Capitolo 9.1

9
01
Protezione da
sovratensioni per
convertitori di frequenza
Un convertitore di frequenza è composto in termini semplificati da un raddrizzatore, un circuito intermedio, un invertitore e
un'elettronica di comando (Figura 9.1.1).
All’ingresso dell'invertitore, la tensione alternata monofase o
trifase viene convertita in una tensione continua e giunge al
circuito intermedio, che funge anche da accumulatore di energia (buffer).
I condensatori che si trovano nel circuito intermedio e gli elementi L e C collegati verso massa nel filtro di rete potrebbero
causare dei problemi con i dispositivi di protezione differenziale (RCD) collegati a monte. La causa di questi problemi viene
spesso attribuita erroneamente all'utilizzo degli apparecchi
limitatori di sovratensione. Essi invece dipendono dalle brevi
correnti di guasto prodotte dal convertitore di frequenza, sufficienti a far intervenire i sensibili dispositivi di protezione differenziale (RCD). Si può prevenire questo fenomeno installando
un interruttore differenziale (RCD) resistente alle correnti impulsive. Questi dispositivi sono disponibili con valori di tenuta
INGRESSO
raddrizzatore
circuito intermedio
+
L1
L2
USCITA
inverter
V1
V3
V5
–
V4
V6
V2
motore
+
U1
V1
W1
C
L3
p.es. 4– 20 mA
all'impulso di 3 kA (8/20 µs) e oltre, con correnti d'intervento
di I∆n = 30 mA.
Attraverso l'elettronica di controllo l'invertitore fornisce una
tensione pulsata in uscita. La tensione di uscita avrà un andamento tanto più simile alla forma d'onda sinusoidale quanto
più alta sarà la frequenza degli impulsi forniti dall'elettronica
di controllo. Per ogni impulso si crea tuttavia un picco di tensione che si sovrappone all'armonica fondamentale dell'onda
prodotta. Questo picco di tensione raggiunge valori superiori
a 1200 V (in funzione del convertitore di frequenza). Migliore
è qualità dell'onda sinusoidale simulata, migliori saranno il
funzionamento e il controllo del motore. Questo però significa
anche che all'uscita del convertitore di frequenza si riscontra
un maggior numero di picchi di tensione.
Nella scelta dei limitatori di sovratensione occorre considerare la massima tensione continuativa di esercizio Uc. Questa
rappresenta la tensione di esercizio massima alla quale può
essere collegato un limitatore di sovratensione. A causa dei
M
3~
–
elettronica di controllo
comando / controllo / comunicazione
dati
Figura 9.1.1 Schema di principio di un convertitore di frequenza
schermatura di grande superficie collegata
a terra da entrambi i lati con una molla a contatto
tipo SA KRF… (Art. 919 031 – 919 038)
convertitore
di frequenza
alimentazione
filtro compatto
motore
alimentazione
motore schermata
connessione
convertitore-filtro
piastra di montaggio metallica collegata a terra
in generale: tenere tutti i conduttori più corti possibile
Figura 9.1.2 Connessione dello schermo del cavo d'alimentazione motore secondo i requisiti EMC
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f1
M
3~
f2
f1
f2
M
3~
Pos.
Limitatore di sovratensione
Art.
DEHNguard modulare
DG M TNS 275 (impianti TN-S)
952 400
DEHNguard modulare
DG M TT 275 (impianti TT)
952 310
DEHNguard S
DG S WE 600 (3 articoli)
952 077
DEHNbloc Maxi
+ DEHNguard S
DBM 1 760 FM (3 articoli)
DG S WE 600 (3 articoli)
961 175
+ 952 077
BLITZDUCTOR XT
+ BLITZDUCTOR XT basetta
BXT ML2 BE S 24 (p.es. 4 – 20 mA)
BXT BAS
920 224
+ 920 300
Figura 9.1.3 Convertitore di frequenza con azionamenti in zone LPZ 0A e LPZ 1
picchi di tensione, sul lato di uscita del convertitore di frequenza vengono utilizzati dei limitatori di sovratensione con il
valore di Uc maggiore. In questo modo si evita che i picchi di
tensione che si verificano anche durante il normale esercizio
provochino un “invecchiamento artificiale" dovuto al continuo riscaldamento del limitatore di sovratensione.
Il riscaldamento del limitatore potrebbe causare la riduzione
della sua durata e di conseguenza, a seguito del loro fine vita
anticipato, il suo distacco dall'impianto da proteggere.
L'alta frequenza degli impulsi all'uscita del convertitore di
frequenza genera dei disturbi indotti. Per evitare che questi
disturbi interferiscano con gli altri sistemi, è necessario l'utilizzo di conduttori schermati per l'alimentazione del motore.
Lo schermo del cavo di alimentazione del motore deve essere
messo a terra da entrambi i lati, sia sul lato del convertitore di
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frequenza sia sul lato motore. I requisiti EMC impongono la
connessione dello schermo su un'ampia superficie di contatto,
preferibilmente con molle a forza costante (Figura 9.1.2). Tramite impianti di terra ammagliati, cioè l'interconnessione degli
impianti di messa a terra sul lato convertitore di frequenza e
sul lato dell'azionamento del motore, si riducono le differenze
di potenziale tra le parti dell'impianto e quindi si evitano correnti di compensazione attraverso la schermatura.
Per integrare un convertitore di frequenza nel sistema di automazione dell'edificio, bisogna proteggere per mezzo di dispositivi contro le sovratensioni tutte le interfacce di elaborazione e
di comunicazione, in modo da evitare interruzioni del sistema.
La Figura 9.1.3 illustra un esempio dell'interfaccia del dispositivo di controllo 4 – 20 mA.
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