Disturbi elettrici innescati dall'installazione di inverter

[ETR]

Ciao a tutti. Dopo l'installazione in un sito abbandonato, di 2 inverter da 2,2 kW per il comando di 2 pompe di rilancio, sono iniziati una serie di problemi.

 

Le pompe purtroppo sono state acquistate dal cliente sena cavo schermato (40 m l'una) e la tratta di collegamento sino ad esse non è breve (superiore di poco ai 100 m). La predisposizione delle induttanze ed i filtri interni dell'inverter, non hanno però evitato la probabile formazione di armoniche che generano la cosiddetta risonanza sulle apparecchiature elettromeccaniche ed elettroniche (infatti al contattore enel installato "volante", in prossimità si può chiaramente udire il classico ronzio). Inoltre l'UNICA unità abitativa presente in zona, ha giustamente ravvisato problemi.

 

Ora provvederemo ad abbassare la frequenza  PWM carrier frequency  ed installare un induttanza a monte . Pensate che possa bastare oppure no ? Purtroppo non è contemplata la sostituzione del cavo delle pompe (che è anche distante dalla casa, che invece è vicina al quadro).

 

Un ringraziamento anticipato a tutti.

 

 

[Livio Orsini]

NO!

Sono comunque da mettere induttori all'uscita dell'inverter, meglio ancora degli appositi filtri previsti dal costruttore.

Non si comprende se la distanza tra inverter e pompa è di 40m senza cavo schermato, mentre la dista contatore ed inverteranza >100m è tra contatore ed inverter, oppure altro. Potresti specificare meglio come sono i collegamenti?

[Blackice]

Vuoi dire che ogni pompa ha circa 140 metri di cavo non schermato?Se così fosse è bene mettere le induttanze ha valle di ogni inverter(come dice Livio) e ,se possibile,adottare un cavo schermato almeno per la tratta dei 100 metri.

[ETR]

Ciao a tutti mi sono espresso male ...

 

Tratta singola pompa, 100 metri di cavo schermato, più 40 di cavo PUR non schermato, non sostituibile. Le induttanze sono installare a valle, ed idonee per la potenza dei motori.

 

Il supporto tecnico ci dice che potremmo installare delle induttanze in ingresso al quadro (ovviamente dimensionate per ambedue gli inverter), perché installare dei filtri sinusoidali a valle (di ogni inverter) è molto oneroso e comunque non sono disponibili al momento in magazzino. Questa informazione l'ho ricevuta, però quando ancora non sapevano dei "ronzii" dei dispositivi nei quadri, ma solo che c'erano dei disturbi rilevati dal vicino al momento dell'accensione per esempio di radio o televisioni (si sente proprio un brusio).

 

Il ronzio, ci è stato riferito solo ieri e lo ricondotto a medesime problematiche che ho avuto in un sito industriale con alimentazione in alta, oscillazione oltre il 10% di tolleranza in reparto e non so quanto altro di inquinamento elettromagnetico (oltre la parete c'era il reparto di riscaldo con forni ad induzione da circa 800 kW l'uno).

 

Ultimo dei miei pensieri sarebbe stato un sito isolato con 2 pompe da 2.2 kW.

 

Ciao a tutti

[Blackice]

Ma dal cliente hai un buon impianto di terra?Prova anche ad installare un buon filtro esterno (oltre quello degli inverter) sull alimentazione generale del quadro.

[ETR]

Ciao Blackice, forse ti è sfuggito, l'area è dismessa ... L'impianto praticamente è un cantiere e abbiamo rintracciato un picchetto di terra nelle vicinanze del quadro. Abbiamo eseguito delle misure ed è risultato affidabile come collegamento (giusto per non dover piantare un nuova piantana).

 

Il filtro esterno è stato sconsigliato dall'ufficio tecnico, indicandoci a monte una induttanza.

 

Ciao

[Livio Orsini]

L'induttanza a monte ha effetto solo sulle armoniche generate dalla commutazione del ponte e dai disturbi condotti dal dc bus.

