Inverter E Cavi - possiamo fare il punto?

[nrgproject]

Buonasera a tutti,

leggendo qua e la circa i collegamenti da fare fra INVERTER e MOTORE, nel caso di linee lunghe (oltre 50 metri) e potenze nell'ordine dei 20-33 kW mi si sono confuse le idee.

Le idee chiare sono:

1. deve essere utilizzato cavo schermato, collegato a terra ad ambo le estremità mediante cavo del tipo FG7OH2R + T 0,6/1 kV con terra estrena alla schermatura;

2. possibilmente devono essere utilizzate delle induttanza motore (collegate a quale estremità del cavo?)

3. possibilmente devono essere utilizzate induttanza in ingresso all'inveter o dei filtri di rete, anche se spesso, un buon inverter è già opportunamente "protetto"

Le idee poco chiare sono:

esiste qualche documentazione di carattere teorico che descriva ed analizzi il problema in modo scientifico e che descriva i fenomeni dannosi per il motore e per la rete al quale è collegato? delle volte è frustrante e poco efficace giustificare certi investimenti solo con il catalogo costruttore in mano.

ma siamo sicuri che si possano fare collegamenti così lunghi tra inverter e motore (nel mio caso ho da coprire 80 m - 33 kW)? Se si quali accorgimenti sono obbligatori.

Cosa accade poi se il cavo, essendo già posato, non è schermato e come si risolve il problema?

Scusate, ma ho tanti dubbi.

[nrgproject]

Aggiungo altre info che mi lasciano perplesso:

in un catalogo di un costruttore apprendo che posso non utilizzare l'induttanza motore se:

1) cavo non schermato: lunghezza <= 200 m

2) cavo schermato: lunghezza <=100m

è penalizzante utilizzare cavo schermato in ragione dell'effetto capacitivo?

il cavo schermato va installato solo per questioni di emissività EMC?

[Livio Orsini]

Le informazioni sui collegamenti (come effettuarli, quale accorgimenti adottare) si ottengono dai manuali degli inverter, a patto che si usino apparecchi di costruttori seri.

I cavi devono esere, attorcigliati tra loro (twistati), e possibilmnete schermati. La schermatura serve per ridurre l'emissione di disturbi elettro magnetici.

Ogni costruttore, degno di questo nome, specifica se sono necessari filtri e/o induttanze per rientrare nelle emissioni previste dalle normative. Ovviamnete le disposizioni cambiano in funzione del tipo di impiego e montaggio.

Nei cavi di collegamento inverter-motore il paramentro prevalente, se di lunghezza non trascurabile, è l'induttanza parassita. La capacità parassita è presente sia tra cavo e cavo, sia tra cavo e massa. Questi parametri parassiti in genere non penalizzano le prestazioni ed in genere sono benefici nei confronti delle emissioni.

[manmauros]

ciao Livio, ciao Nrgproject,

io sono un profano quindi vi chiedo se puo' avere un senso nel tipo di scelta che dovete fare

" modulare " i dati del manuale costruttore con quelli del motore.

Infatti piu' il motore ha buon isolamento piu' potrebbe resistere ai picchi di tensione dovuti alle riflessioni di tensione sui cavi.

ciao !

[nrgproject]

Ogni costruttore, degno di questo nome, specifica se sono necessari filtri e/o induttanze per rientrare nelle emissioni previste dalle normative

quale normativa si applica nel mio caso? Si tratta di una cava.

Contravvenendo alle normative quali rischi si corrono? Sono rischi di carattere tecnico (possibili guasti , malfunzionamenti ...) o di sicurezza?

Credo che in proposito ci sia molta disinformazione in giro. Pochi si preoccupano di rispettare questo genere di normative. Se avessi qualche elemento in più

sarebbe più facile per me spiegare perchè voglio far montare gli inverter in prossimità del motore e non sul quadro generale che dista 80 m dallo stesso.

Non è forse meglio?

I vantaggi a mio avviso sono i seguenti:

1) Poichè si tratta di 40 inverter da montare decentrando l'istallazione non ho la necessità di costruire un armadio di grandi dimensioni;

2) Posso lasciare i cavi esistenti che non sono schermati;

3) Posso comandare gli inverter via bus di campo;

4) Il collegamento Inverter - Motore diventerebbe al massimo di 5 m ed eviterei le induttanze motore;

5) Essendo più lontano dalla cabina MT/BT posso evitare le induttanze di linea;

...

cos ane pensate?

