Distorsione Armonica (3)

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Distorsione Armonica (3)"

Tommaso Colella
6 anni fa
Visualizzazioni

1 Distorsione Armonica (3)

2 1) Effetti correlati alla distorsione armonica Dalla definizione di THD: pf true P P VrmsIrms THDV THDI V1, rms I1, rms In presenza di una ridotta distorsione di tensione, si ha: pf true P pf 2 disp V 2 1, rms I1, rms THDI THDI In altre parole, in presenza di armoniche il pf true (capacità di trasferire potenza attiva senza impegnare troppo il sistema a monte) è sempre inferiore al pf disp (ovvero quanto appare alla fondamentale)

3 pf pf true disp

4 2) Effetti correlati alla distorsione armonica Aumento delle perdite di potenza attiva: Nei conduttori: per effetto pelle, aumentano anche a pari I rms i A pari I rms,1, aumentano per la presenza dei termini armonici R i I 2 i Nel ferro: aumentano particolarmente le perdite per isteresi ( cicli/s) 2 2 i rms,i eq rms Conseguente riduzione della massima potenza attiva sopportabile dai componenti del sistema ( derating ) RI R I

5 3) Effetti correlati alla distorsione armonica Nei sistemi elettrici BT, si ipotizza generalmente che i carichi alimentati siano equilibrati o che comunque il loro grado di squilibrio sia modesto; di conseguenza la corrente che attraversa il conduttore neutro è in teoria nulla, in pratica molto modesta. Ciò ha come conseguenza che il conduttore di neutro risulta spesso sottodimensionato rispetto ai conduttori di fase. L eventuale presenza di armoniche può portare ad uno stato di funzionamento del sistema completamente diverso. Limitandoci per semplicità alla sola presenza della 3 a armonica di corrente (in ciascuna delle 3 correnti di fase) e ricordando che in caso di uguaglianza delle 3 forme d onda di corrente le 3 componenti di 3 a armonica sono di sequenza omopolare (quindi tra loro in fase), il conduttore di neutro viene attraversato da una corrente di 3 a armonica pari a 3 volte la corrente di 3 a armonica di ciascuna fase.

6 Esempio: supponiamo di avere una componente di 3 a armonica pari al 30% della fondamentale; la corrente nel conduttore di neutro sarà: I I Neff Feff Con una componente di 3 a armonica pari invece al 70% della fondamentale, la corrente nel conduttore di neutro diventa: I I Neff Feff Si capisce quindi come la corrente di 3 a armonica possa creare problemi di adeguatezza del neutro in termini di portata di corrente (oltre che di perdite di potenza attiva e di c.d.t.).

7 4) Effetti correlati alla distorsione armonica Fenomeno 1: Le armoniche di tensione, anche se di entità modesta, possono portare a tensioni di picco anche decisamente superiori a quelle corrispondenti alla tensione nominale di rete La condizione peggiore è ovviamente quella in cui le armoniche hanno tutte la stessa fase della fondamentale. Questo fenomeno può portare al superamento della rigidità dielettrica dell isolante del condensatore.

10 Fenomeno 2: consideriamo adesso le armoniche di corrente assorbite dal condensatore: i y v ( k C) v k k k 0 k Anche assumendo che v k scenda rapidamente all aumentare dell ordine di armonica, il fattore moltiplicatore k fa sì che le correnti armoniche assorbite dal condensatore si possano mantenere sostenute anche per k elevati. Questo fenomeno può portare ad un aumento anche consistente della temperatura di connessioni, terminali e piastre (e, per vicinanza, del dielettrico), con riduzione della capability ma soprattutto della rigidità dielettrica si amplifica il fenomeno 1.

11 5) Effetti correlati alla distorsione armonica Possibili risonanze parallelo sui condensatori di rifasamento. L cc Xcc Crif

12 Circuito utilizzabile per lo studio delle frequenze di risonanza del sistema, in presenza dei condensatori di rifasamento (risonanza parallelo): L cc Xcc Crif

13 Se la frequenza di risonanza del circuito è molto vicina a quella di una armonica assorbita dal carico, a tale frequenza il circuito presenta una impedenza elevatissima e quindi v k può essere molto elevata anche in corrispondenza di una i k contenuta f ris 1 2 L C cc rif Ricordando che: X f L cc,1 2 n cc Y 2 f C rif n rif e moltiplicando e dividendo per il quadrato della tensione nominale: 1 1 Pcc f f f Q ris 2 n n Xcc Yrif U X n cc 2 2 U 2 2 n Yrif f U n Un n rif

14 Anche se le correnti armoniche originarie sono piccole, la tensione all armonica di risonanza può essere anche molto elevata Il THD V cresce conseguentemente! Questo fenomeno (condensatore di rifasamento come elemento di amplificazione della distorsione armonica) non è disgiunto dai due fenomeni precedenti, in cui i condensatori sono vittima delle distorsioni In altre parole, i condensatori di rifasamento mal accordati con la P cc della rete diventano al contempo concause e vittime della distorsione armonica. In generale, più è elevata la P cc nella sezione di rete di interesse, maggiore è la frequenza di risonanza. Poiché in generale all aumentare della frequenza si riduce il modulo dell armonica di corrente, ne consegue che quanto più elevata è la P cc nella sezione di rete di interesse tanto minore è l effetto dell eventuale risonanza.

15 5 7

16 Non sempre si conosce la P cc nella sezione di rete di interesse. In tale evenienza si può fare riferimento alla P n-tras del trasformatore immediatamente a monte. In tal caso si può scrivere: U U P Pcc 3Un Icc 3Un 3 2 n n ntras 2 X U n v cc cc p. u. xcc Pn tras

17 6) Effetti correlati alla distorsione armonica Ulteriori effetti indesiderati correlati alla distorsione armonica sono i seguenti: Aumento delle problematiche di compatibilità e.m. della rete, con maggior probabilità di malfunzionamenti di alcune apparecchiature ad essa collegate (strumentazione di misura, contabilizzazioni e protezioni, protezioni elettroniche, interferenze con sistemi di TLC). Presenza in rete di correnti di 5 a armonica, che interferiscono con i motori asincroni (si ricorda che tale armonica è di sequenza inversa e come tale induce nei motori sia una coppia costante contro-rotante che una vibrazione a 300Hz per interazione con la fondamentale).

Documenti analoghi

LE ARMONICHE ORIGINI DELLE ARMONICHE EFFETTI DELLE ARMONICHE RIDUZIONE DELLE ARMONICHE FILTRI ANTIARMONICHE COMPENSATORI ATTIVI DI ARMONICHE A.

LE ARMONICHE ORIGINI DELLE ARMONICHE EFFETTI DELLE ARMONICHE RIDUZIONE DELLE ARMONICHE FILTRI ANTIARMONICHE COMPENSATORI ATTIVI DI ARMONICHE A.1 ORIGINI DELLE ARMONICHE Le armoniche sono correnti o tensioni