Mettere una sola induttanza per i 2 inverter ha scarso effetto.

Per fare un lavoro ben fatto ci vorrebbero 2 filtri di rete.

Un lavoro decente può precedere solo 2 induttori trifasi (o bifasi in caso di rete monofase) in ingresso ai 2 inverters. Il valore totale dell'induttanza si calcola in modo che, con corrente assorbita nominale, la cdt ai capi dell'induttore sia pari al 5% circa dle valore di linea.

 

Però, a mio giudizio, la maggior parte dei disturbi è irradiata dal collegamento inverter motore.

Oltre ai classici accorgimenti del collegamento con cavo schermato intrecciato, con conduttore di PE esterno allo schermo, oppure interno ma con sicurezza che sia centrale e funga da anima per l'elica dei 3 conduttori di potenza (son cavi speciali), sono indispensabili induttori trifasi di valore appropriato per evitare le risonanze. Però questo riduce di poco l'emissione. Le emissioni rientrano nella masche EMC solo con gli appositi filtri collegati direttamente ai morsetti di uscita. Quasi tutti i costruttori seri di inverter prevedono filtri di uscita per rientrare nelle specifiche EMC.

 

Di che marca sono gli inverters?

[ETR]

Ciao Livio, gli inverters, sono Toshiba/Schnaider rimarchiati B&R e le induttanze sono quelle fornite a catalogo per le varie taglie. Le abbiamo montate a valle, per rispettare le prescrizioni EMC del manuale, superando i 100 m di collegamento. Purtroppo solo in fase di collaudo ci hanno comunicato che le pompe acquistate da altri, erano state prese "alla buona" senza considerare il cavo schermato in PUR. Per cui collocate nel pozzo il danno ormai era fatto.

 

Consiglieresti quindi di dotare l'installazione di tutto il necessario ? 2 filtri di rete Rasmi o Schafnerr di classe appropriata (uno per inverter). Cosi anche per le induttanze, intendendo, una per inverter ? A catalogo però le troverei identiche di quelle a valle.

 

Verifico.

[Livio Orsini]

Quote

A catalogo però le troverei identiche di quelle a valle

 

Ma mi sembra non corretto.

L'induttore di linea bifase o trifase si dimensiona come ho scritto prima, inoltre è previsto per lavorare a 50Hz.

Gli induttori posti a valle dell'inverter devono poter lavorare con impulsi aventi periodo < 100µs (f>10kHz).

Come vedi la costruzione non può essere uguale.

Poi se metti filtri di rete in ingresso all'inverter, montare anche gli indttori di rete son solo dnari e spazio sprecati. Il filtro sostituisce le induttanza di rete, mentre non vale il viceversa.

 

Io credo che per rientrare nei limiti EMC, sian necessari anche i filtri di uscita.

 

Toshiba è un buon inverter, non è il top ma è comunque ad alti livelli qualitativi. Converrebbe consultare il loro catalogo per i filtri di uscita.

[aude]

Suppongo che non sia possibile montare l'inverter in campo vicino al pozzo utilizzando il solo cavo di collegamento alla pompa.

[Elettroplc]

E' un po quello che accade nel settore industriale con gli inverter delle macchine (dove si scopre che i filtri installati di defalut non funzionano a dovere), mi pare che l'Arcotronics (italiana) - oppure (Rasmi o Schafnerr) come consigliato - produca filtri rete per queste evenienze, anche per potenze elevate. Se il catalogo Toschiba non riporta una soluzione, credo si si debba cercare altrove, e soprattutto a monte dell'inverter. Ti hanno consigliato di rispettare la EMC a valle degli inverter anche per permettere alle pompe di lavorare con un contributo armonico irrilevante - sappiamo bene poi cosa comporta.

Prego Livio di correggermi se sbaglio.

[ETR]

Ciao Aude, no, anche perché ci sono 100 m alla prima pompa e tra una pompa e l'altra ci sono un pò di metri. Poi c'è il punto di connessione enel e comunque rimangono le pompe senza cavo schermato. Vediamo di risolvere il problema con qualche filtro/induttanza.

