REATTANZE INDUTTIVE DI LINEA Filtri elettrici di potenza per l automazione industriale

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1 INDUCTIVE COMPONENTS Tensione di rete Corrente di linea Tensione di rete Corrente di linea REATTANZE INDUTTIVE DI LINEA Filtri elettrici di potenza per l automazione industriale Reattanze induttive per l attenuazione delle armoniche e dei transitori di corrente Edizione Gennaio 2003

2 Dove viene impiegata una reattanza induttiva di linea? Le combinazioni tipiche di raddrizzatori e condensatori negli alimentatori, sollecitano in modo considerevole la rete di alimentazione. Per il proprio modo di funzionamento, l assorbimento di corrente di alimentatori e convertitori non è sinusoidale bensì impulsiva al momento della massima tensione. Le reattanze induttive di linea vengono utilizzate come elementi passivi per ridurre le armoniche e il carico sulla rete così come avviene, ad esempio, nei convertitori di frequenza per azionamenti elettrici, negli alimentatori a corrente continua in generale, nella produzione di energie alternative. Come agisce una reattanza induttiva di linea? Funzionamento del convertitore con o senza reattanza induttiva di linea. 200 V/div 12.5 A/div Con reattanza induttiva di linea CNW % u k 200 V/div 12.5 A/div Andamento della tensione fase terra (CH1) Andamento della corrente di f ase (CH2) Corrente efficace: Corrente di picco: Potenza totale dalla rete: Fattore di potenza: 7,7 A 24,5 A 5,33 kw 0,56 Andamento della tensione fase terra (CH1) Andamento della corrente di f ase (CH2) Corrente efficace: Corrente di picco: Potenza totale dalla rete: Fattore di potenza: 4,8 A 9,5 A 3,33 kw 0,91-1 -

3 Confronto fra le armoniche Con reattanza induttiva di linea 7, 000 6, 000 Corrente [A] 5, 000 4, 000 3, 000 2, 000 1, 000 0, 000 efficace 1 (50Hz) 5 (250Hz) 7 (350Hz) 11 (550Hz) 13 (750Hz) Armoniche (frequenza) 17 (850Hz) 19 (950Hz) 23 (1, 15kHz) Si nota chiaramente una riduzione dell ampiezza delle ar moniche. Con una reattanza induttiva di linea, la rete viene sollecitata in misura minore dalla potenza reattiva delle ar moniche. Con reattanza induttiva di linea 1 (50Hz) 100% 100% 5 (250Hz) 93% 48% 7 (350Hz) 82% 21% 11 (550Hz) 62% 7% 13 (750Hz) 48% 3% 17 (850Hz) 26% 3% 19 (950Hz) 15% 2% 23 (1,15kHz) 8% 2% 25 (1,25kHz) 6% 2% Confronto delle grandezze elettriche con filtri diversi in uguali condizioni di esercizio Come esempio è stato caricato con 3 kw un convertitore con potenza nominale 5,5 kw presente in sala prove, che fornisce una corrente di ingresso al motore di 4,4 A efficaci. Durante tutte le misurazioni, sono valse le stesse condizioni al contorno quali la frequenza di pulsazione, la linea di alimentazione al motore e la coppia resistente del generatore (vedi pagina seguente)

