Note relative a un’ impianto utilizzante un convertitore a tiristori.
Antefatto.
Il cliente dopo l’installazione di un azionamento elettrico, sta sperimentando problemi di disturbi in tutto l’impianto elettrico.
Il cliente pretende che l’installatore del drive si faccia carico in toto di tutte le spese relative alla installazione di sistemi atti a diminuire il livello dei disturbi.
Va prima di tutto premesso che il contenuto armonico delle correnti generate da un convertitore sulla linea, dipendo essenzialmente dalla sua natura e modo di funzionamento. Questo vuol dire che, a parita’ di condizioni operative, tutti gli azionamenti si comportano in modo equivalente in relazione al contenuto armonico generato.
Inoltre si constata che l’azionamento, osservando la sua corrente di linea, presenta un funzionamento regolare.
Quindi, i dati relativi alla distorsione di tensione sono dovuti alla natura del sistema.
Generalmente e’ sempre necessario prevedere un sistema di rifasamento che svolge anche la funzione di filtro sulle armoniche generate. Tali sistema e’ dimensionato in funzione della installazione.
Per quanto riguarda la proposta di adottare filtri attivi, questa ci sembra eccessiva. E’ possibile ottenere gli stessi risultati con filtri tradizionali e a costi piu’ contenuti.
Qui di seguito una serie di note per chiarire i termini del problema.
Influenze sulla rete di alimentazione (fenomeni EMC) dei convertitori ac/dc a tiristori:
Tralasciando fenomeni di minore entità ed impatto come per esempio le emissioni in radiofrequenza, gli effetti fondamentali (indipendenti dal costruttore e legati unicamente a fenomeni fisici tipici di questi apparati) sono sostanzialmente due, "buchi di commutazione" ed "armoniche di corrente".
I buchi di commutazione sono classificati nella IEC 146-1-1 e le loro dimensioni definite in profondità e in area.
Per i convertitori ac/dc le norme EMC applicabili (EN 61800-3) richiedono che la profondità del buco principale al PCC (punto di connessione comune) sia limitata al 20% nel caso di reti pubbliche e sia concordata con l’utente, se supera il 40%, nel caso di rete industriale.
Con l’uso di induttanze di commutazione standard (uK = 4%) e connessione a reti aventi RSC ³ 100 (potenza di cortocircuito relativa), si ottiene una profondità al PC £ 20%; la profondità aumenta se RSC diminuisce.
L’effetto dei buchi di commutazione è quello di deformare comunque la tensione sinusoidale di alimentazione (l’entità dipende dai parametri dell’impianto) con disturbi di tipo condotto situabili nel campo della "alta" frequenza (KHz / MHz) se consideriamo come "bassa" frequenza i fenomeni aventi frequenze limitate a multipli (max. x 40) della frequenza di rete.
I contenuti armonici rilevabili sull’impianto sono quelli tipici (con gli ovvi scostamenti che sono funzione delle condizioni di esercizio e installazione) come ampiamente riportato nella letteratura ed anche nella già citata IEC 146-1-1.
Armoniche pari come per esempio la 2a e la 4a , non dovrebbero essere generate da un convertitore a 6 impulsi. Questi convertitori, in situazione statica di funzionamento, non producono armoniche di corrente di ordine pari.
Tali armoniche possono però essere generate transitoriamente durante fasi di variazione di coppia (e quindi di corrente di armatura) sia per ragioni del tutto funzionali (p. es. aumento di velocità) oppure, anche a velocità costante, per instabilità sulla corrente dovuta al carico, alla non corretta taratura del drive, alla reazione di velocità o altro.
Per quanto riguarda i soli requisiti di emissione, viene fatto riferimento alla "Norma di prodotto relativa alla compatibilità elettromagnetica ed ai metodi di prova specifici" CEI EN 61800-3 considerando il cosiddetto "secondo ambiente" cioè le "reti industriali". Gli apparecchi in oggetto non sono infatti alimentati da una "rete di alimentazione pubblica a bassa tensione" ma hanno un proprio trasformatore direttamente connesso alla rete di media tensione.
Vedi sopra.
I limiti ed i requisiti della IEC 1000-3-2 si riferiscono ad apparecchi con corrente nominale £ 16A, la futura IEC 1000-3-4 varrà per apparecchi con corrente nominale > 16A ma sempre in ambito di rete di alimentazione pubblica.
Per le installazioni industriali si fa semplicemente cenno ad un "approccio economico ragionevole che consideri l’installazione totale". Il fornitore ha comunque l’obbligo, su richiesta dell’utilizzatore, di fornire i valori delle emissioni presunte basandosi su calcoli ove possibile oppure tramite misurazioni in situ. Non ha certo l’obbligo di compensare le armoniche generate dal proprio apparecchio.
