Dimensionamento Cavi Motore-Inverter E Filtro Sinusoidale.

[Titanus]

Buongiorno a tutti.
Avrei una domanda da porvi.
Devo dimensionare il cavo di potenza per l'alimentazione di un motore asincrono trifase da 75kW 400V-50Hz.
L'applicazione in oggetto prevede un inverter da installare in un apposito locale distante circa 400metri dal motore.
Vista la notevole lunghezza il fornitore ha consigliato l'installazione di un quadro inverter completo di filtro sinusoidale in uscita che permetterà di avere lunghezze di cavo motore fino a 1000 metri non schermato.
Il mio dubbio riguarda il dimensionamento del cavo di alimentazione, in particolare:
1. devo considerare il 4% di caduta ai morsetti del motore a partire dall'inverter?
2. il filtro sinusoidale come si comporta in relazione alla caduta di tensione totale (devo considerare una caduta addizionale dovuta alla sua presenza)?
3. se la risposta alla 2. è affermativa, quali parametri devo considerare per il calcolo della caduta di tensione sul filtro visto che il fornitore non me lo indica?

Grazie anticipatamente

[Livio Orsini]

In teoria, se il filtro è di buona qualità, la cdt è trascurabile perchè non dovrebbe dare attenuazioni significative in banda chiara.

Il 4% di cdt significa partire con 400 V (ammesso che si riesca ad ottenerli dall'inverter) e arrivare con 384 V che sarebbe una tensione ampliamente entro i margini di tolleranza.

Se si tende al alvorare sempre a piena coppia e l'inverter è scalare (V/f) si può alzare leggermete la pendenza della retta facendo, per esempio, V = 400 V e f=49Hz, in questo modo si andrebbe a compensare la leggera perdita di coppia dovuta alla cdt.

Comunque la fornitura ENEL, per contratto, può scendere sino a 360V, mentre per legge è ammesso anche un valore di 340 V (corrisponde al veccho 380V -10%).

Modificato: 12 maggio 2015 da Livio Orsini

[Titanus]

Grazie per la sollecita risposta.

La mia applicazione riguarda la regolazione di velocità di una pompa sommersa in ambiente industriale, al fine di regolare la portata del fluido in funzione delle esigenze del cliente.

Il dubbio mi è venuto perchè il costruttore del filtro sinusoidale (a corredo dell'inverter e già acquistato) attenziona il fatto che "..bisogna prendere in considerazione la caduta di tensione addizionale del filtro sinusoidale nel dimensionamento del cavo elettrico..." e a tal proposito indica che i filtri di sua produzione hanno una impedenza di 8÷10% alla tensione, frequenza e corrente nominale mentre, altri costruttori, mi forniscono la caduta addizionale del filtro.

Grazie anticipatamente

[Livio Orsini]

Forse c'è un errore nel manuale 10% di che cosa? Probabilmente intendevano scrivere: "cdt pari al 10% della tensione nominale alla frequenza nominale ecorrente nominale".

Se è così mi sembra una perdita di inserzione un po' alta per un filtro di questo tipo, significa che hanno previlegiato la parte induttiva su quella capacitiva (costi).

QUesto dato disturba un poco l'applicazione perchè va a ridurre la coppia proprio quando se ne avrebbe maggiormente bisogno.

Significa che puoi lavorare, teoricamente, a coppia costante solo sino 45Hz, poi lavori solo a potenza costante. peccato perchè la pompa al crescere della velocità abbisogna di coppia maggiore.

[Titanus]

Buongiorno,

oggi ho appena ricevuto la comunicazione da parte del costruttore del filtro sinusoidale il quale mi ha confermato che, come lei ha intuito, la caduta di tensione addizionale è di circa il 10% della tensione nominale.

Quindi, tornando al mio dubbio iniziale, il cavo di potenza che dall'inverter va al motore con quale cdt lo devo dimensionare per non essere attaccabile a livello teorico dal mio cliente?

Grazie e buona giornata

[Livio Orsini]

Il cavo non può avere resistenza zero. Puoi mettere come base di calcolo una cdt del 2% invece che del 4%, ma la parte del leone la fa sempre il filtro.

[Titanus]

Infatti,

per avere una cdt inferiore al 4% sul cavo dovrei usare una sezione da 70mm², mentre per avere una cdt inferiore al 2% sempre sul cavo dovrei usare una sezione da 150mm².

Quindi la cdt totale (cavo + filtro) nel primo caso sarebbe del 14% e nel secondo caso del 12 % (con forte aumento dei costi).

[Livio Orsini]

Questa è una tua scelta.

Devi verificare le caratteristiche della pompa. Quanta coppia richiede per poter raggiungere la pressione di esercizio a 50Hz? Quale è il valore di coppia nominale del tuo motore?

in base a questi dati verifichi se questi valori sono compatibili con il calo di coppia dovuto al regime di potenza costante.

Tieni comunque presente che, teoricamente, potresti avere solo 360 V all'ingresso dell'inverter da cui la tensione di uscita prima, del filtro sarebbe pressocchè identica.

Se fai un'analisi di caso pessimo titroveresti a lavore in condizioni ancora più sfavolrevoli.

C'è da augurarsi che la pompa e, soprattutto il motore, non siano stati dimensionati al limite ma abbiano un minimo di margine.

Inoltre ti auguro che anche l'inverter sia stato dimensionato in base alla corrente di targa del motore e non in base alla sua potenza.

[Titanus]

Buongiorno,

adesso mi servirebbe un altro chiarimento.

Nel datasheet dell'inverter viene consigliato l'utilizzo del cavo di comando schermato (da quadro inverter a quadro di controllo locale) per i pulsanti di marcia, arresto e segnalazioni varie (il datasheet considera sempre il caso SENZA filtro sinusoidale). In presenza di filtri sinusoidali devo continuare ad utilizzare questa tipologia di cavo oppure posso utilizzare un cavo di comando isolato in HEPR di qualità G7?

Saluti

[Livio Orsini]

Usando cavo schermato per i comandi la maggiorazione di spesa non è rilevante, in compenso fai il lavoro a regola d'arte.

Pensa se ti dovessi accorgere dopo che devi ssotituire i cavi!

Avere un filtro sinusoidale in uscita elimina i disturbi che emetterebbe la linea di alimentazione del motore, ma i disturbi generati localmente dall'inverter ci sono ancora tutti, speculare sul cavo non schermato per i comandi è u rischio che non vale la pena correre.

Usa cavi intrecciati e schermati di buona qualità (Belden ad esempio), ammara lo schermo su una barra titerra in prossimità dell'inveter usando gli appositi collarini. Evita assolutamente la metodologia del pezzo di calza intrecciato, quello che normalmente si definisce codino ("pig tail") e tieni i fili che fuori escono dalo schermo di lunghezza minima indispensabile al collegamento alla morsettiera; dovrebbero essere tesi, l'eventuale "ricchezza" la si fa con tutto il cavo.

[Titanus]

Buongiorno,

come consigliato dal fornitore del filtro sinusoidale utilizzerò un cavo di alimentazione non schermato isolato in HEPR di qualità G7 e, come suggerito da Lei, utilizzerò un cavo di comando intrecciato e schermato Belden o tipo FG7OH2R.

Grazie ancora per la sollecità risposta.

Saluti

Modificato: 19 maggio 2015 da Titanus