Filtri di assorbimento armoniche (per convertitori a sei impulsi)
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- Fabiana Festa
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1 Filtri di assorbimento armoniche (per convertitori a sei impulsi) V02/08
2 Chi smette di migliorare, ha smesso di essere bravo.
3 Contenuto di questo documento La correzione del fattore di potenza sta diventando sempre di più un argomento importante, per l extra carico di potenza che si pone sulla rete di alimentazione e per la distorsione che si causa all onda sinusoidale. Sono coinvolte due componenti della potenza che non producono lavoro: displacement power factor (al quale ci si riferisce con KVAR o Cos Φ) e harmonic power factor PF come si vede dal diagramma vettoriale a sinistra. Sono in corso di introduzione disposizioni più restrittive per l allacciamento di apparecchiature elettriche alla rete di distribuzione ed è responsabilità dell industria garantire che i limiti per le armoniche vengano rispettati. Questo documento fornisce dettagli relativi a una tecnica che utilizza filtri passivi. Questa tecnica può essere applicata a inverter a frequenza variabile che sono dotati di un convertitore a sei impulsi per fornire la tensione DC. I filtri vengono specificatamente progettati per ogni applicazione e i componenti vengono selezionati per ridurre gli ordini delle armoniche che risultano essere particolarmente problematiche. Introduzione I filtri di assorbimento armoniche vengono utilizzati nelle applicazioni industriali, unitamente a inverter a frequenza variabile equipaggiati con convertitori a sei impulsi, quando si è in presenza di un carico pressoché prevedibile, come ad esempio scale mobili, ascensori, gru, UPS e macchine per saldare. I componenti dei filtri sono accordati in modo tale da assorbire solamente le armoniche più problematiche e offrire impedenza molto bassa a tutte le altre frequenze. Per questo motivo hanno perdite basse. Sono essenzialmente filtri passivi basati sul collegamento serie/parallelo di induttori e condensatori. Vengono collegati alla linea di potenza lato ingresso di un inverter. A pieno carico la distorsione armonica totale può essere ridotta fino al valore del 5%. Vi sono inoltre ulteriori vantaggi che possono essere ottenuti con l utilizzo dei filtri di assorbimento armoniche: Eliminazione dei disturbi dovuti alle commutazioni Riduzione del consumo di energia Maggior durata di esercizio dell inverter e del motore Miglioramento della power quality Miglioramento del displacement power factor (CosΦ) Migioramento dell harmonic power factor Un singolo filtro di assorbimento armoniche può essere utilizzato con più inverter a patto che gli inverter partano e si arrestino simultaneamente e non in sequenza. 1
4 Esempio di applicazione La figura mostra una tipica scala mobile azionata da un motore, che viene utilizzata negli edifici pubblici. I componenti del filtro REO di assorbimento armoniche, vengono selezionati dal team di progetto REO dopo aver sottoposto a prova il sistema inverter più motore e dopo aver ricavato le misure dello spettro delle armoniche fino alla quarantesima. Il filtro è stato poi progettato per ridurre le armoniche in accordo con la direttiva ascensori 95/16/CE che stabilisce che un costruttore può applicare le norme armonizzate al fine di soddisfare i requisiti essenziali delle direttive EMC: EN 12016:2004 Immunità EN 12015:2004 Emissioni (che includono tabelle per i limiti RFI e di distorsione armonica) E stato importante aver potuto inserire il filtro nello spazio disponibile adiacente al motore sotto il pavimento e ciò è stato ottenuto costruendo induttanze a basso profilo. Limiti di distorsione armonica La norma EN richiama la norma IEC/TR per i metodi di prova 2
5 Risultati Spettro delle armoniche senza alcun filtro inserito h5 = A h7 = A h11 = A h17 = A THDI = 79.78% PWHD = 26.61% Spettro delle armoniche con un filtro REO di assorbimento armoniche (HAF) inserito h5 = A h7 = A h11 = A h17 = A THDI = 13.80% 3
6 Dettagli relativi all installazione Il filtro REO di assorbimento armoniche comprende due induttanze e tre condensatori. In questo caso le dimensioni del nucleo laminato sono state scelte per dare un altezza ridotta in modo tale da poter inserire l intero complesso del filtro all interno del vano del pavimento adiacente al motore e alla trasmissione. Altre applicazioni I filtri di assorbimento armoniche possono essere utilizzati con carichi elettrici che hanno distorsione armonica costante e prevedibile con una o due frequenze armoniche predominanti come ad esempio la quinta e la settima (250 Hz e 350 Hz). 4
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8 REO World-wide Contacts REO ELEKTRONIK AG Brühler Strasse 100 D Solingen Brühler Strasse 100 D Solingen Setzermann Medical Division IBK Drives Division Test and Power Quality Division Train Technologies Nieke Division Centre of Competence REO ELEKTRONIK AG Schuldholzinger Weg 7 D Pfarrkirchen Holzhausener Strasse 52 D Kyritz Brühler Strasse 100 D Solingen Erasmusstrasse 14 D Berlin Im Halbiacker 5a CH-8352 Räterschen REO (UK) Ltd. Units 2-4 Callow Hill Road Craven Arms Shropshire SY7 8NT REO Engineering Services Parc d`activités HERACLES Chaussée de Charleroi 91 bat 5 B-6060 Gilly (Charleroi) REO VARIAC S.A.R.L. ZAC Du Clos aux Pois 1 6/8 rue de la Closerie-LISSES F Evry Cédex REO ITALIA S.r.l. Via Treponti, 29 I Rezzato (BS) REO CROMA Sp.zo.o. ul. Pozaryskiego 28, bud 20 PL Warszawa REO-USA, Inc North Post Road, Suite #132 USA-Indianapolis, IN REO-ESPAÑA 2002 S.A. REO Shanghai Inductive Components Co., Ltd. Moscow Representative Office NEEL REO SYSTEMS PVT.LTD. C/Manuel Ventura i Campeny 21B local 9 E Vilassar de Dalt (Barcelona) No. 536 ShangFeng Road, Pudong, Shanghai, China Vienna House ul. Petrovka Moskau 406 Saphire Arcade 42, M.G. Road Ghatkopar (E), Mumbai Tel. +49 (0) Fax +49 (0) main@reo.de Tel. +49 (0) Fax +49 (0) main@reo.de Tel. +49 (0) Fax +49 (0) setzermann@reo.de Tel. +49 (0) Fax +49 (0) ibk@reo.de Tel. +49 (0) Fax +49 (0) main@reo.de Tel. +49 (0) Fax +49 (0) mail@nieke.com Tel. +41 (0) Fax +41 (0) info@reo.ch Tel. +44 (0) Fax +44 (0) main@reo.co.uk Tel. +32 (0) Fax +32 (0) reoes@skynet.be Tel. +33 (0) Fax +33 (0) reovariac@reo.fr Tel Fax info@reoitalia.it Tel. +48 (0) Fax +48 (0) croma@croma.com.pl Tel. +1 (0) Fax +1 (0) main@reo-usa.com Tel. +34 (0) Fax +34 (0) info@reospain.com Tel. +86 (0) Fax +86 (0) info@reo.cn Tel. +7 (0) Fax +7 (0) main@reo.de Tel. +91 (0) Fax +91 (0) info@neel.in
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