Effettuiamo registrazioni per analizzare la qualità con cui l’energia elettrica viene fornita, capita spesso che sia molto disturbata ( cali e picchi di tensione), questo provoca malfunzionamenti e guasti nei motori, apparecchiature, impianti elettrici ed elettronici.

Tramite le nostre registrazioni potete avvalervi di un documento che attesta l’effettiva problematica e agire di conseguenza sia sugli impianti che sull’ente fornitore di energia elettrica

Ecco un breve esempio di una registrazione, in cui sono stati registrati picchi e buchi di tensione, a prima vista inavvertibili ma che possono provocare danni ad apparecchiature tipo computer e sistemi elettronici.

Tramite queste registrazioni possiamo consigliare il tipo di ups più adatto per proteggere i vostri impianti elettronici da queste fluttuazioni di tensione

 

 

 

Effetti delle armoniche su reti ed apparecchiature

Il fenomeno armoniche
Correnti e tensioni nei sistemi di distribuzione dovrebbero avere forma perfettamente sinusoidale. Molti prodotti di consumo (lampade fluorescenti, carica batterie, regolatori di velocità o luminosità, unità UPS, PC, stampanti, televisori, sistemi per home entertainment. La norma impone che la distorsione armonica totale THD non superi l’8% prendendo in considerazione fino alla 40° armonica. I valori efficaci per ogni armonica devono rispettare i limiti della Norma per il 95% di ogni settimana di fornitura. Tali valori vengono mediati su quelli misurati nell’arco di dieci minuti.

Fonti di armoniche
Qualunque carico non lineare che include commutazioni genera armoniche sulla rete di distribuzione e la forma d’onda associata a un carico può essere analizzata e scomposta per fornire lo spettro delle armoniche. Gli esempi che seguono sono solo alcuni casi di apparecchi e sistemi che generano armoniche:

- Gruppi statici di continuità (UPS)

- Motori, ventilatori e pompe

- Server (in particolare i blade-server che hanno un fattore di potenza rilevante)

- Personal computer, monitor, stampanti e fotocopiatrici

- Lampade fluorescenti, lampade a risparmio energetico

- Illuminazione a bassa tensione con trasformatori elettronici

- Ascensori e scale mobili

- Azionamenti a velocità variabile e alimentatori switching

- Raddrizzatori, convertitori di potenza e unità di comando e controllo a tiristori

- Refrigeratori industriali (chiller), compressori, freezer e forni a microonde- Apparecchi per la climatizzazione, il riscaldamento e la ventilazione (HVAC)

Analisi spettrale
analisi spettraliOgni forma d'onda periodica non sinusoidale può essere scomposta in un numero più o meno grande di sinusoidi (dette componenti armoniche) aventi frequenza multipla intera di quella della forma d'onda osservata. A questa legge non si sottraggono le correnti assorbite dai carichi non lineari il cui effetto complessivo può essere previsto considerando singolarmente i termini sinusoidali di cui risultano composti. Una corrente deformata alla frequenza di 50Hz , è composta da molte correnti sinusoidali aventi frequenza di 50Hz (fondamentale), 100Hz (seconda componente armonica), 150Hz (terza armonica) e così via.

Variazioni di tensione
La tensione nominale non deve superare incrementi superiori al 10% e decrementi inferiori al 15%. Gli effetti negativi sono: aumento della corrente e quindi intervento delle protezioni, malfunzionamento di apparecchiature elettroniche,spegnimento delle lampade a gas, variazione di velocità dei motori.

Buchi di tensione
Sono definiti buchi di tensione gli eventi in cui il valore efficace della tensione scende sotto il 90% rispetto al valore nominale, per un tempo compreso  tra 10 ms e 1 minuto.

Effetti sul fattore di potenza
Numerosi studi e proposte sono stati effettuati (e sono ancora in corso) al fine di trovare una definizione di fattore di potenza che risulti utile e soddisfacente anche in regime deformato. Il concetto di fattore di potenza (cosf)  trae origine dalla necessità di quantificare l'efficienza con la quale un assegnato carico utilizza l'energia fornitagli dal sistema di distribuzione. In regime sinusoidale la potenza apparente è semplicemente espressa dal prodotto tra i valori efficaci di tensione e corrente, in regime deformato essa deve essere espressa dal prodotto tra i "veri" valori efficaci delle corrispondenti forme d'onda. Questa strada conduce ad una definizione universalmente accettata: si trova che il "vero" fattore di potenza (True Power Factor o TPF) è composto dal prodotto di due termini: il primo, detto fattore di sfasamento, rappresenta lo sfasamento tra le onde fondamentali di tensione e corrente; il secondo, detto fattore di distorsione, rappresenta il contributo dovuto alla distorsione delle forme d'onda di tensione e corrente. Il significato fisico di ciò è evidente: ognuna delle armoniche che compongono la corrente deformata, essendo essa stessa una corrente sinusoidale dotata, rispetto la tensione, di un proprio angolo di fase, fornisce un contributo alla potenza reattiva. Tali contributi si aggiungono a quello della fondamentale e diminuiscono l'efficienza dello scambio energetico tra rete ed utilizzatore.

