- Un termometro a fibra ottica misura la temperatura sulla punta di una sonda passiva, senza portare un cavo di segnale elettrico al punto di misura.
- La sonda fluorescente INNO viene eccitata dalla luce; lo strumento ricava la temperatura dal tempo di decadimento del segnale restituito.
- Il sistema comprende sonde, fibre o prolunghe ottiche, strumento e, secondo la configurazione, display, interfaccia RS485 e software.
- Le applicazioni comprendono avvolgimenti di trasformatori e reattori, connessioni dei quadri, statori, apparecchiature RM, processi a microonde e prove ad alta tensione.
- A seconda della struttura della sonda, l’intervallo dichiarato può raggiungere da −40 a +260 °C; gli strumenti sono disponibili da 1 a 64 canali.
Che cos’è un termometro a fibra ottica?
Il segnale viaggia come luce nella fibra. Il materiale sensibile è sulla punta della sonda, nel punto scelto; lo strumento invia luce e analizza il segnale di ritorno. Si può così misurare senza portare un cavo di segnale elettrico direttamente presso un avvolgimento sotto tensione, una connessione o un oggetto nell’ambiente di risonanza magnetica.
Ogni sonda misura un punto fisico definito. Dieci punti richiedono dieci sonde e almeno dieci canali. La sonda comprende punta e fibra; lo strumento elabora il segnale e rende disponibili i dati.
Come funziona il sensore fluorescente?
Lo strumento invia luce di eccitazione nella fibra. Il materiale fluorescente sulla punta la assorbe ed emette un segnale il cui tempo di decadimento varia con la temperatura. Lo strumento misura tale tempo e calcola il valore.
La misura dipende dal tempo, non soltanto dall’intensità luminosa. Curve e connettori possono attenuare la luce di ritorno; rimane necessaria una quantità di segnale sufficiente per una lettura affidabile.
Cosa comprende un sistema di misura?
- Sonde con punta fluorescente, fibra, protezione e connettore compatibile.
- Prolunghe ottiche quando la fibra della sonda non copre il percorso.
- Strumento a uno o più canali per elaborare i segnali e fornire le uscite previste.
- Display locale e, se necessari, software per registrazione e andamento nel tempo.
- Moduli OEM per integrare l’acquisizione nell’apparecchiatura del costruttore.
Le sonde si collegano allo strumento. PLC o SCADA ricevono i dati dalle interfacce dello strumento, non direttamente dalla fibra.
Perché usare la fibra ottica con alta tensione e disturbi?
Il percorso ottico passivo non crea un collegamento di segnale elettrico verso il punto e presenta elevata resistenza alle interferenze elettromagnetiche. La lettura riguarda la posizione della punta e può essere confrontata con la temperatura calcolata. Le dimensioni ridotte facilitano il montaggio in spazi limitati. Distanze di isolamento, percorso della fibra e posizione dello strumento richiedono comunque una progettazione specifica.
Dove si usa un termometro a fibra ottica?
Avvolgimenti dei trasformatori di potenza
Le sonde vengono posizionate nei punti scelti dal progetto termico e li misurano direttamente. Il montaggio avviene normalmente in fabbricazione o durante una revisione che consenta l’accesso agli avvolgimenti. Secondo lo spazio e la protezione meccanica si scelgono sonde in poliimmide, armate o per trasformatori in olio. Passanti e flange conducono le fibre allo strumento esterno alla cassa.
In molti trasformatori la temperatura indicata degli avvolgimenti deriva dalla temperatura dell’olio superiore e dalla corrente di carico. Le sonde dirette integrano questa indicazione. Un caso documentato riguarda un trasformatore in olio da 110 kV; le posizioni dipendono dal progetto termico dell’unità.
Trasformatori a secco e reattori
Sonde in punti selezionati degli avvolgimenti forniscono letture indipendenti senza cavi metallici di segnale sulle bobine. Il sistema multicanale riunisce misure, allarmi e uscite di comunicazione previste.
