Eliminazione delle oscillazioni e risparmio di energia

Power Quality EN 50160 nell'elettronica industriale

La modifica strutturale nella produzione di energia e il migliore impiego dell'elettronica di potenza e dei componenti digitali portano sempre più spesso a guasti di rete, come l'amplificazione dell'ampiezza della frequenza durante le oscillazioni, soprattutto in una gamma di frequenza superiore. Un maggior consumo di energia e l'usura prematura a causa del riscaldamento sono i risultati. La regola generale dice che: Il 10 percento degli oneri aggiuntivi dovuti al calore riduce del 50% i cicli di vita.

Le cause dei problemi relativi alla qualità della rete possono essere molto versatili e complesse: Convertitori di frequenza, convertitori cc-cc, sistemi di compensazione della corrente reattiva, conduttori neutri sottodimensionati o picchi dovuti all'inserimento. Vero è che la maggior parte degli impianti industriali utilizza da molti anni sistemi di compensazione, che riducono le oscillazioni. Tuttavia, questo provvedimento spesso non è abbastanza efficace, poiché i sistemi di compensazione tradizionali riducono solamente la potenza apparente correggendo il fattore di rinvio cos φ, ma non eliminano le oscillazioni. I primi segni di sovraccarico dovuto a oscillazioni o asimmetria sono, per esempio, i condensatori difettati.

 

Sinistra: Flusso di corrente fortemente distorto

Destra: Sezionamento del segnale nelle parti armoniche (componente fondamentale e terza, quinta, settima oscillazione)

 

Analisi della condizione IST

La qualità della rete in Europa è regolamentata prevalentemente nella norma EN 50160. Nel suo ambito, vengono misurati come minimo i seguenti parametri tramite un analizzatore di rete:

  • Flusso di tensione (10 minuti)
  • Asimmetria
  • Frequenza (10 secondi)
  • Sfarfallii a lunga durata (2 ore)
  • Oscillazioni fino alla 25esima armonica
  • THD (distorsione armonica totale)

 

Questi parametri vengono registrati nell'arco di tempo di almeno una settimana. La registrazione a lunga durata è necessaria per includere i periodi di consumo ridotto nei turni di lavoro o nel fine settimana. Le modifiche ai cicli di funzionamento portano sempre a flussi di oscillazioni variabili. Gli speciali logger dati Power Quality (vedere di seguito) registrano automaticamente i parametri e agevolano anche la successiva analisi.
Foto:
Registrazione a lunga durata di tutte le fasi con l'analizzatore Power Quality

Video:
"Come utilizzare un test per armoniche in un analizzatore 435 Power Quality" (Fluke)

 

 

Problemi tipici

Quasi la metà di tutte le apparecchiature elettriche utilizzate ad alta intensità energetica o edifici a uso ufficio ampiamente utilizzati soffre di due o più problemi di qualità della rete:

  • Blocco dei computer
  • Sfarfallii
  • Perdita dei materiali di consumo nei carichi parziali
  • Condensatori sovraccarichi
  • Problemi di commutazione dei carichi più grandi
  • Surriscaldamento dei conduttori neutri

 

Provvedimenti

Nel caso in cui dalla ricerca nel sistema tramite l'analizzatore di rete emerga che esistono disturbi di rete, sarà necessario prendere i dovuti provvedimenti. Prima di tutto, è necessario verificare se la causa del problema riguarda il contatore elettrico (e rientra, quindi, tra le responsabilità del gestore di rete) o se si trova oltre il punto di ingresso. In un secondo momento, vengono delimitate le fonti di errore. Inoltre, è necessario adottare altre misure di minore entità, eventualmente, durante lo spegnimento o l'isolamento del circuito elettrico, per circoscrivere la fonte dell'errore. Dopo aver compreso lo stato corrente del sistema, vengono prese in considerazione varie possibilità per rimuovere le interferenze:

  • Riequilibrio della compensazione esistente sulle oscillazioni
  • Utilizzo del filtro EMV nel punto interessato
  • Utilizzo di sistemi di compensazione attivi
  • Impiego di un fattore di potenza attivo
  • Utilizzo di impianti USV moderni
  • Sostituzione dei vecchi convertitori di frequenza

 

Suggerimenti

Fluke serie 430 --- Analizzatore della qualità di rete


Strumento di analisi Power Quality completo per reti trifase

 

Analizzatore di potenza Tektronix PA3000


La serie PA3000 è particolarmente adatta anche per lo sviluppo dei prodotti.

 

Fluke serie 1730 --- Logger di energia


Logger trifase per l'esecuzione di analisi della corrente, della tensione e dell'energia