Problema Armoniche

[nmanif]

ciao a tutti,

ho un problema di armoniche nella mia fabbrica che mi da parecchi fastidi.

queste armoniche vengono soprattutto date dai vari inverter montati sulle macchine i quali hanno i loro filtri ma non riescono ad attenuare più di tanto le armoniche.

scorrendo nel web ho letto di inverter con igbt in ingresso al posto del ponte raddrizzatore che danno una distorsione armonica del 4-6% anziche 30% dei normali inverter.

la mia domanda è: quali inverter montano questa tecnologia?

quanto costano? sono solo per grandi potenze o anche per le normali?

mi sapreste dare qualche link? grazie

[Mario Maggi]

Caro nmanif,

hai a portata delle soluzioni molto piu' semplici della sostituzione degli inverter, usando dei filtri armoniche del tipo passivo non-tuned (non risonanti). Con questi puoi abbattere le armoniche di corrente sotto il 10%

I filtri montati di solito con gli inverter non filtrano le armoniche ma solo le RFI (Radio Frequency Interference).

inverter con igbt in ingresso al posto del ponte raddrizzatore che danno una distorsione armonica del 4-6%

Attenzione, questo valore non e' assoluto ma dipende dall'impedenza dell'impianto a monte.

quali inverter montano questa tecnologia

Pochi, in quanto di fatto si tratta di due inverter affacciati specularmente con il bus DC in comune, ma quello verso rete deve avere degli IGBT che resistano ai transitori di linea provenienti dalla rete, che sono ben piu' pericolosi di quelli provenienti da un motore.

quanto costano?

Come costo di acquisto, logicamente dovrebbe essere un po' piu' del doppio di un inverter normale.

sono solo per grandi potenze o anche per le normali?

Sono piu' diffusi quelli di grossa taglia, ma si possono realizzare anche di piccole dimensioni. Inghippo: la rete di alimentazione ha una certa impedenza, i diodi grossi di un inverter grosso sono piu' robusti, i diodi piccoli di un inverter piccolo sono piu' delicati. E' anche possibile usare un solo convertitore con AFE (Active Front End) di potenza pari alla somma di tanti inverter piu' piccoli.

mi sapreste dare qualche link?

Si, te li mando in privato.

Esiste anche la soluzione del filtro attivo, se spieghi la tua situazione in dettaglio ti posso dare una mano ad abbattere almeno il 60...70% delle armoniche che ti fanno spendere soldi anche in bolletta ENEL.

Ciao

Mario

Modificato: 22 ottobre 2004 da NULL

[nmanif]

caro mario

il mio problema in specifica è questo:

in ditta ho vari filatoi ma 3 di questi montano inverter keb da 80KVA con corrente di uscita nominale di 110A.

premetto che le correnti sul motore a regime massimo sono 80-90A.

succede però che spesso e volentieri questi si brucino ossia mi esplodano gli IGBT finali.

i tecnici keb m'hanno detto che c'è la possibilità che siano le armoniche.

siccome i materia non sono tanto ferrato ho preso la mia bella pinza amperometrica che mi legge anche le armoniche e ho visto all'ingresso dell'inverter una distorsione in corrente del 67% mentre in tensione del 7-8%.

ora mi sorgono però due domande:

1 la differenza tra armoniche di tensione e di corrente?

2 ma non sono gli inverter a causare problemi alla linea?

ciao e grazie.

[nmanif]

caro mario

vorrei inoltre sapere se mi può essere utile la PWM degli inverter per le armoniche.

ciao

[Mario Maggi]

Caro nmanif,

che spesso e volentieri questi si brucino ossia mi esplodano gli IGBT finali.

i tecnici keb m'hanno detto che c'è la possibilità che siano le armoniche.

Forse hai capito male .... o forse la situazione e' veramente critica.

1 la differenza tra armoniche di tensione e di corrente?

Se misuri la corrente, puoi trovare la presenza di armoniche.

Se misuri la corrente, puoi trovare la presenza di armoniche.

Le due cose sono correlate, ma c'e' di mezzo l'impedenza. Un generatore di armoniche da 100 A nominali che genera il 30% di armoniche di corrente, puo':

- dare una distorsione armonica di tensione per esempio del 10% su rete ad alta impedenza

oppure

- dare una distorsione armonica di tensione per esempio del 2% su rete a bassa impedenza.

ma non sono gli inverter a causare problemi alla linea?

Di solito si, ma non e' detto. Potrebbe essere un "vicino di casa" che inquina l'arrivo linea ENEL.

Le armoniche sono come una malattia infettiva, si diffondono anche oltre i limiti, e devono essere "abbattute" il piu' vicino possibile al focolaio inquinante.

se mi può essere utile la PWM degli inverter per le armoniche.

Non ho capito la domanda. Puoi rigirarla?

Ciao

Mario

[nmanif]

Forse hai capito male .... o forse la situazione e' veramente critica.

no! hai capito giusto.

Non ho capito la domanda. Puoi rigirarla?

c'è un'opzione negli inverter che si chiama PWM (pulse width modulation) che praticamente, come specificato dal produttore, dovrebbe ridurre la presenza di armoniche anche se penso però sia sul carico.

dare una distorsione armonica di tensione per esempio del 10% su rete ad alta impedenza

cosa intendi per rete ad alta impedenza che non riesco a capire?

comunque la mia lettura ante filtro rfi dell'inverter è per la corrente:

thd 65%

h1 100% 29.7A

h3 3.0% 0.8A

h5 56.0% 16.4A

h7 30.0% 9.2A

h11 8.4% 2.4A

h13 12.0% 3.5A

h17 2.3% 0.7A

h19 4.3% 1.3A

h23 3.0% 0.8A

comunque onde aver sbagliato qualcosa, nei prossimi giorni dovrebbe arrivare il tecnico della ICAR per le misurazioni delle armoniche anche perchè ho avuto problemi con un trafo in resina da 1250Kw che nel giro di un anno m'è strinato per 2 volte.

grazie molte mario.

ciao.