Effetti sui condensatori di rifasamento
Le correnti armoniche possono avere effetti sensibili sui condensatori di rifasamento. Tali effetti, in estrema sintesi, possono essere identificati in tre tipologie: sovraccarico in corrente, sovraccarico in tensione e risonanza tra condensatori di rifasamento e rete di alimentazione.

Effetti sul neutro
In un sistema trifase con connessione a stella la corrente che percorre il conduttore neutro è pari alla somma vettoriale delle tre correnti di linea. Nel caso in cui i carichi siano lineari (ossia il sistema funzioni in regime sinusoidale) e perfettamente distribuiti sulle tre fasi (ossia il sistema sia equilibrato) tale somma è identicamente nulla ad ogni istante ed il conduttore neutro non è percorso da corrente. In regime deformato le armoniche delle correnti di ordine dispari multiplo di 3 fanno si che la corrente nel neutro sia sempre maggiore di zero anche nel caso di bilanciamento perfetto dei carichi sulle fasi. Un neutro dimensionato per il regime sinusoidale potrebbe di conseguenza apparire gravemente sottostimato.

Effetti sui cavi di alimentazione
La resistenza ohmica dei cavi per il trasporto dell'energia costituisce un parametro indesiderato poiché determina un ammontare di potenza persa per effetto Joule. La presenza di armoniche modifica pesantemente il valore efficace della corrente per cui perdite e cadute di tensione possono differire in maniera anche sostanziale dai valori previsti per il regime sinusoidale. In regime deformato oltre al contributo dovuto alla fondamentale occorre considerare anche quelli dovuti ad ogni componente armonica. In tal caso è necessario tener presente che la resistenza dei cavi alle correnti sinusoidali aumenta con l'aumentare della frequenza a causa dell'effetto pellicolare.. Poiché le perdite Joule dipendono dal quadrato della corrente, i suoi effetti possono essere significativi non solo a frequenze basse per correnti elevate ma anche a frequenze elevate per basse correnti. I cavi destinati ad alimentare carichi non lineari debbano essere adeguatamente dimensionati rispetto analoghi funzionanti in regime sinusoidale.

Effetti su trasformatori e reattori
I principali effetti causati da armoniche di tensione o di corrente su trasformatori e reattori possono riassumersi in: aumento delle perdine nel rame e nel ferro. Le perdite nel rame, ed il conseguente riscaldamento termico, aumentano con il quadrato del valore efficace della corrente e con il quadrato della frequenza Perdite e sollecitazioni da risonanza, possono produrre perdite di isolamento e minor attesa di vita della macchina.

Effetti sulle macchine asincrone
Le correnti armoniche causano nei motori perdite addizionali nel rame e nel ferro. Tuttavia nel caso dei motori, che non sono macchine statiche, le componenti della corrente deformata generano campi armonici che sviluppano a loro volta coppie motrici armoniche ognuna delle quali tende a far ruotare il rotore ad una velocità differente.

Effetti sugli Interruttori magnetotermici
Come noto gli interruttori magnetotermici sono equipaggiati con due sganciatori di sovracorrente: di natura termica (a bimetallo) l'uno, elettromagnetica (a bobina) l'altro. L'azione congiunta dei due dispositivi mira a limitare quanto più possibile l'energia specifica passante La funzionalità di ogni interruttore magnetotermico è espressa mediante curve che forniscono il tempo di intervento del dispositivo in funzione della corrente che lo interessa.. Se, l'interruttore magnetotermico viene non viene dimensionato sulla base di misure effettuate in campo con strumenti adeguati è possibile che il dispositivo intervenga in presenza di correnti diverse da quelle previste.

Effetti sugli Interruttori differenziali
La sensibilità di intervento di un interruttore differenziale è determinata, a parità di altre condizioni, dal tipo di materiale utilizzato per la costruzione del nucleo toroidale ed in particolare dal valore della sua riluttanza alla frequenza di utilizzo. La struttura di questo tipo di interruttori fa si che con i materiali standard il funzionamento sia garantito solo alla frequenza nominale o, al limite, per piccole variazioni della stessa. A frequenze più elevate  il differenziale potrebbe comportarsi in modo non adeguato o diventare instabile.

Filtraggio delle armoniche
Le armoniche possono essere filtrate tramite oppurtini filtri appositamente dimensionati dopo misurazione sul campo.

I filtri possono essere di due tipi:

Filtro Passivo
Ha il vantaggio di costare poco, ma può filtrare solo l’armonica per cui è stato dimensionato.

filtro passivo

Filtro attivo
Ha il vantaggio di filtrare contemporaneamente decine di armoniche e non comporta costi di progettazione.

filtro attivo