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POWER INSTRUMENT TRANSFORMERS 45 - ELETTRONICA OGGI 487 - GIUGNO-LUGLIO 2020 Il team di ABB si è rivolto ancora una volta al soft- ware per ottimizzare la progettazione del sensore di corrente split-core prima della prototipazione. Paudel lo usa da molto tempo e ne apprezza “la semplicità d’uso, e il fatto che utilizza la stessa interfaccia per ogni fisica ed è facile accoppiare diverse fisiche”. Il software COMSOL include impostazioni incorporate per l’implementazione della legge di Maxwell-Ampère e un’interfaccia per risolvere i campi magnetici nel dominio della frequenza (Fig. 5). Utilizzando la simmetria geometrica, il team di ABB deve modellare solo un quarto della bobina, rispar- miando tempo, fatica e risorse di calcolo. Una specia- le funzione di modellazione della bobina consente al team d’impostare la bobina primaria come condutto- re solido e la bobina secondaria come bobina omo- genea ad avvolgimenti multipli. Una condizione al contorno descrive l’area in cui la componente tangenziale del campo magnetico e del- la densità di corrente superficiale è pari a zero, come conduttore magnetico perfetto, e i contorni esterni sono impostati come isolanti magnetici. Le caratteristiche del solutore permettono al team di regolare facilmente le impostazioni tra i conduttori solidi e quelli omogeneizzati e dei conduttori solidi rispetto ai fili. Rapidità di calcolo con le app di simulazione Un aspetto che richiede molto tempo nella progetta- zione di IT&S è la conversione tra una curva magne- tica non lineare B-H (magnetizzazione DC) e una cur- va H-B efficace equivalente in AC. ABB ha utilizzato una app dell’Application Library per eseguire questi calcoli. Dopo aver trovato la curva H-B efficace grazie all’app, il team ha usa- to quel valore per modellare il nucleo magnetico del sensore di corrente split- core. Hanno scoperto che la permeabi- lità magnetica è quasi lineare in tutto il nucleo a causa della diminuzione della densità del flusso magnetico. Sulla base di questi risultati, il team ha concluso che si dovrebbe usare una conduttività anisotropa e una permeabilità anisotro- pa omogenea. Osservando i risultati della simulazione per il flusso magnetico e la densità di corrente, il team ABB ha scoperto che il livello di flusso per il loro progetto è molto piccolo, ideale per il loro caso, ov- vero l’utilizzo a media tensione. Inoltre, il gruppo ha notato qualcosa di inte- ressante: di solito, quando il numero di spire sulla bobina secondaria aumen- ta, aumenta anche la tensione a vuoto (come nel caso di uno dei loro studi, da 130 a 196 V). Tuttavia, quando il carico è collegato attraverso la bobina, la tensione non sempre aumenta, e a volte addirittura diminuisce. Una delle analisi finali che ABB ha portato a termi- ne per questo progetto è stata l’analisi del cross-talk trifase per diverse configurazioni, finalizzata alla progettazione di trasformatori di corrente split-core. Hanno scoperto che il cross-talk era diverso a secon- da che le bobine secondarie fossero posizionate più vicine o più lontane dai traferri del trasformatore. Il prodotto finale: progettazione ottimizzata e processi di sviluppo potenziati L’iterazione di progetto finale di ABB, il sensore split- core resistente all’immersione, ha soddisfatto gli stan- dard stabiliti da IEEE e IEC (Fig. 6). Alla domanda sui loro progetti futuri, Paudel afferma che il suo team sta lavorando allo sviluppo di uno strumento per far avanzare l’analisi dei VFTO e dei trasformatori, ridu- cendo le tempistiche del processo di analisi da setti- mane a giorni. Lo strumento si affiderà principalmente a MATLAB ma potrebbe offrire un’integrazione con il software COMSOL tramite il LiveLink per il prodotto di interfaccia MATLAB. I progetti per questo nuovo strumento mostrano che ABB s’impegna per l’ottimizzazione del flusso di lavoro e dei processi tanto quanto per i risultati finali. Lavora- no duramente per ottimizzare dispositivi che aumenta- no l’accessibilità alla rete elettrica. Come dice Paudel, quando un dispositivo come un sensore di corrente IT o split-core può sopravvivere in tutte le condizioni, “tutti ne traggono vantaggio”. Fig. 6 – Il sensore split-core resistente all’immersione