www.icar.com - sales@icar.com Presentazione ICAR Scelta del rifasamento in presenza di armoniche in corrente e/o in tensione www.icar.com - sales@icar.com

Cosa sono le armoniche L’ente fornitore dell’energia elettrica “garantisce” che la tensione ai morsetti di allacciamento è “perfettamente sinusoidale”: se i carichi dell’impianto sono lineari, anche la corrente che fluisce nell’impianto sarà sinusoidale Tensione sinusoidale Carichi lineari Corrente sinusoidale

Cosa sono le armoniche Se i carichi dell’impianto non sono lineari, la corrente che fluisce nell’impianto non sarà sinusoidale Tensione sinusoidale Carichi non lineari Corrente non sinusoidale

Cosa sono le armoniche Una corrente distorta non si può analizzare con la matematica standard, per capire cosa succede in un impianto dove circola una corrente distorta, bisogna scomporla in tante sinusoidi. = + +… I(50Hz) I(250Hz) Ieff Il contenuto armonico di una corrente (o di una tensione) viene sintetizzato con un indicatore numerico: il THD

= + Cosa sono le armoniche Corrente distorta (50Hz): 55A Fondamentale (50Hz): 50A 5a armonica (250Hz): 17A 6a armonica (300Hz): 12A 11a armonica (550Hz): 7A

Per capirci Colore richiesto = + + 15% 75% 10%

Cos’è il THD Il THD% è un indicatore “sintetico” della situazione di armonicità di una grandezza sinusoidale distorta ∑ ∞ ( ) In2 n=2 Valore efficace di tutte le armoniche THD%= ovvero I1 Valore efficace della fondamentale Per le definizioni degli altri indicatori di PQ, e per una trattazione sistematica.

Limiti del THD THD= 31,6% THD= 30,4%

IC IR U THD e terminologia del rifasamento I condensatori hanno associato un dato di THDI% massimo in termini di corrente che li percorre: spesso è indicato come THDIC% I costruttori di rifasamento esprimono anche il dato di THD% massimo della corrente di impianto che il condensatore può sopportare: spesso è indicato come THDIR% IC IR U

IC IR U THD e terminologia del rifasamento Che relazione c’è tra THDIC e THDIR? Non è esprimibile con una relazione matematica valida per tutti gli impianti, i costruttori di rifasamento si basano sulla loro esperienza (e sulla propensione al rischio) per esprimere il THDIR di un determinato condensatore, una volta stabilito (in laboratorio) il suo THDIC Regola generale: per confrontare due condensatori di costruttori differenti, bisogna paragonare i THDIC e non i THDIR IC IR U

Criteri di scelta in funzione del THD Affidarsi alle indicazioni dei costruttori, che valutano il rischio di risonanza tra trasformatore e rifasatore QC= potenza in kvar della batteria dei condensatori AT= potenza apparente del trasformatore MT/BT che alimenta l’impianto

Soluzioni tecniche sui rifasatori di grande potenza (MULTImatic) E’ importante avere la soluzione sotto controllo, misurando in dettaglio i parametri elettrici ed in particolare il THDI, il THDV e le singole armoniche.

Soluzioni tecniche sui rifasatori di grande potenza detuned (MULTImatic) + Modulo MCP5 Nei quadri detuned ICAR tiene sotto controllo le correnti armoniche che entrano nel quadro, per verificare la corretta efficacia del sistema detuning.

