DIPLOMA A DISTANZA IN INGEGNERIA ELETTRICA CORSO DI ELETTRONICA INDUSTRIALE DI POTENZA II Lezione 36

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1 DIPLOMA A DISTANZA IN INGEGNERIA ELETTRICA CORSO DI ELETTRONICA INDUSTRIALE DI POTENZA II Lezione 36 Flicker e metodologie di attenuazione Paolo Mattavelli Dipartimento di Ingegneria Elettrica Universitá di Padova Contenuto della lezione Fenomeno del Flicker Strumento di misura del flicker: flickermetro Normative di riferimento Metodologie di attenuazione Modalità di controllo dei compensatori statici di potenza reattiva Il Fenomeno del Flicker Variazioni della tensione si ripercuotono sulle lampade con una variazione dell intensità Per variazioni ripetitive si ha uno sfarfallio della luce = Flicker Sulle persone tale effetto può provocare fastidio, irritazione..., soprattutto per fluttuazioni di tensione con frequenze tra 130 Hz (più evidente intorno ad 8.8 Hz) Esempi di fluttazione di tensione Tipo rettangolare a 10 Hz, V/V=10% [ V ] [ s ] Esempi di fluttazione di tensione Tipo sinusoidale a 10 Hz, V/V=10% [ V ] [ s ] Aspetti normativi1 Il Flicker è un fenomeno legato alla percezione cerebrale delle fluttuazioni luminose attraverso meccanismi fisiologici legati alla visione: è quindi soggettivo Necessità di una caratterizzazione univoca attraverso l implementazione di un modello della risposta umana al fenomeno Ricerca di modelli precisi della catena occhiocervello Riferimento: lampada campione ad incandescenza 230V60W

2 Modello di percezione visiva Modello di percezione visiva Circuito Modello dell occhio al variare della frequenza Nonlinearità della risposta visiva all ampiezza dello stimolo insensibilità al segno Modello di percezione visiva Circuito Passabasso del I o ordine Modello di percezione visiva Circuito Passabasso del I o ordine Effetto di cumulazione di impulsi in sequenza Indice di gravità del disturbo Sensazione istantanea di flicker S(t) Strumento di misura del Flicker Strumento di misura del Flicker v(t) Adattatore v(t) Adattatore Demodulatore Variazioni di tensioni relative Fluttuazioni di tensioni della portante

3 Strumento di misura del Flicker Strumento di misura del Flicker v(t) Adattatore Demodulatore Relazione quadratica Filtro passabasso S(t) v(t) Adattatore Demodulatore Relazione quadratica Filtro passabasso S(t) Modello di percezione visiva Sensazione istantanea di flicker (pu) Valutazione della severità del flicker La sensazione istantanea di flicker S(t) non dà informazioni dirette relative alla sua tollerabilità per carichi variabili nel tempo Il flickermetro deve poter calcolare un numero riassuntivo che caratterizza l andamento del disturbo in un intervallo di tempo E necessaria una valutazione statistica in un periodo di osservazione significativo (10min) Caratterizzazione tempolivello: curva di probabilità cumulata (CPF) CPF 100% x% P x Percentile S(t) Percentili caratterizzanti la curva di probabilità cumulata (CFP) Coefficienti peso

4 = P P P P P50 (P ST =1 limite convenzionale) P LT (Long Term Flicker Severity) 2h Indice di severità a lungo periodo M m 3 3 P m LT = = 1 M M= n. periodi di osservazione Norme di riferimento IEC 868 (IEC ): specifiche funzionali del flickermetro e valutazione della severità del flicker IEC : apparecchiature alimentate in bassa tensione (220V250V faseneutro) con corrente <16A IEC : apparecchiature alimentate in bassa tensione (220V250V faseneutro) con corrente >16A IEC di tensione U(t)/U n d(t) I limiti vengono imposti sui valori relativi d c d max t 1 t 2 t 3 t IEC di tensione U(t)/U n d(t) I limiti vengono imposti sui valori relativi LIMITI d c d max d c < 3% d max < 4% i valori di d(t) non devono eccedere il 3% per più di 200ms

5 IEC Condizioni di test Utilizzo di una impedenza normalizzata Necessità di una alimentazione a bassa impedenza Alimentazione Impedenza di riferimento 0.24Ω 0.15Ω V Unità in test Esempio: motore per frigorifero Potenza: 500 W Tensione: 230 V, 50 Hz TEST d C = 0.9 % d MAX = 4.16 % d(t) > 3 % per 100 ms Non conforme alle norme Schema Esempio: motore per frigorifero Azioni correttive Diminuzione della corrente transitoria utilizzo di un condensatore (C=30uF) che compensa la corrente reattiva a regime (2.2A) riduzione del 6% Controllo della tensione di alimentazione softstart : rampa di tensione controllata con un triac Esempio: apparecchiatura per trattamento dentale Senza azioni correttive Potenza: 700 W Tensione: 230 V, 50 Hz Risultati del test d C = 1.14 % d MAX = 4.08 % d(t) > 3 % per 70 ms NON conforme alla norma Con softstart d C = 0.10 % d MAX = 0.37 % d(t) > 3 % per 0 ms Conforme alla norma + + U s X S R S + jx S sin sin Collegamento prevalentemente induttivo Xs >> Rs Componente reattiva del carico Variazione di ampiezza della tensione

6 cos jx S cos Potenza reattiva del carico Componente attiva del carico Variazione di fase della tensione U Us XSILsin Q = = L Pcc Potenza di corto circuito della rete Ipotesi: piccola caduta di tensione U Us XSILsin Q = = L Pcc Variazioni di potenza reattiva causano variazioni della tensione al carico U Us XSILsin Q = = L Pcc Le variazioni di potenza reattiva possono essere compensate con i compensatori statici di potenza reattiva Compensazione delle fluttuazioni di potenza reattiva Carico Controllo a catena aperta Compensazione del flicker Carico Q L Misura u,i Q C c. comando Q TCR Calcolo σ Calcolo suscettanza Trasduttore di p.reattiva

7 Strategie di controllo dei compensatori statici di potenza reattiva Controllo a catena aperta risposta dinamica veloce adatta per la compensazione del flicker Controllo a catena chiusa sistema a retroazione, preciso ma lento adatto per la compensazione del cos medio e/o per la regolazione di tensione nelle reti elettriche Utilizzo combinato del controllo a catena chiusa ed a catena aperta cos * + Controllo a catena chiusa Compensazione del fattore di potenza Misura cos Reg Tempi di risposta: 100ms1sec Innesco tiristori Carico Combinazione di controlli a catena chiusa ed a catena aperta Compensazione del fattore di potenza e del flicker Carico Misura cos cos * + Reg C. anello aperto Innesco tiristori Argomenti trattati Fenomeno del Flicker Strumento di misura del flicker: flickermetro Normative di riferimento Metodologie di attenuazione Modalità di controllo dei compensatori statici di potenza reattiva