Criteri di scelta per i filtri di uscita

INDUCTIVE COMPONENTS
dv/dt < 1 kV/µs
Tensione motore
I max = 15 A
Corrente di carica
dv/dt < 200 V/µs
Tensione motore
Corrente di carica
I max = 2 A
FILTRI DI USCITA REO
Filtri elettrici di potenza per l’automazione industriale
Criteri di scelta dei i filtri di uscita per gli azionamenti con conv ertitori di frequenza
Edizione Gennaio 2003
FILTRI CNW
Criteri di scelta dei filtri di uscita
Filtri di uscita per convertitori di frequenza
Le basse perdite per commutazione dei transistori di potenza, richiedono ripidi fronti di salita della
tensione all’uscita dei convertitori. La linea di alimentazione al motore deve portarsi molto
velocemente al nuovo potenziale. Ciò ha come conseguenza una corrente di carica capacitiva di
valore elevato. Con cavi di lunghezza crescente, la corrente diventa molto elevata e agisce
negativamente sul sistema di regolazione dinamico fino a portare il convertitore all’arresto di
protezione. Con cavi ancora più lunghi, a causa dei gradienti di tensione con valori fino a 6 kV/µs
si generano sovratensioni transitorie che sollecitano in misura molto maggiore gli isolamenti.
In particolare i motori non nuovi e i motori economici non reggono a lungo questo sovraccarico.
Filtri di uscita dv/dt
CNW 811, CNW 816
La linea di alimentazione al motore deve essere una linea
schermata, secondo le normative EMC vigenti. Rispetto a una
linea non schermata, ha una maggior corrente di carica in
particolare fra le fasi e lo schermo. Nasce inoltre una forte
componente di disturbo asimmetrica a causa del principio di
funzionamento del convertitore. I nostri filtri di uscita dv/dt
attenuano questa corrente asimmetrica senza indebolire la
corrente simmetrica utile. I disturbi EMC nel campo di
irradiazione da 10 a 30 MHz vengono fortemente r idotti. Questa
soluzione economica è anche adatta all’inserimento all’interno di
apparecchi elettrici con componenti elettronici poiché i filtri
presentano un piccolo campo di dispersione.
Filtri di uscita dv/dt
CNW 855
Grazie alla loro particolare struttura, i filtri di uscita dv/dt attenuano
la pendenza dei fronti di salita della tensione ai valori compatibili
per motori asincroni raccomandati dalle nor me VDE 0530. Viene
in tal modo impedito l’insorgere di sovratensioni transitorie su
percorsi cavi più lunghi. La struttura stretta e compatta facilita il
montaggio e rende disponibile una maggior superficie di appoggio
per l’installazione di altri componenti all’interno dei quadri elettr ici.
Grazie al minor volume e ad una massa ridotta, i filtri di uscita
dv/dt hanno perdite minori rispetto alle reattanze induttive di uscita
convenzionali.
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FILTRI CNW
Criteri di scelta dei filtri di uscita
Reattanze induttive di uscita
CNW 854
Le reattanze induttive di uscita convenzionali hanno un’ottima
capacità di accumulo. Agiscono come induttanza propria in serie e
livellano sia la corrente attiva simmetrica sia la corrente di disturbo
asimmetrica. La velocità di salita della tensione viene limitata a
meno di 500 V/µs. i picchi di tensione conduttore-conduttore ai
morsetti del motore sono inferiori a 1000 V. Questa soluzione
attenua molto bene i disturbi condotti anche nel campo di
frequenze inferiore. L’irradiazione elettromagnetica della linea di
alimentazione viene attenuata in modo estremo. Vengono ridotte
le perdite e le rumorosità tipiche nel pacco ferro motore causate
dalle ar moniche.
Reattanze induttive di uscita
CNW 856
Le reattanze induttive convenzionali sono disponibili anche in
custodia IP22 per la protezione contro il pericolo di incendio per
contatto con parti calde ad elevata temperatura. La separazione
degli ingressi e delle uscite e il semplice design migliorano
l’estetica e facilitano le operazioni di montaggio. Il design
modulare consente una disposizione ordinata dei componenti nel
quadro elettrico e riduce il rischio di errori di cablaggio.