Quadri elettrici e sbarre
Giunzioni bullonate, contatti e terminali dei cavi possono scaldarsi localmente. Una sonda idonea alla connessione mantiene la punta sul punto scelto. Numero di canali e lunghezza della fibra dipendono dall’elenco dei punti e dal percorso verso lo strumento.
Per le connessioni bullonate la documentazione descrive una struttura ad anello di rame con fibra da 1 a 15 m. Uno strumento a nove canali può essere scelto quando il progetto prevede nove punti.
Generatori e motori
Nello statore interessano le temperature in cave o posizioni selezionate dell’avvolgimento. Ogni sonda fornisce un valore indipendente. La sonda indicata per motori presenta, secondo la versione, una punta al quarzo da 2,5 o 3 mm e un intervallo configurabile fino a +260 °C.
Risonanza magnetica
Una sonda ottica può misurare in una posizione scelta nell’ambiente magnetico, con lo strumento esterno alla zona di campo prevista. Per la sonda RM e RF sono indicati 20–50 °C, ±0,3 °C, punta da 1,5 mm e fibra da 5 m. L’idoneità va confermata per l’applicazione.
Apparecchiature a microonde e RF
Materiale e posizione della sonda, percorso della fibra e condizioni di processo vanno valutati insieme. La lettura riguarda il punto di contatto: la sonda non cerca automaticamente il punto più caldo.
Prove ad alta tensione
La sonda passiva viene collocata nel punto definito e lo strumento in una posizione appropriata. Tensione, distanze di isolamento, protezione della fibra e montaggio vanno stabiliti per ogni prova.
Soluzioni di monitoraggio della temperatura
Misura diretta negli avvolgimenti
Le posizioni derivano dal progetto termico del trasformatore. Ogni canale misura il proprio punto e non individua automaticamente il massimo assoluto. I valori possono essere confrontati con temperatura dell’olio, carico e calcoli termici.
Monitoraggio multipunto
Una sonda usa un canale. Nove punti possono essere monitorati con uno strumento a nove canali; per banchi prova e impianti più grandi esistono configurazioni a 32 e 64 canali. La riserva dipende dalle espansioni previste.
Misura con isolamento elettrico
La scelta dipende da tensione, sorgenti di interferenza o RF, spazio e percorso verso lo strumento. Precisione e intervallo appartengono alla combinazione effettiva di sonda e strumento.
Integrazione PLC e SCADA
Lo strumento rende disponibili temperature e allarmi. L’integrazione richiede la definizione dei registri RS485 / Modbus, delle uscite analogiche opzionali, delle soglie, dei nomi dei segnali e dell’assegnazione dei canali. Il software può aggiungere registrazione e visualizzazione degli andamenti.
Soluzioni OEM
I costruttori possono concordare struttura della sonda, fibra, connettore e modulo di lettura per la propria macchina. Canali, interfacce e custodia vanno confermati prima dell’ordine.
I moduli OEM IF-G sono disponibili nelle versioni a uno, tre e quattro canali. Per IF-G4 a quattro canali sono indicati alimentazione 5 V CC e aggiornamento ogni 300 ms. Diametro, guaina, lunghezza della fibra, connettori e documentazione possono essere concordati per l’integrazione.
Quali sonde e strumenti scegliere?
