Esercitazione Analizzatore di rete trifase

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1 Esercitazione Analizzatore di rete trifase - Esercitazione Analizzatore di rete trifase - Oggetto Presentazione del Laboratorio di Misure Elettriche. Misure di tensione e corrente con sonde a effetto Hall. Misure di potenza attia e reattia. Strumento irtuale per l analisi di rete trifase. - Strumentazione impiegata Trasduttori di tensione LEM CV Trasduttori di corrente LEM LAH 5-P. Scheda DAQ ational Instruments PCI 604E. Software ational Instruments Labiew. 3 - Analizzatore di rete trifase Il sistema di trasduzione È stato realizzato uno strumento per l analisi di un sistema trifase (a tre fili o a quattro fili) basato su scheda di acquisizione dati ed elaborazione off-line dei dati campionati. Per il sistema a tre fili, lo schema di inserzione Aron è rappresentato in Fig.3.. Fig.3. - Set-up sperimentale per l inserzione dei trasduttori. Le correnti di linea i e i 3 sono state preleate con due trasduttori di corrente (CT, Current Transducer). Le tensioni concatenate e 3 sono state preleate con due trasduttori di tensione (VT, Voltage Transducer). 005, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

2 Esercitazione Analizzatore di rete trifase - Tutti i trasduttori sono basati sull effetto Hall e pertanto consentono la separazione galanica del sistema di acquisizione dati dal sistema elettrico della rete 0/380 V. ) Per le tensioni sono stati impiegati trasduttori LEM CV3-000: Tensione nominale V n 700V e tensione di picco V p 000V. Il rapporto di conersione è 000V/0V. L accuratezza nominale è 0,% di V n, la banda passante è da DC a 500 khz (a db). ) Per le correnti sono stati impiegati trasduttori LEM LAH 5-P: Corrente nominale I n 8//5A. Il conduttore che porta la corrente da misurare è stato concatenato tre olte con il nucleo magnetico della sonda a effetto Hall. L accuratezza nominale è 0,3% di I n, la banda passante è da DC a 00 khz (a db). Il resistore d uscita è kω ± 0,05%. Il rapporto di trasduzione realizzato è di 3,33A/0V. Le uscite dei trasduttori sono tutte in tensione e sono portate su un apposita morsettiera, doe si è annotata la corretta polarità dei segnali (edi in proposito il segno + riportato accanto a uno dei due morsetti di ciascuna coppia, in Fig.3.). I segnali in uscita dai trasduttori sono acquisiti tramite una scheda DAQ montata entro un PC e engono elaborati con uno strumento irtuale siluppato in ambiente LabView. Calibrazione del sistema È possibile effettuare una calibrazione preliminare dei trasduttori di tensione e corrente per erificare la necessità di identificare eentuali fattori correttii dei guadagni e degli offset. Per realizzare la calibrazione, si è realizzata una semplice ariazione delle connessioni ordinarie dei conduttori di linea, dallo schema di Fig.3. a quello riportato in Fig.3.. Come risulta eidente, le tensioni e le correnti applicate in ingresso a ciascuna coppia di trasduttori sono le stesse e pertanto le grandezze acquisite in uscita possono essere confrontate con quelle di strumenti di riferimento per stabilire gli eentuali scostamenti. Fig.3. - Schema delle connessioni per la calibrazione dei trasduttori. Con le impostazioni del sistema, è stato rileato che un trasduttore di corrente presenta un offset sull uscita di circa 00 mv e un leggero scarto sul guadagno nominale. Questi scostamenti sono stati compensati ia software. Modalità di acquisizione Lo schema di misura adottato indirizza le grandezze elettriche di interesse in quattro canali di acquisizione secondo il seguente ordine: (t) CH; i (t) CH; 3 (t) CH3; i 3 (t) CH4. 005, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

3 Esercitazione Analizzatore di rete trifase - 3 Lo strumento irtuale realizzato, chiamato Three-Wire Power Analyser.VI, opera sui dati campionati per realizzare le funzioni di signal processing, fra le quali quella di wattmetro trifase. Lo strumento si siluppa su più pagine. ella prima pagina, Acquire Waeforms (edi Fig.3.3), sono impostati i parametri di trasduzione e quelli di acquisizione. Inoltre si può impostare la scelta di salare tutte le grandezze acquisite su un file, oppure il richiamo da file dei dati salati in altre occasioni. Il software esegue quindi l elaborazione dei segnali dei quattro canali CH, CH, CH3 e CH4, tenendo conto dei guadagni di trasduzione, in modo da ottenere i alori in olt per la tensione e in ampere per la corrente. Inoltre si calcola la frequenza fondamentale su una delle forme d onda, per esempio sul primo segnale (t); e quindi si aluta il periodo e il numero di campioni in esso contenuti. Con questa informazione, si alutano i alori efficaci delle tensioni e delle correnti e i alori delle potenze attie, impiegando gli algoritmi: V, h I i, h P, h i, h (3.) V 3 3, h I 3 i3, h P 3 3, h i 3, h (3.) Fig Pannello frontale della pagina Acquire Waeforms. ella seconda pagina Voltage & Current engono isualizzati gli andamenti istantanei di tutte le tensioni e le correnti e se ne mostrano i alori efficaci e la frequenza (Fig.3.4). 005, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

4 Esercitazione Analizzatore di rete trifase - 4 Fig Pannello frontale della pagina Voltage & Current. Fig Pannello frontale della pagina Power. 005, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza

5 Esercitazione Analizzatore di rete trifase - 5 ella pagina Power (Fig.3.5) sono isualizzati le potenze P e P 3 e la potenza attia totale P. Di tutte le grandezze engono presentati sia i alori istantanei che quelli medi. Ricorrendo alle possibilità di calcolo del PC è possibile estrarre dai dati campionati molte altre informazioni di interesse. Per esempio, nella stessa pagina Power sono presentati i alori efficaci equialenti delle grandezze elettriche del sistema trifase, calcolati in conformità al documento IEEE Trial-Use Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities (000), del Power System Instrumentation and Measurements Committee, e le cui definizioni sono stampate sul pannello frontale. Analogamente, nella pagina Phase Voltages (Fig.3.6), engono presentati gli andamenti temporali di tutte le tensioni fase-neutro E i. Inoltre, a titolo di esempio, si mostrano anche, per la fase L, le forme d onda della tensione E e della corrente I, doe è possibile apprezzare sia il reciproco sfasamento temporale, sia la loro distorsione rispetto alla forma sinusoidale. I alori delle ordinate sono riportati un perunit (p.u.), per una migliore isibilità. La possibilità di ulteriori elaborazioni di signal processing è stata preista in una pagina finale, chiamata appunto Processing, nella quale possono essere facilmente implementati altri algoritmi usuali o dedicati ad applicazioni specifiche. Fig Pannello frontale della pagina Phase Voltages. 005, icola Locci Misure sui Sistemi di Potenza