Soluzioni tecniche sui rifasatori di grande potenza detuned (MULTImatic) quadro

Cause ed effetti delle armoniche Tipiche sorgenti armoniche (cause) - trasformatori in saturazione, forni ad arco, saldatrici, computer, UPS, inverter, soft starter, convertitori statici di potenza, impianti galvanici, lampade fluorescenti… - i condensatori non generano armoniche, possono però amplificarle Effetti delle armoniche - surriscaldamenti ed invecchiamenti precoci (trasformatori, cavi, barre, condensatori) - vibrazioni (trasformatori, motori) - interventi intempestivi (interruttori, fusibili) - malfunzionamenti (variatori di velocità, raddrizzatori) - produzione non negli standard qualitativi - scoppio di condensatori

Quale rifasatore scegliere (bt): in funzione di armoniche e risonanza Se l’impianto non ha problemi di armoniche, ovvero THDi< 10% si può scegliere un rifasatore con condensatori standard (Un= 415V) Se l’impianto ha problemi di armoniche, ma non c’è rischio di risonanza, meglio scegliere un rifasatore con condensatori rinforzati (Un= 460V, oppure Un= 550V)* Se l’impianto ha gravi problemi di armoniche e/o rischio di risonanza, meglio scegliere un rifasatore con condensatori e induttanze di blocco (“rifasatore sbarrato”). Attenzione alle armoniche in tensione. * (scelta da fare anche per applicazioni con rischio di sovratensione a frequenza di rete, ad esempio rifasamento di generatori asincroni)

Definizioni e normativa relativa al THDV Il THDV massimo indicato dalla norma CEI EN50160 è l’8%: il fornitore dell’energia “è a norma” se fornisce una tensione con THD uguale o minore di quello indicato. In realtà l’8% è un valore elevato, e può creare notevoli disturbi alle apparecchiature in campo. Per i rifasatori detuned, viene dichiarato il massimo THDV che l’apparecchiatura può sopportare pena un funzionamento anomalo (saturazione delle reattanze).

Cause di presenza del THDV Il THDV, essendo un parametro della tensione, può essere presente come caratteristica dell’energia fornita: in tal caso si troverà già misurando la tensione del punto di allaccio. In tal caso la causa è da imputare alle caratteristiche della rete del fornitore di energia, oppure alla presenza di uno o più impianti inquinanti sulla linea MT che alimenta l’impianto in questione: le correnti armoniche causano una cdt di linea con inevitabili componenti armoniche. Soluzione: dialogare con il fornitore dell’energia NB: il THDV potrebbe essere causato o concausato, indirettamente, dall’impianto stesso che poi lo subisce, se ha al suo interno grossi carichi inquinanti (in corrente). Soluzione: installare filtri attivi TA del rifasatore Utenze lineari Rifasamento Utenze non lineari

Cause di presenza del THDV Se la tensione del punto di allaccio è sinusoidale e non affetta da THDV, ma si ha tale problema a valle del trafo, la causa è nell’impianto utente: il trafo MT/BT in saturazione, e/o con caratteristiche costruttive inadeguate a sopportare le correnti armoniche causate dalle utenze dell’impianto stesso. Soluzioni: - rifasare meglio l’impianto - cambiare il trafo - installare filtri attivi TA del rifasatore Utenze lineari Rifasamento Utenze non lineari

Il THDV e il rifasamento Una tensione affetta da eccessivo THDV crea problemi alle reattanze: saturazione e/o ferrorisonanza La reattanza si trova percorsa da una corrente maggiore e si può surriscaldare in modo eccessivo, fino a danneggiarsi. Questo fenomeno (accompagnato da forte ronzio), viene intercettato dal regolatore (max THDV) o dall’MCP5 (MAX Iarm) o dai termocontatti installati nella reattanza, mettendo fuori servizio l’impianto. Per impianti con elevato THDV, scegliere versioni detuned ad hoc, con reattanze speciali.

Quale rifasatore scegliere (bt): situazioni particolari di impianto Per impianti con cicli di lavoro usuranti (cartiere, acciaierie, tutto ciò che funziona 24h/24), è meglio scegliere rifasatori con condensatori in carta bimetallizzata. Vale comunque tutto quanto detto al punto precedente. Se il rifasatore bt deve prelevare le misure dalla MT, deve essere realizzato con un circuito ausiliario apposito.