Sonde di temperatura a fibra ottica
| Sonda | Punto di misura | Intervallo | Dati |
|---|---|---|---|
| Sonda fluorescente standard | Punto generale | −40 ~ +260 °C | 2–3 mm; 0–20 m; ST |
| Sonda per sbarre e giunzioni bullonate | Sbarre e giunzioni bullonate | −40 ~ +260 °C | Anello in rame; 1–15 m |
| Sonda in poliimmide per avvolgimenti | Avvolgimento trasformatore | −40 ~ +260 °C | Punta da 2,5 mm |
| Sonda per trasformatore in olio | Avvolgimento in olio | −40 ~ +260 °C | ±1 °C; 100 kV; 3 m poliimmide / PTFE |
| Sonda per avvolgimento motore | Avvolgimento statore | −40 ~ +260 °C | Punta al quarzo; 2,5 o 3 mm |
| Sonda RM e RF | RM, RF e campi magnetici | 20–50 °C | ±0,3 °C; 1,5 mm; 5 m |
Sonda, connettore e strumento devono essere compatibili. Le versioni con tubo protettivo possono utilizzare connessioni diverse da quelle della sonda standard.
Strumenti multicanale
La famiglia IF-C è disponibile da 1 a 64 canali. Secondo la versione offre RS485 / Modbus, relè di allarme e uscite analogiche opzionali. Uno strumento a nove canali corrisponde a un piano di nove punti; il modulo OEM IF-G4 ha quattro canali.
| Strumento | Canali | Dati |
|---|---|---|
| Trasmettitore multicanale IF-C | 1–64 | Configurabile; −40 a +260 °C; ±1 °C; 0,1 °C; 2 × RS485 / Modbus; opzionale 4–20 o 0–20 mA; 2 relè (5 A / 250 VAC); 220 V CA/CC |
| Strumento IF-C a nove canali | 9 | RS485 / Modbus; opzionale 4–20 mA |
| Strumento con display / display LCD | Secondo configurazione | Visualizzazione locale di temperature e allarmi |
| Modulo OEM IF-G4 | 4 | 5 V CC; RS485 |
Sistemi completi
Definire insieme sonde, fibre, strumento e uscite facilita la verifica di compatibilità. Esistono configurazioni per trasformatori, quadri, generatori, banchi prova e apparecchiature per semiconduttori.
La sonda per avvolgimenti con tubo usa un connettore FC/APC; per la sonda standard è indicato ST. Sonda, connettore e strumento devono quindi essere compatibili. I valori si riferiscono a versioni specifiche e vanno confermati prima dell’ordine.
Come selezionare il sistema?
Intervallo di temperatura
Rilevare temperatura minima, normale e massima nel punto, inclusi i picchi brevi. Confermare i limiti nella scheda della sonda; la versione RM e RF ha un intervallo specifico.
Punti e canali
Contare i punti: ciascuno richiede una sonda e un canale. La riserva si definisce dopo l’approvazione del piano di misura.
Struttura della sonda
Posizione e protezione meccanica determinano la struttura: poliimmide negli spazi ridotti degli avvolgimenti, versioni armate o con tubo quando necessarie e sonde a contatto per giunzioni bullonate.
Lunghezza della fibra
Misurare il percorso reale fino allo strumento, compresi passanti e margine di montaggio. Con le prolunghe verificare connettori e margine del segnale ottico.
Display e interfacce
Stabilire se i valori servono sul pannello, nel sistema di controllo o in entrambi. Concordare registri, allarmi, uscite analogiche opzionali, alimentazione e software con il gruppo di automazione.
Cosa valutare nel produttore?
Il fornitore dovrebbe esaminare punti di misura, disegni, intervallo, percorso della fibra, canali e interfacce prima di definire la configurazione. Nei progetti OEM contano anche documentazione, ripetibilità produttiva e assistenza tecnica. Certificati e rapporti applicabili vanno confermati per la versione specifica.
INNO opera nella misura puntuale a fibra ottica dal 2011. La pagina aziendale presenta documenti ISO 9001, ISO 14001, ISO 27001 e ISO 45001, oltre a CE EMC, CE LVD e RoHS. Il campo di applicazione dei documenti va confermato per versione e progetto.
Confrontati con INNO sulla tua applicazione
Per contattare il team INNO, disegno dell’apparecchiatura, elenco dei punti, intervallo di temperatura, percorso della fibra e interfacce richieste consentono di valutare sonda e strumento adatti.