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1 Corso di Elementi di ingegneria elettrica di potenza Angelo Baggini 9. Introduzione al PQ Corso di Elettrotecnica NO Introduzione> Power quality? Introduzione> Prodotto - Energia elettrica Qualità? "Qualità è l'insieme delle proprietà e delle caratteristiche di un prodotto o di un servizio che conferiscono ad esso la capacità di soddisfare le esigenze espresse o implicite". (UNI ISO 840) Aspetti tecnici Aspetti economici Azioni del produttore Azioni del consumatore

2 Introduzione> Disturbi (non qualità) Disturbi> Interruzioni dell'alimentazione Interruzioni dell'alimentazione Variazioni della tensione Dissimmetrie Tensioni e correnti distorte Guasti sulla rete pubblica (rif. MT) Lunga durata: aerea: 4 /y in cavo: 5 /y (00 km) µ Interruzioni (<s):aerea: /y in cavo: -- Guasti interni all'impianto Dipende Disturbi> Variazioni della tensione Disturbi> Dissimmetrie Presenza di carichi fortemente squilibrati Impedenze non simmetriche della linea di alimentazione Grado di dissimmetria U S = 00 U (%)

3 0 0,8 0,6 0,4 0, 0-0, -0,4-0,6-0,8 - Disturbi> Flicker Distorsione della corrente e della tensione - Carico Lineare Variazioni rapide e ripetitive della tensione Forni ad arco Saldatrici a punti Carichi intermittenti in genere Livelli di severità P ST : short term P LT : long term linea carico Distorsione della corrente e della tensione - Carico NON Lineare Distorsione della corrente e della tensione - 3 Carico NON Lineare linea linea carico carico

4 Distorsione della corrente e della tensione 4 Disturbi> Tensioni e correnti distorte - 5 Tasso individuale di armonica an Dn = 00 a (%) Tasso globale di distorsione (THD) D = t n= D n = n= an ( ) a (%) Disturbi> Tensioni e correnti distorte - 6 Situazione Normativa> EN Caratteristiche della tensione Grado di disturbo Grado di disturbo THD 8 0 THD ,5 5 Dispari (non multiple di 3) 9,5,5 5 0,3 0,,7 Dispari (non multiple di 3) 3 3 4,5 > 0, ,5 4 4,5 3-5,5 3,5 Pari 6-0 0,5 >5 * ** >0 0, fn (sist. interconnessi) Vn (dal 003) Flicker Buchi di tensione (0 ms- min) Interruzioni brevi (< 3 min) Interruzioni lunghe (> 3 min) Armoniche di tensione 50 Hz * % (95% del tempo) 50 Hz +4-6 % (00% del tempo) 30/400 * 0% (95% del tempo) P LT < (95% del tempo) < 000 all'anno centinaia all'anno < 50 all'anno THD 8% (95% del tempo) * = 0, +,5/n (detto n l'ordine di armonicità) ** = 3,5 -,0 (decrescente con la frequenza)

5 Effetti sui componenti dell'impianto Trasformatori di potenza Reattori Motori asincroni Motori sincroni Batterie di condensatori Cavi per energia Impianti di illuminazione Sistemi elettrici di elaborazione Impianti di terra Effetti> Trasformatori di potenza Interruzioni corrente di inserzione Variazioni tensione perdite a vuoto Dissimmetrie dissimmetria secondarie Tensioni distorte perdite a vuoto Correnti distorte perdite dovute al carico risonanza Effetti> Reattori Effetti> Motori asincroni Interruzioni Variazioni tensione perdite (derivazione) Dissimmetrie saturazione Tensioni distorte perdite (derivazione) Correnti distorte perdite (serie) risonanza Interruzioni sollecitazioni termiche sollecitazioni dielettriche (µ) Variazioni tensione poco sensibile Dissimmetrie sollecitazioni termiche Tensioni distorte Correnti distorte

6 Effetti> Motori sincroni Effetti> Batterie di condensatori () Interruzioni perdita del passo sovracorrenti Variazioni tensione poco sensibile Dissimmetrie sollecitazioni termiche Tensioni distorte Correnti distorte Interruzioni Variazioni tensione entro 0% Dissimmetrie entro 0% Tensioni distorte I n = n ω C U n sollecitazioni dielettriche (L) Correnti distorte sollecitazioni termiche Effetti> Cavi per energia () Effetti> Cavi per energia () Correnti distorte Effetto pelle:aumento della R aumento della X cadute di tensione 6 Interruzioni Variazioni tensione Dissimmetrie Tensioni distorte Correnti distorte sollecitazioni termiche cadute di tensione Rca/Rcc Dimensionamento dei conduttori di fase neutro

7 Richiami teorici Carico lineare equilibrato Richiami teorici Carico lineare NON equilibrato Richiami teorici Carico NON lineare equilibrato Richiami teorici Armoniche omopolari

8 IEC Appendice D Portata di un cavo con quattro conduttori caricati in cui la corrente nel quarto conduttore è dovuta alle armoniche Corrente di terza armonica nella fase (%) Criteri di dimensionamento Valore selezionato in base alla corrente di fase Valore selezionato in base alla corrente di neutro 0-5, , , ,00 Esempio Circuito trifase con un carico nominale di 3 A da alimentare usando un cavo multipolare isolato in EPR a 4 anime in rame posato in tubo in aria Assenza di armoniche scelta in funzione della corrente di fase 4 mm (portata 35 A ex tab. CEI UNEL 3504/:997-06) Esempio Ufficio 3 h = % Esempio Ufficio 3 h = 4% I N = 3 0, 3 =, A I F =3 A I N < I F scelta in funzione della corrente di fase corrente di fase equivalente I N = 3 0,4 3 = 40,3 A I F =3 A I N > I F scelta in funzione della corrente di neutro corrente di neutro equivalente 3 = 37,A 0,86 6 mm (portata 44 A ex tab. CEI UNEL 3504/:997-06) 40,3 = 46,9A 0,86 0 mm (portata 60 A ex tab. CEI UNEL 3504/:997-06)

9 Esempio Effetti> Apparecchi di illuminazione Illuminazione FLC 3 h = 7% + 9 h = 33,9% + I N = 3,3 3 = 5,76 A I F =3 A I N < I F scelta in funzione della corrente di fase corrente di neutro equivalente 5,76 = 5,76A 35 mm (portata 8 A ex tab. CEI UNEL 3504/:997-06) Interruzioni Variazioni tensione Dissimmetrie Flicker Tensioni distorte Correnti distorte durata di vita flusso luminoso fastidio nell'uomo Effetti> Sistemi elettronici di elaborazione Effetti> Impianti di terra Interruzioni Variazioni tensione Dissimmetrie Flicker Tensioni distorte Correnti distorte perdita dati blocco processo perdita dati blocco processo funzionamento non corretto Interruzioni Variazioni tensione Dissimmetrie Flicker Tensioni distorte + filtri passivi correnti disperse sicurezza riferimento per strumenti Correnti distorte

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