Le bobine basate sulla tecnologia di Rogowski offrono prestazioni e precisione idonee per le reti intelligenti

L'elettrificazione sta trasformando rapidamente industrie e mercati, ma la crescente domanda di forniture elettriche affidabili mette in luce la necessità di implementare metodi più intelligenti per gestire il flusso. Le reti e i contatori intelligenti sono elementi importanti per bilanciare la domanda e l'offerta e le bobine di rilevamento della corrente non ferromagnetiche offrono molti vantaggi nella progettazione di applicazioni per un mercato in espansione.

La crescita dei data center è un fattore significativo nella domanda di energia elettrica: si prevede che entro il 2030 saranno responsabili di oltre il 9% del consumo annuale di energia elettrica degli Stati Uniti, rispetto all'attuale 4%ⁱ. L'intelligenza artificiale sta alimentando questa crescita, insieme all'incremento dei trasporti elettrificati, al passaggio al riscaldamento e al raffreddamento elettrico sovvenzionato dal governo e alla crescita economica sostenuta.

Gli investimenti in nuove centrali elettriche e in fonti di energia alternative sono fondamentali per soddisfare la domanda, ma non risolvono i colli di bottiglia e le interruzioni di cui soffrono le reti energetiche tradizionali. In modo molto simile al concetto di edge computing, le smart grid si discostano da un modello centralizzato per passare a una rete altamente distribuita. Con una smart grid, l'energia scorre in tutte le direzioni e si adegua in tempo reale alle fonti di energia intermittenti.

Per la gestione delle fonti intermittenti, il rilevamento dei guasti e il monitoraggio dell'uso dell'energia, è essenziale un rilevamento accurato della corrente. Consente inoltre una gestione più efficiente della rete, come i programmi di risposta alla domanda che bilanciano il carico e incoraggiano i clienti a spostare l'utilizzo nei periodi non di punta. Grazie ai contatori intelligenti poi, fornisce misurazioni precise sul punto finale che non solo consentono una fatturazione più accurata, ma aiutano anche gli utenti a gestire il proprio consumo energetico.

Il ruolo della bobina di Rogowski nell'energia intelligente

Esistono diversi metodi per misurare la corrente nelle applicazioni smart grid e smart meter, ma ognuno porta con sé vantaggi e svantaggi.

I resistori di shunt, ad esempio, sono molto precisi ed economici, ma richiedono l'isolamento e sono sensibili alle variazioni di temperatura. Anche i trasformatori di corrente richiedono l'isolamento dai circuiti primari ad alta tensione e in più sono ingombranti e hanno limitazioni di frequenza.

I sensori a effetto Hall consentono di effettuare misure senza contatto, sono piccoli e idonei per misurare sia la corrente alternata sia quella continua. Questi dispositivi però hanno normalmente costi più elevati e sono meno precisi dei resistori di shunt.

Anche le bobine di Rogowski misurano la corrente senza contatto elettrico diretto e offrono una maggiore precisione rispetto ai sensori a effetto Hall. Le bobine di Rogowski utilizzano spesso la plastica per il nucleo, più flessibile e leggera rispetto ai nuclei ferromagnetici. Forniscono prestazioni migliori per le applicazioni ad alta corrente e offrono un design flessibile, un ampio campo di frequenza e costi inferiori rispetto ai trasformatori di corrente.

Basandosi su nuclei non ferromagnetici, le bobine di Rogowski contengono gli errori causati dalla saturazione magnetica e possono adattarsi a un intervallo più ampio di misure di corrente. Si possono installare facilmente intorno ai conduttori, il che le rende idonee per applicazioni con limiti di spazio e ideali per progetti di riqualificazione.

Opzioni ad alta precisione e ad alta frequenza

Pulse Electronics, una società Yageo, offre la serie RC di bobine di rilevamento della corrente c.a. basate sul principio di Rogowski, particolarmente adatte per le applicazioni di smart grid e smart metering.

Le bobine serie RC sono progettate per condizioni difficili e supportano un ampio intervallo di corrente. L'assenza di nuclei ferromagnetici significa assenza di perdita di energia causata da correnti parassite e anelli di isteresi, o della tipica relazione non lineare tra campo magnetico e densità del flusso magnetico. Promettono inoltre prestazioni eccezionali a frequenze di banda elevate.

La serie RC è disponibile in tre misure, ognuna con tre livelli di sensibilità, oltre a opzioni schermate e non schermate:

I dispositivi RC01 (Figura 1) sono compatti e leggeri, con un peso di circa 7 grammi, e sono adatti ad applicazioni con vincoli di spazio e peso. Sono disponibili nelle versioni da 100 MV/KA, 200 MV/KA e 300 MV/KA.

Figura 1: Una bobina di rilevamento della corrente compatta a tecnologia di Rogowski RC01 è progettata per applicazioni con specifiche stringenti di spazio e/o peso. (Immagine per gentile concessione di Pulse Electronics)

Le bobine RC03 (Figura 2) bilanciano dimensioni e prestazioni che consente l'impiego in un'ampia gamma di applicazioni industriali. Con un peso di circa 23 grammi, sono disponibili nelle versioni da 200 MV/KA, 400 MV/KA e 600 MV/KA.

Figura 2: Bilanciando dimensioni e prestazioni, le bobine RC03 sono destinate a soddisfare i requisiti di rilevamento della corrente per un'ampia gamma di applicazioni industriali. (Immagine per gentile concessione di Pulse Electronics)

I dispositivi RC05 (Figura 3), che pesano circa 48 grammi, sono più robusti e durano più a lungo. Sono disponibili nelle versioni da 150 MV/KA, 300 MV/KA e 450 MV/KA.

Figura 3: Robuste e durevoli, le bobine RC05 sono progettate per ambienti e applicazioni difficili. (Immagine per gentile concessione di Pulse Electronics)

Conclusione

L'insaziabile domanda di energia continuerà a spingere la richiesta di applicazioni smart grid e smart metering. La serie RC di Pulse Electronics di bobine di rilevamento della corrente alternata basate sulla tecnologia di Rogowski offre prestazioni e affidabilità ottimali in ambienti diversi ed esigenti, con una varietà di dimensioni e opzioni di sensibilità per una vasta gamma di applicazioni.

[1] Powering Intelligence: Analyzing Artificial Intelligence and Data Center Energy Consumption, 24 maggio, 2024. EPRI.