[Mario Maggi]

nrgproject,

adesso ho fretta e non riesco a risponderti, ma per questi ragionamenti partirei dallo stato fisico dei motori e dalle condizioni ambientali nelle vicinanze del motore.

Si tratta di motori nuovi per inverter, o di vecchi motori vari, o ... ?

Che tipo di applicazione (accetta la caduta di tensione transitoria?)

Inverter normali o multi-level?

Ciao

Mario

[nrgproject]

Buongiorno Mario,

anche io adesso non sono in grado di rispondere. Più tardi ne parlo volentieri ...

[Vizzini]

Ciao a tutti,

il libro PAUL CLAYTON R. "COMPATIBILITA' ELETTROMAGNETICA" è più per ingegneri elettronici, tuttavia c'è qualcosa anche su i convertitori switching, insomma spiega la natura dei vari disturbi. Se non ricordo male dall'inverter al motore è meglio utilizzare un toroide per ridurre le emissioni elettromagnetiche (modo comune), mentre a monte dell'inverter è meglio usare delle induttanze per ridurre le armoniche in rete (THD).

Correggetemi se sbaglio

[Livio Orsini]

C'è una normativa EMC. Ogni produttore d'inverter deve sottoporre i suoi prodotti ai test di compatibilità. Ovviamente i test prevedono l'uso del singolo inverter che comanda un singolo motore; quella configurazione detta "wall mounted".

In questa configurazione vengono definiti i filtri a monte (linea) ed a valle (motore) dell'inverter.

Quando si usa la configurazione multi inverter con multimotore in armadio non si ha la certezza che i filtri previsti facciano rientrare il sistema entro le maschere previste dalla normativa. Ci sono casi in cui i filtri possono essere superflui, altri in cui vanno appesantiti.

Al di la delle comuni nozioni di buona progettazione è molto difficile dare delle indicazioni esaustive senza conoscere l'applicazione nei dettagli.

Dai dati che riporti, montare gli inverter nelle immediate vicinanze dei motori quasi certamente è vantaggioso.

Le induttanze di linea sarebbe meglio montarle ugualmente, magari riducendone il valore in mdo da mantenere la cdt totale entro il 4%-5%. Le induttanze di linea hanno anche una funzione di "separazione" degli inverter. Non usando filtri e cavi schermati a valle si avranno disturbi irradiati. Visto il luogo di lavoro potrebbero anche essere ininfluenti, dipende se ci sono apparecchi snesibili e dalle correnti in gioco.

Modificato: 31 gennaio 2008 da Livio Orsini

[nrgproject]

Ok. Credo di aver capito qualcosa.

esistono tre problemi:

1. problema di immunità

2. problemi di emissione

3. problemi dell'azionamento (inverter+motore)

il 1° è una caratteristica "intrinseca" del prodotto (apparecchio). Il costruttore afferma che il proprio prodotto (apparecchio) inserito in un ambiente x è immune e funziona correttamente

il 2° problema dipende dalla configurazione impiantistica adottata (combinazione particolare di apparecchiature di vario tipo ed eventualmente di altri dispositivi che sono assemblati, installati e destinati ad essere utilizzati in modo permanente in un luogo prestabilito);

il 3° problema dipende dalla configurazione impiantistica adottata a valle dell'inverter (combinazione particolare di apparecchiature di vario tipo ed eventualmente di altri dispositivi che sono assemblati, installati e destinati ad essere utilizzati in modo permanente in un luogo prestabilito: inveter + cavo + motore);

1) Per risolvere il problema 1 è necessario classificare l'ambiente nel quale verrà installato l'inverter (problema da non poco);

2) Per risolvere il problema 2 è ancora necessario classificare l'ambiente nel quale verrà installato l'inverter, analizzare il sistema elettrico al quale sarà collegato, valutare le caratteristiche topologiche dell'installazione;

3) Per risolvere il problema 3 sarà sufficiente valutare le caratteristiche topologiche dell'installazione;

La soluzione ottimale sarà quella che minimizza i costi (2)+(3) nel rispetto dei vincoli;

... Non male.