Filtri formatori di onda sinusoidale
CNW 933, CNW 9339
Il filtro formatore di onda sinusoidale agisce come filtro passa
basso. Trasforma gli impulsi di tensione di commutazione in una
tensione con forma sinusoidale. Il funzionamento e il bilancio di
perdite dei motori asincroni si comportano come nel nor male
servizio di rete. I tipici ronzii dei motori alimentati da convertitori,
non compaiono più avendo nuovamente anche le correnti di fase
una forma sinusoidale. Il funzionamento confortevole viene
ottenuto a spese delle perdite nel filtro. In base all’impianto è ora
possibile evitare la schermatura dei cavi di alimentazione al
motore.
Filtri formatori di onda sinusoidale
CNW 935, CNW 936
Una frequenza di pulsazione elevata e una lunga linea di
alimentazione al motore generano uno spettro di frequenza
sfavorevole. Da una parte i fenomeni di risonanza possono
portare a sollecitazioni elevate di tensione e di corrente, dall’altra il
filtro di uscita viene sollecitato ter micamente in modo notevole.
Per far fronte a questi fenomeni devono essere impiegati materiali
pregiati e particolari tecnologie.
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FILTRI CNW
Criteri di scelta dei filtri di uscita
Confronto delle grandezze di uscita con filtri diversi in uguali condizioni di esercizio
Convertitore: potenza nominale 5.5 kW, frequenza di pulsazione 8 kHz
Motore: potenza nominale 5 kW, corrente nominale 9.5 A
Linea alimentazione motore: lunghezza 50 m, cavo schermato
Senza filtro di uscita
CH1: 500 V/div 2.5 ms/div CH2: 12.5 A/div 2.5 ms/div
CH1: 500 V/div 5 ms/div CH2: 12.5 A/div 5 ms/div
dv/dt > 6kV/µs Vmax = 1200V Imax = 18A
Andamento della tensione all’uscita del convertitore (CH1)
Andamento della corrente all’uscita del convertitore (CH2)
Pendenza del f ronte di tensione ai morsetti del motore (CH1)
Corrente di carica inizio linea alimentazione motore (CH2)
Con filtro di uscita dv/dt tipo CNW 811
CH1: 500 V/div 2.5 ms/div CH2: 12.5 A/div 2.5 ms/div
CH1: 500 V/div 5 ms/div CH2: 12.5 A/div 5 ms/div
dv/dt < 1kV/µs Vmax = 1100V Imax = 15A
Andamento della tensione all’uscita del f iltro (CH1)
Andamento della corrente all’uscita del f iltro (CH2)
Pendenza del f ronte di tensione ai morsetti del motore (CH1)
Corrente di carica inizio linea alimentazione motore (CH2)
Con filtro di uscita dv/dt tipo CNW 855
CH1: 500 V/div 2.5 ms/div CH2: 12.5 A/div 2.5 ms/div
CH1: 500 V/div 5 ms/div CH2: 12.5 A/div 5 ms/div
dv/dt < 500V/µs Vmax = 950V Imax = 6A
Andamento della tensione all’uscita del f iltro (CH1)
Andamento della corrente all’uscita del f iltro (CH2)
Pendenza del f ronte di tensione ai morsetti del motore (CH1)
Corrente di carica inizio linea alimentazione motore (CH2)
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FILTRI CNW
Criteri di scelta dei filtri di uscita
Con reattanza induttiva di uscita tipo CNW 854 o CNW 856
CH1: 500 V/div 2.5 ms/div CH2: 12.5 A/div 2.5 ms/div
CH1: 500 V/div 5 ms/div CH2: 12.5 A/div 5 ms/div
dv/dt < 200V/µs Vmax = 950V Imax = 2A
Andamento della tensione all’uscita del f iltro (CH1)
Andamento della corrente all’uscita del f iltro (CH2)
Pendenza del f ronte di tensione ai morsetti del motore (CH1)
Corrente di carica inizio linea alimentazione motore (CH2)
Con filtro formatore di onda sinusoidale CNW 9339 o CNW 936
CH1: 500 V/div 2.5 ms/div CH2: 12.5 A/div 2.5 ms/div
CH1: 500 V/div 5 ms/div CH2: 12.5 A/div 5 ms/div
Paragonabile al funzionamento di rete
Andamento della tensione all’uscita del f iltro (CH1)
Andamento della corrente all’uscita del f iltro (CH2)
Pendenza del f ronte di tensione ai morsetti del motore (CH1)
Corrente di carica inizio linea alimentazione motore (CH2)
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FILTRI CNW
Criteri di scelta dei filtri di uscita
Efficacia dei filtri nei confronti dei requisiti di compatibilità EMC, dell’affidabilità e della silenziosità di
funzionamento e del prolungamento del tempo di vita di linee di alimentazione motori e motor i.
