Misure di scariche parziali nei convertitori elettronici degli azionamenti elettrici per trazione

L'attività dell'unità di Palermo riguarderà in primo luogo lo sviluppo di una tipologia di sensori di campo elettromagnetico in una banda di frequenze tale da poter essere impiegati per le misure di scariche parziali sui sistemi elettronici di alimentazione di macchine elettriche per trazione, in maniera del tutto non invasiva. La banda che si pensa di esplorare è quella compresa fra i 25 MHz e qualche GHz e si pensa a tal fine di acquistare un analizzatore di spettro di elevate prestazioni con uscita analogica per la messa a punto di tali sensori. Nel presente progetto verranno analizzate le prestazioni dei prototipi già messi a punto e brevettati. Fondamentale risulterà anche il confronto delle prestazioni in relazione a sensori disponibili in commercio. I sensori verranno sviluppati con l'ausilio di una modellizzazione numerica sia del sensore che dell'intero sistema in prova; essi saranno impiegati principalmente per il rilievo delle scariche parziali che si innescano in un materiale isolante sottoposto a tensione con forma d'onda rettangolare: all'uopo si prevede di acquistare i componenti necessari alla realizzazione di un banco prova. Per quanto riguarda le indagini su provini, si verificheranno tre tipologie di configurazione di campo elettrico che racchiudono le tipologie principali di difetti che si possono incontrare nei convertitori. In particolare si simulerà l'effetto corona in aria, configurazioni punta-piano e simulazioni di delaminazioni del dielettrico. Si indagherà anche sulla possibilità di ottenere importanti informazioni circa la localizzazione delle sorgenti di scarica e sull'intensità del processo di degrado, sempre sfruttando questi nuovi sensori di campo. Tali misure verrebbero effettuate sfruttando un apposito banco di prova da approntare presso l'Unità di Palermo. Le principali criticità che ci si aspetta di riscontrare riguardano la difficoltà di conciliare le dimensioni ridotte dei sensori, che lavoreranno in condizioni di campo vicino a causa della naturale localizzazione delle scariche parziali (PCB e IGBT di convertitori) e la banda di frequenze che caratterizza gli impulsi di scariche parziali. Le differenti caratteristiche in termini di ampiezza di banda e di sensibilità rispetto ai sensori tradizionali, appaiono certamente come gli aspetti più interessanti da indagare e ci si aspetta anche una certa positiva influenza sul rapporto segnale/rumore. Inoltre si pensa di sviluppare sensori e procedure di sincronizzazione del segnale di scariche parziali al fine di consentire il rilievo delle tensioni anche senza accoppiamento galvanico diretto e con una larghezza di banda sufficiente per rappresentare correttamente i dettagli dell'onda durante i transitori di accensione e spegnimento dei convertitori. Il sistema completo sarà infine validato mediante misure sui convertitori elettronici degli azionamenti elettrici per trazione, in esercizio.