrano che la quantità di corrente nell’SPL nel caso ideale isotropo è significativamente inferiore rispetto al caso realistico anisotropo Fig. 2 – Geometria del sottile strato di protezione superficiale (Surface Layer Protection, SPL) in alluminio posizionato sopra a uno stack di carbonio A B