 

Ciao

[ETR]

Ciao Aude, mi ri-smentisco ed alla fine strapperemo i 2 inverter, sostituendoli con 2 modelli IP54 da montare il più possibile vicino ai pozzi.

 

Nulla da fare : per il ronzio, pur abbassando la frequenza del PWM a 2kHz, comunque generiamo un sibilo sulle induttanze. Inoltre una prova (non proprio corretta ma comunque limitata nel tempo di alcune ore) di eliminare le induttanze, non ha comunque sortito l'effetto desiderato, dato che comunque, i vicini dicono di riscontrare un leggero brusio che non è mai stato udito.

 

Onde evitare nuove prove, con reattanze (poi non si capisce perché Toshiba non le abbia a catalogo, B&R manco si ponga il problema della distanza, dato che non c'è citazione in nessun documento tecnico) identificate solo con Schanider, che comunque non garantirebbero l'eliminazione di qualsiasi "rumore", abbiamo deciso di piazzarli in IP54 nella zona dei pozzi.

 

Considerando che il modello di inverter è stato montato in decine di unità presso dei laboratori chimici (quindi con discrete e delicate apparecchiature) senza riscontrare problemi, non vorremmo dilungarci con il vicino sulla tipologia e qualità del suo impianto elettrico. Quindi purtroppo di do per sconfitto contro questa "problematica" non potendo portare informazioni utili a chi si trovasse in simili problemi.

 

Ciao a tutti

[Livio Orsini]

Quote

Nulla da fare : per il ronzio, pur abbassando la frequenza del PWM a 2kHz,

 

Se si abbassa la frequenza si diminuisce la dispersione dei disturbi elettromagnetici, ma si aumenta la rumorosità dei motori e di altri componen ti avvolti.

Viceversa, aumentando la freqeunza si base si rendono silenziosi i motori e gli altri componenti elettromeccanici, ma si incrementano la quantità dei distrubi dispersi dai cavi.

[ETR]

Ciao Livio, ho seguito le indicazioni dei tecnici, dato che come problematica è la prima volta che mi capita. Fatto 30 faremo 31, aumentando la frequenza oltre i 4 kHz (quella di default).

 

Senza aprire un altra discussione. dato che comunque si collega per ambito e problematica a questo problema : riunione nella serata per un nuovo progetto e animata discussione con installatore di pompe (che utilizza altre pompe e marca di inverter e solitamente fornisce a pacchetto), che parlando con il mio cliente del problema di cui discutiamo qua, se ne esce con  :

" I cavi schermati ? Sono inutili, al massimo mettiamo delle protezioni a valle e risolviamo sempre tutto...NOI " . Conseguenza, apriti cielo.

 

Ho controllato bene il manuale degli Emotron (gli inveter che fornisce il personaggio) ed ovviamente si cita l'utilizzo dei cavi schermati. Inoltre come accessori, hanno tutto il necessario, filtri, EMC, induttanze, reattanze, filtri sinusoidali ecc... Ovviamente però non ho trovato quello che ha mostrato al mio cliente che sembra essere la panacea di tutti i mali. Presumo una reattanza (dato che è un cubetto resinato, con l'indicazione dei mH e della portata e senza codice riconducibile al produttore dell'inverter) con un cavo normale in uscita ed un in ingresso, nemmeno schermato.

 

Quindi o installando sempre sulla testa del pozzo entro il limite di x metri, non hanno mai riscontrato problemi "seri", oppure posano pompe solo in zone desolate.

 

Vedremo di farci una cultura anche per queste installazioni.

 

Ciao a tutti

 

[Livio Orsini]

Queste faciloni son quelli che danneggiano il mercato!

Fanno le cose alla membro di segugio, poi sembra che il tutto funzioni anche perchè non si fanno verifiche, e sparano queste cavolate.

Quelle "protezioni" non sono altro che dei toroidi di ferrite in cui son già stati avvolte alcune spire; sono la versione "tecnologica" delle 2-3 spire di cavo fatte passare entro un toroide, subito a valle dell'inverter.

