UN Il sensore volt , o trasduttore di tensione, è un componente di rilevamento essenziale che cattura il potenziale elettrico e converte i segnali grezzi ad alta tensione in uscite sicure e standardizzate di basso livello per la misurazione, la protezione dei relè e il controllo del sistema di alimentazione. Serve come 'occhio di tensione' delle apparecchiature elettriche, ampiamente utilizzato nelle reti elettriche, nell'elettronica di potenza, negli azionamenti industriali e nelle nuove stazioni energetiche, e funziona seguendo regole fisiche diverse a seconda del suo design.
Il tipo più elementare si basa sul principio del partitore di tensione resistivo. Due resistori di precisione sono collegati in serie attraverso la tensione misurata. Secondo la legge di Ohm, la tensione si distribuisce proporzionalmente in base al valore della resistenza. Il sensore rileva la caduta di tensione sul resistore più piccolo per calcolare la tensione di ingresso originale. Questa struttura semplice funziona bene per circuiti stampati a bassa tensione e test di laboratorio. Tuttavia, genera una continua perdita di potenza termica e soffre di deriva della temperatura, quindi non è applicabile a scenari di trasmissione ad alta tensione.
Nei sistemi di alimentazione tradizionali prevalgono i trasformatori di tensione induttivi (TV/PT). Strutturalmente simili a un trasformatore convenzionale, utilizzano l'induzione elettromagnetica. L'avvolgimento primario si collega alla linea ad alta tensione e la tensione alternata crea un flusso magnetico variabile all'interno del nucleo di ferro. Il flusso induce quindi una bassa tensione standardizzata e ridotta sull'avvolgimento secondario, tipicamente 100 V per la protezione della rete. Questa tecnologia matura offre una precisione stabile nelle condizioni nominali, ma presenta evidenti punti deboli: il nucleo di ferro può saturarsi in caso di picchi di guasto e possono verificarsi rischi di risonanza ferromagnetica in ambienti ad altissima tensione. È anche ingombrante e pesante.
I trasformatori di tensione capacitivi (CVT) sono un'altra soluzione mainstream ad alta tensione. Una pila di condensatori in serie divide la tensione di ingresso per la reattanza capacitiva. Un induttore di sintonia compensa l'errore di fase, producendo un segnale secondario utilizzabile. I CVT sono più leggeri dei TV con nucleo in ferro e sono comunemente installati su linee di trasmissione aeree ad alta tensione.
Le moderne sottostazioni digitali adottano sempre più sensori ottici di tensione costruiti attorno all'effetto Pockels. Quando viene applicata tensione attraverso un cristallo elettroottico, il cristallo altera l'angolo di polarizzazione della luce laser che lo attraversa. Un fotorilevatore traduce questo cambiamento di polarizzazione in una lettura elettrica. Questo design ottico elimina bobine metalliche e nuclei di ferro, offrendo un isolamento eccellente e una forte immunità alle interferenze elettromagnetiche.
Quasi tutti i sensori volt integrano circuiti di post-condizionamento per il filtraggio, l'amplificazione e l'isolamento elettrico. L'uscita finale può essere costituita da segnali analogici come 4–20 mA o dati digitali per relè di protezione e piattaforme di monitoraggio. Associati a sensori di corrente come le bobine di Rogowski, i sensori di volt forniscono i dati fondamentali che mantengono i sistemi di alimentazione misurabili, controllabili e sicuri.