Esiste allora un documento che spieghi le norme EN 55011, IEC/EN 61000, IEC/EN 61800 senza doverle acquistare tutte, magari per scoprire che sono poco chiare?

Di certo il catalogo del costruttore non me le spiega.

[nrgproject]

ps. un sincero ringraziamento a tutti coloro che stanno partecipando alla discussione.

Se avete voglia di partecipare propongo di risolvere i problemi uno alla volta partendo dal numero 1 ... fino ad arrivare al 3.

1) ambiente: cava. La possiamo classificare? Se non sbalio si tratta di un ambiente IEC/EN 61800-3 tipo 2 (ovvero industriale). Ma non basta

Modificato: 31 gennaio 2008 da nrgproject

[Mario Maggi]

nrgproject,

io sono abituato a raccogliere tutti gli elementi, e poi pensare alla soluzione.

Suddividendo la discussione, rischi di avere l'ultima risposta quando i cavo saranno gia' installati!

Cava di quale materiale? Normalmente bagnata o molto polverosa?

Ciao

Mario

[nrgproject]

Ciao Mario,

hai ragione tu ma io sto inventando un quesito che nella realtà nessuno mi ha posto. è vero, avrò questa necessità fra qualche decade, adesso sfrutto il tempo a disposizione per

farmi una conoscenza di base sul problema.

Non credo che sia tempo perso. Intanto, giocando, ho già appreso molto più di quanto non sapessi 2 gg fà.

Ciao

[nrgproject]

Ad ogni modo la cava è molto polverosa ed essendo a cielo aperto bagnata. Credi che questo possa impedire la decentralizzazione degli inverter?

Quali particolari preucazioni dovrebbero essere adottate?

[Mario Maggi]

nrgproject,

Si tratta di motori nuovi per inverter, o di vecchi motori vari, o ... ?

Che tipo di applicazione (accetta la caduta di tensione transitoria?)

Inverter normali o multi-level?

Non sono domande buttate li', hanno un senso, credimi.

In ambiente molto polveroso e umido l'inverter dovrebbe avere almeno una sua protezione IP54 o migliore, ed una protezione meccanica aggiuntiva.

Se installi tutti gli inverter decentralizzati, troverai in ingresso almeno il 30% di armoniche di corrente oltre alla corrente di linea, devi tenerne conto nel dimensionamento dei cavi.

Ciao

Mario

[nrgproject]

cosa vuol dire inverter multi-level?

[Mario Maggi]

nrgproject,

i multi-level non commutano le uscite solo verso i +DCbus e -DCbus, ma anche su livelli intermedi.

Inverter multi-level

Il risultato utile in questo caso e' la possibilita' di installare gli inverter tutti insieme a monte e usare cavi non schermati.

Ciao

Mario

[Livio Orsini]

i multi-level non commutano le uscite solo verso i +DCbus e -DCbus, ma anche su livelli intermedi.

Ammesso di reperirli, cosa li paghi in più degli inverter normali?

[Mario Maggi]

Livio,

Ammesso di reperirli

se ne vuoi un po', in settimana te li consegno a casa.

I prezzi non si dicono su un forum

Ciao

Mario

[nrgproject]

Se installi tutti gli inverter decentralizzati, troverai in ingresso almeno il 30% di armoniche di corrente oltre alla corrente di linea

Mi puoi aiutare a comprendere la tua affermazione?

[Mario Maggi]

nrgproject,

la stragrande maggioranza degli inverter assorbe dalla rete una corrente non siusoidale, con un elevato contenuto armonico.

Queste armoniche fanno scaldare i cavi, e per effetto pelle - dato che si tratta di ferquenze alte - l'effetto si localizza ancora di puo' nella parte esterna della sezione del cavo, obbligando a surdimensionare il cavo (ricordi che ti avevo chiesto se il carico accettava cadute di tensione?)