CNW 811
CNW 855
CNW 854
CNW 856
CNW 9339
CNW 936
Lim itazione della pendenza dei
fronti di salita della tensione
Efficace
Molto
efficace
Molto
efficace
(1)
Im pedimento dell’insorgere di
sovratensioni transitorie
Efficace
Molto
efficace
Molto
efficace
(1)
Com pensazione delle correnti
di carica capacitive
Poco
efficace
Poco
efficace
Efficace
(1)
Attenuazione della rum orosità
dei motori
Non
efficace
Non
efficace
Poco
efficace
Molto
efficace
Ottim izzazione delle perdite
nei motori
Non
efficace
Non
efficace
Poco
efficace
Molto
efficace
Attenuazione dell’irradiazione
elettrom agnetica della linea di
alimentazione al m otore
Molto
efficace
Molto
efficace
Efficace
Molto
efficace
Attenuazione dei disturbi di
rete ad alta frequenza
Molto
efficace
Molto
efficace
Efficace
Molto
efficace
(1) Non valutabile in quanto le caratteristiche sono quelle dell’alimentazione di rete
Scelta dei filtri in base alle caratteristiche e alla qualità dei motori (2)
CNW 811
CNW 855
CNW 854
CNW 856
CNW 9339
CNW 936
Adatto
Adatto
Adatto
Adatto
Motori standard costruiti
in base alle norme attuali
Adatto con
riserva
Adatto con
riserva
Adatto
Adatto
Motori Low-Cost
Non adatto
Non adatto
Adatto con
riserva
Adatto
Rifacim ento di vecchi
im pianti con motori esistenti
Non adatto
Non adatto
Adatto con
riserva
Adatto
Motori per convertitori
(2) Da verif icare anche col supporto tecnico del costruttore dei motori
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FILTRI CNW
Criteri di scelta dei filtri di uscita
Scelta dei filtri in base alla lunghezza delle linee di alimentazione ai motori e alla frequenza di
pulsazione dei convertitori
Linea di
alimentazione al
m otore < 50m
Linea di
alimentazione al
m otore 50m –150m
Linea di
alimentazione al
m otore > 150m
Frequenza di pulsazione del
convertitore < 4 kHz
CNW 811
CNW 855
CNW 854
CNW 856
CNW 811
CNW 855
CNW 854
CNW 856
CNW 854
CNW 856
CNW 936
Frequenza di pulsazione del
convertitore 4 kHz – 8 kHz
CNW 811
CNW 855
CNW 854
CNW 856
CNW 9339
CNW 811
CNW 854
CNW 856
CNW 9339
CNW 854
CNW 856
CNW 9339
CNW 936
Frequenza di pulsazione del
convertitore 8 kHz – 16 kHz
CNW 811
CNW 854
CNW 856
CNW 936
CNW 936
CNW 936
Inf ormazioni dettagliate sui data sheet dei componenti
Ulteriori opzioni a richiesta:
Filtri di uscita per applicazioni speciali (ad es. per trazione elettrica ferroviaria)
Sfruttate la nostra esperienza e il nostro know -how per la risoluzione dei Vostri problemi all’uscita
dei convertitori di frequenza.
Sala prove per applicazioni specifiche
Con il supporto della nostra sala prove,
possiamo simulare applicazioni diverse nel
settore degli azionamenti elettrici:
-
Frequenze di pulsazione fino a 15 kHz
Frequenze nominali fino a 400 Hz
Linee di alimentazione motori fino a 1000 m
Potenze nominali fino a 15 kW
Possiamo sottoporre a prove anche convertitori
specifici in diverse condizioni di carico e in
differenti situazioni di esercizio.
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