Lo sviluppo delle comunicazioni power line si basa sulla disponibilità di accoppiatori capaci di garantire un efficace trasferimento bidirezionale del segnale di comunicazione fra gli apparati di telecomunicazione e i conduttori della linea di energia. Gli accoppiatori di tipo induttivo, non avendo contatto elettrico diretto con i conduttori di potenza, ottengono una separazione galvanica intrinseca fra la rete e gli apparati di telecomunicazione. Questo vantaggio è ancora più significativo per la rete a media tensione in cui le problematiche di isolamento, di immunità ai disturbi e separazione del segnale di comunicazione dal segnale di potenza, risultano ancora più importanti. Inoltre, accoppiatori induttivi di dimensioni compatte e basati su nuclei aperti possono essere installati senza interferire con il cablaggio esistente dell’impianto, e in particolare senza compromettere i livelli di isolamento esistenti. La disponibilità e lo sviluppo di materiali magnetici innovativi di tipo nanostrutturato, che uniscono caratteristiche normalmente presenti singolarmente nei materiali magnetici tradizionali, possono contribuire allo sviluppo di accoppiatori induttivi più efficaci. Nei nuovi materiali, infatti, l’alta permeabilità µ, che assicura un elevato accoppiamento induttivo, si accompagna a bassi valori di campo coercitivo H c e ad alti valori del flusso di saturazione B sat . Queste caratteristiche si riflettono in un buon comportamento alle alte frequenze e consentono l’impiego degli accoppiatori anche su cavi di energia percorsi da alte correnti. Allo sviluppo di questa applicazione dei materiali nanostrutturati, il Progetto SENNA "Sensoristica innovativa e nanomateriali per il sistema elettrico" ha dedicato, nell’ambito del Sottoprogetto NANO "Nanomateriali per il sistema elettrico del futuro", la Milestone 2.3.1 "Nuovi materiali magnetici per accoppiatori induttivi nelle comunicazioni power line". Dopo una breve presentazione dei modi in cui vengono impiegati gli accoppiatori induttivi nell’ambito delle comunicazioni power line e stabilito un modello circuitale di riferimento per l’accoppiatore induttivo, vengono evidenziate le caratteristiche principali richieste a questi dispositivi nei diversi modi di impiego. In questo modo viene esplicitata l’influenza delle caratteristiche del materiale che costituisce il nucleo, sulle prestazioni finali dell’accoppiatore. L’indagine preliminare effettuata ha portato ad individuare tre tipi di nanomateriali magnetici disponibili commercialmente: NANOPERM (Magnetec GmbH), FINEMET (Hitachi Metals Ltd) e VITROPERM (Vacuumschmelze GmbH). È stata quindi approvvigionata una campionatura di nuclei di diverso tipo, ed avviata una serie di prove sperimentali con lo scopo di caratterizzare il comportamento dei tre diversi materiali.

I nanomateriali considerati, caratterizzati da valori elevati di permeabilità magnetica e basse perdite nel nucleo, dimostrano un ottimo accoppiamento induttivo e un basso flusso disperso. La caratterizzazione sperimentale ha mostrato in particolare il buon comportamento trasmissivo alle alte frequenze, parametro che conferma l’adeguatezza di questi materiali alla realizzazione di accoppiatori induttivi anche per le applicazioni di comunicazione power line a “larga banda”, con tipico intervallo di frequenza 1÷40 MHz. Rispetto ad altri materiali magnetici, quali le ferriti, i nanomateriali dimostrano anche di possedere valori di saturazione molto più alti, caratteristica importante per l’impiego su cavi di energia percorsi da alte correnti.