4 Rete presente Il convertitore è spento, la rete è allacciata. Tensione di rete (tensione fase - terra) 500V / divisione Corrente di linea (corrente di fase) 12,5A / div isione Senza reattanza induttiv a di linea Il convertitore è in funzione con un carico di 3 kw la tensione di ingresso ha disturbi ad alta frequenza sov rapposti che giungono alla rete. Ciò è dovuto ai rapidi fronti di salita e alle lunghe linee di alimentazione al motore. Corrente efficace 7,7A; corrente di picco 24,5A. Risulta un assorbimento complessiv o di potenza di 5,33kVA. Il f attore di potenza ammonta a 0,56. La corrente ha picchi elev ati e brev i periodi di conduzione. Il convertitore richiama un elev ata potenza reattiv a dalla rete Con reattanza induttiv a di linea Tipo CNW 9059 Inserimento di una reattanza induttiva di linea u k = 2% in condizioni di carico invariato La tensione rimane inv ariata con disturbi ad alta frequenza. Corrente efficace 6,2A; corrente di picco 12,4A. Risulta un assorbimento complessiv o di potenza di 4,27kVA. Il f attore di potenza ammonta a 0,71. Il v alore massimo della corrente si è ridotto al 50%, la componente armonica è f ortemente diminuita, la potenza reattiv a richiesta dalla rete è più piccola. Con reattanza induttiv a di linea Tipo CNW 9039 Inserimento di una reattanza induttiva di linea u k = 4% in condizioni di carico invariato La tensione rimane inv ariata con disturbi ad alta frequenza. Filtro di rete con reattanza induttiva di linea Tipo CNW 304 Corrente efficace 4,8A; corrente di picco 9,5A. Risulta un assorbimento complessiv o di potenza di 3,33kVA. Il f attore di potenza ammonta a 0,91. Il v alore massimo della corrente si è ridotto al 40%, la componente armonica è diminuita molto f ortemente, la potenza reattiva richiesta dalla rete è decisamente più piccola. Inserimento di un filtro di rete con reattanza induttiv a di linea u k = 4% in condizioni di carico inv ariato I disturbi ad alta f requenza sov rapposti, vengono fortemente attenuati e non affluiscono verso la rete di alimentazione o v erso altre parti dell impianto. L andamento della corrente rimane invariato come quello della reattanza induttiva CNW 9039 u k = 4%

5 Quali vantaggi offre il montaggio di una reattanza induttiva di linea? Il picco di corrente molto elevato, al momento della massima tensione, dovuto al principio di funzionamento dei circuiti rettificatori, viene attenuato dall induttanza di linea addizionale fino ad un valore pari al 40%. Viene così minimizzata la deformazione della tensione di rete da tensione sinusoidale a tensione trapezoidale. Una reattanza induttiva di linea scarica la rete di alimentazione compensando la corrente reattiva delle ar moniche. Le ar moniche vengono fortemente attenuate. Si ha quindi un elevazione del fattore di potenza λ (influenzato dalle armoniche, da non confondersi con il cosϕ) a valori 0,9. La reattanza induttiva di linea limita inoltre i disturbi che compaiono in rete quali brusche variazioni di tensione e picchi di corrente, che possono comparire di tanto in tanto nella rete di alimentazione. Questi fenomeni possono disturbare sensibilmente le apparecchiature elettroniche e influenzarle negativamente. Vengono provocati da operazioni di inserzione e da scariche verso terra così come da processi transitori e di avviamento nella rete di alimentazione. I maggior i consumatori di energia elettrica devono pagare separatamente la potenza attiva e la potenza reattiva. In questo caso l impiego di una reattanza induttiva di linea è sicuramente un vantaggio, in quanto il risparmio dei costi della potenza reattiva non è per nulla trascurabile. Quali vantaggi offrono le reattanze induttive di linea REO? - PFC passivo (POWER- FACTOR- CORRECTION) - mantenimento della tensione di corto circuito desiderata del 4% o 2% - attenuazione delle ar moniche e dei picchi di corrente - limitazione delle correnti di avviamento e di inserzione - il comportamento lineare nel campo di funzionamento ( I LIN = 2 I EFF ) porta alla riduzione ottimale delle ar moniche - prolungamento del tempo di vita dei semiconduttori di potenza (diodi, IGBT, ecc.) - utilizzabili con tensione di rete fino a 500 V e frequenza fino a 60 Hz (u k riferito a 400 V 50 Hz) - bassa rumorosità e protezione contro la corrosione grazie all impregnazione sotto vuoto in resina - allacciamento semplice tramite morsetti; disponibile anche con cavi di allacciamento di lunghezza desiderata - cavo di messa a terra collegabile in modo semplice - adatti per l installazione in apparecchiature e impianti Non esitate a contattarci per chiarimenti e richieste specifiche. Saremo lieti di mettere a disposizione la nostra esperienza. Nostre serie CNW 304, CNW 903, CNW 9039, CNW