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 274 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI www.dehn.it 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 www.dehn.it 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. GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI 275 276 GUIDA ALLA PROTEZIONE CONTRO I FULMINI www.dehn.it