Ciao

Mario

[restano]

scusate se mi intrometto ma non volevo aprire un nuovo topic perche' in realta' il problema e' analogo...

devo collegare un quadro inverter (200kW) a dei motori di sala prova, il problema e' che la posa e' mobile allo stesso quadro possono essere collegati diversi motori che volevamo preparare gia' cablati. Per problemi di flessibilità (raggio di curvatura) e maneggevolezza pensavo di adottare in alternativa 3 cavi separati schermati singolarmente o 3 cavi "normali" poi inseriti in una calza EMC (di quelle con la cerniera, non so se posso farne il nome). Per la terra pensavo al conduttore separato ed evidentemente estero alla schermatura. Dimenticavo, la distanza e' piuttosto breve, diciamo 2,5 3 metri.

Ultimo punto in sala prova esiste anche il problema di aquisizione segnali...

Sono piuttosto digiuno di problemi elettrici ma so che ci sono! (io sono ing idraulico...)

Grazie per i vostri suggerimenti

Carlo Restano

[Livio Orsini]

I prezzi non si dicono su un forum

Non interessa il prezzo in assoluto, ma soloil delta percentuale rispetto all'analogo tradizionale.

Forse sono io che son distratto, ma non vedo dati relativi alla potenza dei singoli inverter. Il ragionamento sul extrariscaldamento dovuto all'effetto pelle non può prescindere dalla corrente in gioco. A mio parere, quando siamo nell'ordine della decina di kW di potenza nominale, questo effetto dovuto alle armoniche, non ha poi una importanza fondamentale, anzi probabilmente ha pochissima influenza.

Ricordo che, anche nel caso dic orrente perfettamente sinusoidale (ma anche continua) la distribuzione della corrente nella sezione del conduttore, non è uniforme ma è minima al centro e massima alla superficie esterna. L'effetto di conduzione significativamente superficiale lo si incomincia ad incontrare per frequnenze maggiori di qualche decina di kHz almeno (cfr. ITTT Data Reference for radio Engineering e F. H. Terman "Electronic an Radio Engineering Hendbook" che sono ancora dei "vangeli"). Tanto che si producono trefoli speciali formati da conduttori singolarmente isolati (filo di litz) o da conduttori cavi.

Modificato: 4 febbraio 2008 da Livio Orsini

[Livio Orsini]

...devo collegare un quadro inverter (200kW) a dei motori di sala prova...

Il tuo è un problema abbastanza comune. Presumo che 200kW sia la potenza totale, quindi sarebbe anche utile conoscere le varie taglie degli inverter e/o dei motori.

L'idea di usare cavi normali, ovviamente intrecciati, che poi saranno racchiusi in una calza incernierata è sicuramente valida a condizione che l'esecuzione del cablaggio sia corretta.

In particolare devi avere assicurazioni che la cerniera non presenti falle, poi è necessario che entrambi i lati della calza siano messi a terra in modo equipotenziale, onde evitare circolazione di corrente sullo schermo.

Fai in modo che la calza sia elettricamente e meccanicamente connessa all'involucro metallico del connettore maschi di potenza; il connettore femmina dovrà avere la carcassa connessa meccnicamente ed elettricamente con la piastra di montaggio del quadro, piastra che andrà connessa alla massa equipotenziale.

[restano]

Il tuo è un problema abbastanza comune. Presumo che 200kW sia la potenza totale, quindi sarebbe anche utile conoscere le varie taglie degli inverter e/o dei motori.

In realta' 200 kW e' la potenza dell'inverter installato, nel quadro ce n'e' uno anche da 37 kW ma ci sono meno problemi di dimensioni di cavo... i motori di sala prova che collego all'inverter da 200 kW sono 200 kW a 2 poli 200 kW a 4 poli e 90 kW.

Domanda: se una parte del cablaggio e' schermata in canala l'efficacia si perde? e se le prese non sono schermate? e' inutile il tutto? non siamo riusciti a trovare prese schermate con portata sufficiente e alla fine abbiamo ripiegato (anche per questione di costi) per prese unipolari per ogni fase, eventualmente costruire una "gabbietta" che le copre?

E' una babele. Il progettista che ci ha seguito nell'impianto elettrico non sapeva un tubo e anche sui manuali dell'inverter (altivar!!) si accenna solo a cavi schermati, ma poi tra il dire e il fare....

ciao carlo