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POWER INSTRUMENT TRANSFORMERS 43 - ELETTRONICA OGGI 487 - GIUGNO-LUGLIO 2020 I dispositivi elettronici intelligenti (Intelligent Electronic Deviced, IED) utilizzano una tecnolo- gia più avanzata e sono in circolazione solo da 20 anni. Invece che da materiali ferromagnetici, questi trasformatori sono costituiti da compo- nenti a stato solido. Poiché non sono in grado di trasferire energia dalle bobine primarie a quelle secondarie, hanno un basso output di energia. Questo li rende utili per molte applicazioni in spazi chiusi o all’aperto, come ambienti isolati ad aria e gas, pali di linea e trasformatori monta- ti su linee. “Gli IED sono più sicuri, più versatili e hanno una risposta lineare per un’ampia gamma di segnali in ingresso”, afferma Nirmal Paudel, consulente tecnico R&D di ABB, aggiungendo che sono “compatibili con i dispositivi elettronici di oggi e con il nostro livello di utilizzo”. Considerazioni multiple per la simulazione e la progettazione IT&S Quando si progetta un IT, è necessario tenere conto della multifisica. In effetti, Paudel defini- sce “critica” questa possibilità. Un progetto di succes- so dovrebbe, naturalmente, restituire il riscaldamento resistivo e induttivo, l’accoppiamento induttivo e capa- citivo, la saturazione magnetica e la magnetostrizione. Tuttavia, devono essere considerati anche fenomeni come la fluidodinamica, il raffreddamento convettivo, l’espansione termica, i carichi e i circuiti esterni, il ru- more e le vibrazioni e l’effetto pelle (Fig. 2). Per tener conto di un’ampia gamma di effetti fisici, ABB utilizza il software COMSOL Multiphysics. Un esempio è la simulazione dei campi elettrici dell’IT, sia quelli causati da vuoti nella colata epossidica che quelli pre- senti durante il basic impulse level (BIL). Questi risul- tati permettono ai ricercatori di verificare l’efficacia degli strati isolanti e dei materiali dielettrici per la pro- tezione del dispositivo. E Il software viene utilizzato anche per eseguire ana- lisi termiche. In un trasformatore di linea, si usa la simulazione per calcolare le perdite del nucleo e le perdite resistive sia nell’avvolgimento primario che in quello secondario della bobina. La modellazione termica viene utilizzata anche per individuare il flus- so di calore sui confini esterni dell’IT e il contorno di temperatura fissa sulla piastra di base. Questi risultati mostrano l’aumento e la perdita di temperatura nel progetto, oltre a dare un’idea del processo d’induri- mento termico e del flusso nello stampo delle epos- sidiche. Un terzo esempio è l’analisi strutturale. Il team di ABB calcola il livello di sollecitazione dell’IT per ottimiz- zare la geometria (Fig. 3). Vengono esaminati anche i livelli di deformazioni da sforzo dei dispositivi e dei Fig. 3 – Simulazioni strutturali utilizzate per ottimizzare la geometria di un IT Fig. 2 – Molteplici fisiche influiscono sulla progettazione di un trasformatore di precisione