9 Proposte di applicazione

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Proposte di applicazione
9.1 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).
Per effetto dei condensatori che si trovano nel circuito intermedio e gli elementi L e C collegati verso massa nel filtro di rete, potrebbero sorgere dei
problemi con apparecchi di protezione RCD collegati a monte (RCD = Residual Currentprotective
Device). La causa di questi problemi viene spesso, a
Ingresso
Raddrizzatore
torto, attribuita all'utilizzo degli scaricatori di
sovratensione, mentre invece dipendono dall'induzione rapida di correnti di guasto prodotte dal
convertitore di frequenza. Queste sono sufficienti
a far intervenire i sensibili apparecchi di protezione RCD. Una possibilità è l’impiego di un interruttore differenziale RCD resistente alle correnti
impulsive, che è disponibile con una corrente d'intervento di IΔn = 30 mA e tenuta all'impulso a partire da 3 kA (8/20 µs).
Attraverso l'elettronica di controllo, l'invertitore
fornisce una tensione a frequenza variabile. La
tensione di uscita avrà un andamento tanto più
simile alla forma sinusoidale, quanto più alta sarà
la frequenza di clock dell'elettronica di controllo
Circuito intermedio
+
L1
L2
Uscita
Invertitore
V1
V3
V5
U1
V1
W1
C
L3
Motore
+
V4
−
V6
V2
M
−
Elettronica di comando
comando / regolazione / controllo / comunicazione
Dati
Figura 9.1.1 Schema di principio di un convertitore di frequenza
alimentazione motore schermata, schermo connesso a
terra da entrambi i lati.
Convertitore di frequenza
Motore
1
1
Connessione filtro
Alimentazione
Filtro compatto
Linea di
alimentazione
il più corto
possibile
Piastra di montaggio metallica collegata a terra
in generale: tutti i conduttori il più corto possibile
N.
1
Immagine
Tipo
Molla a contatto SA KRF ...
Articolo
919 031 - 919 038
Figura 9.1.2 Connessione dello schermo del cavo d'alimentazione motore secondo i requisiti EMC
228 BLITZPLANER
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Carico
per la modulazione di durata degli impulsi. Per
ogni clock si crea tuttavia un picco di tensione che
si sovrappone al percorso della prima oscillazione.
Questo picco di tensione raggiunge valori superiori a 1200 V (in base al convertitore di frequenza). Il
comportamento e la risposta del motore dipendono dalla qualità dell'onda sinusoidale usata per il
suo controllo. Questo però significa anche che
all'uscita del convertitore di frequenza si riscontra-
no più spesso dei picchi di tensione.
Nella scelta degli scaricatori di sovratensione
occorre considerare la "tensione massima continuativa" Uc. Questa rappresenta la tensione di
esercizio massima permessa, alla quale può essere
collegato un dispositivo di protezione da sovratensioni. Questo significa, che sul lato di uscita del
convertitore di frequenza, vengono utilizzati dei
dispositivi di protezione da sovratensioni con un
Circuito intermedio
USCITA
P1
+
PX
PR
−
INGRESSO
3x400V / 50Hz
L1
L2
L3
U
V
W
L1
L2
L3
1
L11
L21
Circuiti
segnali di ingresso
2
Alimentazione
Charge
Circuito
di protezione
PC
STF
STR
STOP
RH
RM
RL
RT
JOG
MRS
AU
CS
SD
RES
Reset
Allarme
Processore/DSP
A
B
C
Software
AM
5
Uscita
analogica
Funzionalità:
regolatore PID
FM
SD
Hz
Funzioni di base:
parametri U/f
regolazione vettoriale
SE
RUN
SU
OL
IPF
FU
Unità di comando
PU/DU
3
10E
10
2
5
4
1
Segnalazione
errore
Stato di
esercizio
e
segnalazione
errore
LCD/LED-display-PU/DU
N.
Immagine
1
DEHNguard
DEHNguard®T
DG MOD 275
3
3 OUT 4
2
Blitzductor CT
BCT MOD ...
4-20 mA
M
3~
Tipo
Articolo
DEHNguard S DG S 275
952 070
DEHNguard S DG S 600
952 076
BLITZDUCTOR CT
BCT MLC BE 24 + BCT BAS
919 323 +
919 506
Figura 9.1.3 Schema generale di un convertitore di frequenza con limitatori di sovratensione
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BLITZPLANER 229
valore di Uc rispettivamente 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 dispositivo di protezione da
sovratensioni. Tale riscaldamento dello scaricatore
potrebbe causare la riduzione della sua durata e di
conseguenza il suo sezionamento dall'impianto da
proteggere.
La tensione all'uscita del convertitore di frequenza
è variabile e viene regolata ad un valore leggermente più alto della tensione nominale all'entrata.
Questo incremento è dell'ordine del +5% durante
l'esercizio continuo, per compensare la caduta di
tensione sul conduttore collegato. Per semplificare, si può comunque considerare che la tensione
massima all'ingresso del convertitore di frequenza
sia uguale alla tensione massima all'uscita del convertitore stesso.
L'alta frequenza di clock, all'uscita del convertitore
di frequenza, genera dei disturbi condotti. Per evitare che questi disturbi interferiscano con gli altri
sistemi, è necessario l'utilizzo di conduttori schermati. Lo schermo del cavo di alimentazione del
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motore deve essere messo a terra da entrambi i
lati, significa sia sul convertitore di frequenza sia
sul motore. I requisiti EMC impongono la connessione dello schermo su ampia superficie di contatto. Molto vantaggiose si sono dimostrate le molle
a contatto per il collegamento degli schermi (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 motore, si riducono le differenze di potenziale tra le
due parti dell'impianto e quindi si evitano correnti
di compensazione sullo schermo.
La figura 9.1.3 illustra l'utilizzo dei dispositivi di
protezione da sovratensioni DEHNguard sull'alimentazione elettrica e l'utilizzo dei BLITZDUCTOR
per i circuiti 0-20 mA. I dispositivi di protezione
devono essere predisposti in base al tipo di interfaccia utilizzato.
Per poter integrare un convertitore di frequenza
nel sistema centrale di controllo o gestione di edificio, è assolutamente necessario cablare tutte le
interfacce di elaborazione e di comunicazione tramite dispositivi di protezione adeguati, in modo
da evitare interruzioni del sistema.
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