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Disturbi e difetti
CONSULENZA
Agg. marzo 2024
Quando si parla di difetti della rete elettrica, solitamente si imputa la responsabilità alla rete pubblica di distribuzione e ai difetti del contatore e ciò, occasionalmente, può anche accadere.
Di solito però si ripresentano, i difetti si instaurano nel nostro stesso impianto, generati da un potente utilizzatore, da un motore o da un inverter, risalgono la linea elettrica che li alimenta e si propagano attraverso i quadri elettrici; a volte può essere anche un contattore consunto che scintilla, sfiamma, nello stesso quadro elettrico.
Sembrano argomenti astratti, ma ci sono sintomi tangibili, anomalie tipiche della rete elettrica affetta da disturbi:
- scatto anticipato dei magnetotermici;
- scatto imprevisto dei differenziali;
- si spengono d'improvviso gli apparecchi elettronici o funzionano in modo anomalo;
- guasti ad apparecchiature elettroniche (LED, strumentazione, PC, ecc.);
- lampadine che si bruciano precocemente;
- i motori scaldano eccessivamente e/o si guastano spesso (la rotazione dipende dalla frequenza di alimentazione: ogni componente armonica instaura il proprio campo magnetico che induce al rotore spinte interne diversificate, provocando perdite di potenza e riducendone il rendimento);
- i trasformatori sono molto caldi e rumorosi (il quadrato dell'ordine armonico aumenta le perdite nel ferro e nel rame; il trasformatore può venir declassato anche al 70%);
- i quadri elettrici risuonano (ronzio, generato da campi magnetici dovuto a correnti armoniche);
- gruppi di continuità UPS presentano danni frequenti ai condensatori di uscita;
- cedono i condensatori d'impianti di rifasamento.
DOMANDE E RISPOSTE FREQUENTI
Chi o cosa instaura i disturbi in rete elettrica (armoniche, disarmoniche, impulsi)?
- contattori e azionamenti elettrici (extracorrenti di apertura e/o chiusura),
- avviamenti di motori e contattori, inserzione di batterie di condensatori,
- climatizzatori, centrali di trattamento aria,
- saldatrici elettriche, forni ad arco (sequenze di impulsi),
- convertitori di fase statici che regolano la velocità dei motori ad uso ventilatori, aspiratori, pompe
- inverter AC/DC DC/AC (deformazioni della forma d'onda)
- più PC sulla stessa linea (per Direttiva EMC hanno un filtro di ingresso che scarica verso terra una debole corrente di qualche mA che, per la quantità, fa scattare il differenziale)
Cosa accade alla rete elettrica in presenza di armoniche?
Sui conduttori di FASE, le distorsioni armoniche (tensioni o correnti sinusoidali con frequenza che è multiplo intero della sinusoide fondamentale) e le disarmoniche (sinusoidi interarmoniche, di frequenza che non è un multiplo intero dell'onda fondamentale), deformano l'onda, instaurando picchi di tensione (non rilevabili a valore efficace) che danneggiano le apparecchiature elettroniche più sensibili.
Le armoniche oltre la 7a provocano “effetto pelle” per il quale la corrente tende a passare in periferia alla sezione del cavo, facendolo scaldare.
In figura 1 e 2 un esempio grafico di distorsione da 3a armonica THD20% sul conduttore di fase.
Il conduttore di neutro porta corrente?
Sul neutro dei sistemi 3Fasi+Neutro equilibrati, non dovrebbe esserci corrente (le correnti di fase, tra esse sfasate 120°, si elidono).
In realtà, i carichi presentano degli squilibri e in presenza di “armoniche omopolari” (armoniche di ordine dispari multiple di tre, quindi 3a, 9a, 15a, 21a, ecc.) le correnti di ritorno sul neutro si sovrappongono, diventando perfino maggiori di quelle di fase.
Le protezioni a 3Poli+Neutro non intercettano l'elevata corrente sul Neutro che, se di sezione 1/2 quella di fase, può comportare sensibile Caduta di Tensione, che sul carico stara il riferimento 0V del centro stella (figura 3).
La norma IEC 60364-5-52 allegato D, dimensiona il neutro in relazione al contenuto armonico; fino al 15%, non apporta correttivi; dal 15% al 33% la corrente teorica va divisa per il fattore 0,86; oltre il 33%, per il dimensionamento si moltiplica la corrente di fase, per il valore percentile, per 3 (somma delle terze armoniche), fratto 0,86.
Esempio analitico per THD35% sul conduttore di neutro
Distorsione Armonica THD35%,
Corrente di Impiego Ib=100A,
Dimensione corrente neutro
Ineutro=(100*0,35*3)/0,86=122A (maggiore della corrente di fase).
- Analisi strumentale della rete elettrica (Tensione a valore vero, Corrente, Potenza, Sfasamento, Distorsione Armonica);
- Misure termometriche su centralini e quadri
- Progettazione adeguata, per prevenire l'insorgenza di armoniche
- Progetto di filtri antidisturbi, protezioni da sovratensioni e simensionamento del rifasatore per ridurre i costi in bolletta