[Mario Maggi]

Caro nmanif,

prendo atto che la situazione e' critica. Se si e' guastato il trafo in resina, e' probabile che il contenuto armonico sia sostanzioso e inaccettabile. Quanto costa un fermo fabbrica per trafo inefficiente?

dovrebbe ridurre la presenza di armoniche anche se penso però sia sul carico

Esatto, la modifica della "carrier frequency" del PWM non ha la minima influenza sulle armoniche di rete, a meno che i condensatori elettrolitici dell'inverter non siano inefficaci. Se te l'ha detto un tecnico, gli posso spiegare volentieri un punto di vista diverso.

cosa intendi per rete ad alta impedenza che non riesco a capire?

Consumi per esempio 2 MVA. Se la rete ENEL dove sei collegato e' destinata a pochi utilizzatori, mettiamo che sia da 5 MVA, le armoniche di corrente prodotte dai tuoi inverter sporcano "molto" in tensione.

Consumi sempre 2 MVA. Se la rete ENEL e' condivisa fra tanti utenti, mettiamo che la rete sia da 50 MVA, le tue armoniche di corrente sporcano "poco" in tensione. La rete di potenza minore ha impedenza piu' alta.

Se vuoi guadagnare tempo, cerca chi ha esperienza nei filtri per armoniche e dimentica i filtri generici che per le armoniche sono inefficaci. Se opti per i filtri risonanti, rischi di avere la fabbrica che mediamente funziona bene, domani ti cambiano la linea ENEL di arrivo e la fabbrica risuona su certe frequenze.

Attenzione alla misura delle armoniche ..... non farti abbagliare! Probabilmente il fatto di fare le misure ha poca utilita' pratica, dato che si sa gia' benissimo da dove vengono e come abbatterle. Semmai, dopo aver preso i primi provvedimenti grossolani, si potra' fare una campagna di misura accurata per rilevare altre ottimizzazioni possibili.

Ti giro il concetto: hai un buco nel tetto e ci piove dentro. Prima di misurare l'umidita' e pensare all'essiccazione, metti una toppa sul tetto! Spero di aver reso l'idea.

Un'ultima osservazione. Dato che sei in ambiente tessile, sai benissimo che il costo dell'energia incide non poco sul costo del prodotto finito, e che fa perdere in competitivita' - soprattutto ora che il petrolio ha raggiunto il record. L'abbattimento armonico fa ridurre il consumo energetico vero, quello misurato del contatore.

Se sommi il costo dei fermi per guasto al costo dell'energia oggi sprecata, vedi che l'aggiunta di filtri per armoniche e' quanto mai utile, soprattutto su impianti che funzionano 24ore/24.

Ciao

Mario

Modificato: 23 ottobre 2004 da Mario Maggi

[nmanif]

un'ultima cosa.

visto che in fabbrica rilevo il mio 0.95 di cosphi,che è accettabile per l'Enel

non mi spiego come queste armoniche incidano sui costi dell'energia con questo valore?

grazie molte per le delucidazioni mario.

comunque penso anch'io che il tecnico mi dirà di sostituire il mio rifasamento con uno di tipo attivo visto che oramai quello che c'è ha parecchi anni e una volta inverter non se ne usavano.

ciao.

[Mario Maggi]

Caro nmanif,

la potenza attiva e la potenza reattiva di solito vengono considerate alla frequenza di rete.

Si considera il cosFi elevato come un indice di bonta' e di scarso sfasamento.

Quando ci sono molte armoniche il gioco cambia. Non esistendo piu' la sinusoide di corrente ne' la sinusoide di tensione, non e' facile capire dove sarebbe stato il culmine delle sinusoidi se non ci fossero state le armoniche.

Gli strumenti nati solo per misurare il 50 Hz sinusoidale spesso vanno in crisi, e puoi misurare di tutto e di piu'.

Le armoniche sono vere correnti - attive e reattive - che "pulsano" tra generatore e carico, a meno che qualche filtro non le attenui (non si eliminano praticamente mai). Attenzione: il generatore non e' detto che sia a monte, potrebbe essere a valle. Un inverter genera, e la cabina ENEL e' il carico. Questa corrente vera rispetta la legge di Ohm e l'effetto Joule, quindi scalda pe lo meno i cavi, che aumentano la loro resistenza e richiedono quindi piu' potenza a monte per avere la stessa potenza a valle. Ricordo che le correnti a diverse frequenze che percorrono lo stesso conduttore, in un certo istante possono avere anche un valore istantaneo molto piu' elevato della corrente nominale (per esempio, quando le armoniche dispari sono in fase con la fondamentale). In questa situazione, poiche' le perdite sono proporzionali al quadrato della corrente istantanea, e' facile avere perdite anche sostanziose.

Dato che lavori in una filatura, le tue armoniche sono abbastanza stabili. Il buon consulente disinteressato consiglia il filtro attivo - piu' costoso - solo quando le armoniche sono continuamente variabili e non ci sono sistemi piu' semplici per farlo.

Un'altra considerazione: mi sembra di aver capito che il tuo rifasamento e' centralizzato. Ti sconsiglio di sostituire il rifasamento con un filtro attivo centralizzato.

Ciao

Mario

Modificato: 23 ottobre 2004 da Mario Maggi

[nmanif]

grazie enorme per la tua pazienza.

ciao.