Ovviamente l'induttanza addolcisce i fronti di commutazione ed essendo un filtro passa basso, limita le armoniche superiori emesse dall'inverter.

 

Io però non ho capito una cosa.

Il rumore che sentono in vicini, che cosa è? E' forse il fischio del motore della pompa o sono disturbi che sentono nell'audio degli apparecchi tipo televisore?

[ETR]

I vicini sentono 2 tipi di rumori : il primo proviene dalle induttanze, che emettono un chiaro sibilo nel quadro (non so quale sia quello residuo nell'abitazione). Ieri, eliminandole provvisoriamente, abbiamo eliminato anche il rumore, però  (e rimane il però) ci hanno riferito che un brusio di fondo comunque rimaneva.

 

La pompa è a 150 m lineari e 50 di profondità dalla casa, per cui escludo implicazioni derivanti dal motore fisico. Il problema come si scriveva è che i 50 m di cavo finale non hanno la schermatura e comunque per la lunghezza dei cavi, siamo obbligati alle induttanze sotto l'inverter.

 

Con l'oscilloscopio, effettivamente la sinusoide dell'alimentazione, con e senza inverter è effettivamente "sporcata" . Non sono riuscito però a misurare la variazione con il variare del PWM.

 

Provare per provare mi è mancata anche l'aumento del PWM, anche per monitorare il funzionamento. Dal manuale, l'unica cosa, leggevo che l'aumentare del PWM, potrebbe determinare un aumento della corrente a valle e quindi un surriscaldamento. Se questo fosse oltre il limite, determinerebbe una riduzione automatica della frequenza, sino al ripristino delle condizioni idonee. Non avendo un condizionatore sul quadro, temo che comunque non sia la soluzione idonea.

 

Unico particolare da tenere conto è che con idonea progettazione, piazzare uno scambiatore acqua/aria da installare all'esterno al quadro, mi avrebbe fatto comodo, vista che l'acqua dei pozzi, una volta pulita, capite bene a che temperatura possa essere.

 

Ciao

[SandroCalligaro]

Il "blocchetto magico" dell'amico facilone potrebbe essere appunto un filtro di modo comune, come dice Livio.

In quel caso però non è tanto l'induttanza in serie ad addolcire i fronti, ma l'induttanza di modo comune a ridurre le correnti che si richiudono verso terra per via capacitiva.

È vero che una decina di giri attorno ad un toroide possono fare una certa differenza, ciò non toglie che le prescrizioni del costruttore vadano rispettate.

 

L'aumento della frequenza di PWM non fa aumentare le correnti lato motore. Anzi, le armoniche di corrente avranno ampiezza inferiore, infatti Livio consigliava di provare con frequenza maggiore per ridurre il rumore acustico.

Il problema nell'aumentare la frequenza è che aumentano in modo praticamente proporzionale le perdite per commutazione nell'inverter.

[Elettroplc]

Mio vengono in mente ...i filtri rete "Arcotronics"...

Ne serirebbero 2

[Livio Orsini]

Quote

Il problema nell'aumentare la frequenza è che aumentano in modo praticamente proporzionale le perdite per commutazione nell'inverter.

 

Fa aumentare anche le correnti di dispersione dei conduttori motore - inverter.

A questo proposito consulta, ad esempio, un manuale di un qualsiasi inverter Mitsubishi dove il problema è descritto piuttosto bene. Presumo che anche altri costruttori seri diano informazioni simili; io cito Mitsubishi perchè proprio recentemente ho dovuto occuparmene.

 

Quote

ma l'induttanza di modo comune a ridurre le correnti che si richiudono verso terra per via capacitiva.

 

Nel caso di disturbi irradiati, specialmente se i collegamenti motore - inverter avvengono con cavi non schermati o con schermi mal impiegati, la parte preponderante dei disturbi è dovuta al peso notevole delle armoniche di ordine elevato.

Riducendo sigificativamente il dv/dt dei fronti, queste armoniche vengono ridotte sia in peso che in numero, quindi l'effetto sull'irradiamentio dei disturbi da parte dell'antenna è significativo.

Però sono anche da valutare possibili fenomeni di risonza che potrebbero esaltare particolari armoniche.

 

La tecnica dei toroidi era molto usata circa 25 anni fa, sui primi inverters di piccola taglia, >3kW, che erano molto più veloci di quelli di taglia maggiore, questo perchè potevano già imiegare semiconduttori più performanti nella commutazione.

COn questa serie di inverters, oltre all'incremento dei disurbi irradiati, si ebbero notevoli morie di motori per perdita di isolamento. L'aggiunta di tori sui conduttori migliorava entrambi i problemi proprio per la notevole riduzione del dv/dt.

In compenso i toroidi scaldavano parecchio.

Poi i costruttori di motori risolsero il problema della paerdita di isolamento usando isolanti migliori, mentre per i disturbi le normative EMC imposero la'dozione di filtri immediatamente alla morsettiera di uscita dell'inverter. Peccato che il filtro, oltre ad essere costose, ha un volume quasi pari a quello dell'inverter. Si diceva che per rispettare appieno le normative EMC si doveva triplicare la volumetria dell'inverter visto che si dovevano applicare i 2 filtri (rete e uscita) di volume simile a quello dell'inverter.

Poi le cose migliorarono un po', ma non di molto.

[Elettroplc]

Livio, ha  centrato in pieno il problema, è un argomento conosciuto...meglio servirsi di filtri esterni che pregare che gli originali siano efficaci....senza contare che, se dovessero relamente rispettare la EMC, i costi dell'inverter sarebbero esuberanti....

 

Quote

Poi i costruttori di motori risolsero il problema della paerdita di isolamento usando isolanti migliori, mentre per i disturbi le normative EMC imposero la'dozione di filtri immediatamente alla morsettiera di uscita dell'inverter. Peccato che il filtro, oltre ad essere costose, ha un volume quasi pari a quello dell'inverter. Si diceva che per rispettare appieno le normative EMC si doveva triplicare la volumetria dell'inverter visto che si dovevano applicare i 2 filtri (rete e uscita) di volume simile a quello dell'inverter.

Poi le cose migliorarono un po', ma non di molto.

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[ETR]

Ciao a tutti, abbiamo risolto la questione ma non il problema. 

 

Nel senso che abbiamo installato dei VF FS1 IP54 in prossimità dei pozzi eliminando gli inverter nel quadro. Questo modello inoltre per la EN61800-3 ha dei filtri per classe C1.

Abbiamo anche lasciato il filtro RASMI, installato in disperazione nel quadro, ma tra cambio inverter e spostamento a 100 metri, tutti i disturbi sono spariti.

 

Vedremo se alla prossima installazione incroceremo ancora l'omino dei pozzi oppure riusciremo ad arrivare con la schermatura sino alla pompa. 

 

Ciao a tutti e grazie per le risposte.

[Livio Orsini]

Quote

Ciao a tutti, abbiamo risolto la questione ma non il problema.

 

Hai risolto entrambi, perchè sono legati biunivocamente. Se risolvi uno elimini l'altro e viceversa.

[ETR]

Ciao Livio, diciamo che avrei preferito risolvere il problema originale, per poter acquisire la soluzione al problema. Lo spostamento è una soluzione pratica, ma se mi si ripresentasse la medesima tipologia di installazione, senza la scappatoia utilizzata in questo caso, sarei di nuovo "fregato". Ovviamente si cercherà di non combinare i vari elementi (cavo non schermato, omino saccente ecc...), ma sai benissimo che quando ci si mettono, si combinano in autonomia !

 

Ciao

 

Ennio

[Livio Orsini]

Quand ul diavul al pica, ciapa la mira. Così si dice dalle mie parti, ed è l'equivalente del "la fortuna è cieca ma la sfortuna ci vede benissimo".

Però dal punto di vista tecnico diciamo che è una pessima combinazione di elementi negativi.