Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in

Guida tecnica N. 3
Installazione e configurazione di un
azionamento elettrico in conformità
alla normativa EMC
2
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Indice
1
Intr
oduzione ..............................................................
Introduzione
Generalità ...................................................................
Finalità della guida ......................................................
Le direttive riguardanti gli azionamenti ...................
Chi è il produttore? .................................................
La responsabilità del produttore .............................
Clienti OEM come produttori ..................................
Il produttore di pannelli o integratore di sistemi
come produttore .....................................................
Definizioni ...............................................................
Installazione e sistemi pratici ..................................
Principi di messa a terra .........................................
Manuali specifici di prodotto ...................................
5
5
5
5
5
5
5
6
6
6
6
7
2
Definizioni .................................................................... 8
Compatibilità elettromagnetica (EMC) di un
azionamento elettrico .................................................. 8
Immunità ................................................................. 8
Emissioni ................................................................ 8
L'azionamento elettrico ............................................... 8
Tipologie di apparecchiatura ....................................... 9
Componente ...........................................................10
Componenti con funzione diretta ............................10
Componenti senza funzione diretta ........................11
Apparati e sistemi ...................................................11
Installazione ............................................................11
Marcatura CE per compatibilità EMC .....................11
Ambienti di installazione .............................................11
Primo ambiente .......................................................12
Secondo ambiente ..................................................12
Propagazione ..........................................................12
Distribuzione dell'azionamento ...................................12
Distribuzione senza limitazioni ................................13
Distribuzione con limitazioni .................................. 13
Limiti di emissione EMC ............................................ 13
3
Soluzioni EMC ........................................................... 15
Generalità .................................................................. 15
Soluzioni per la compatibilità EMC ............................ 15
Emissioni ............................................................... 15
Emissione condotta ............................................... 15
Emissione radiata .................................................. 16
Lato pulito e lato "inquinato" .................................. 17
Uso di filtri RFI ....................................................... 17
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3
Scelta del filtro RFI ...................................................
Installazione del filtro RFI ..........................................
Azionamenti in reti IT ...............................................
Dispositivi di soppressione degli archi ........................
Scelta di un armadio ................................................
Fori negli armadi ......................................................
Messa a terra HF a 360° .........................................
Messa a terra HF con pressacavo ...........................
Messa a terra HF con manicotto conduttivo ............
Messa a terra 360° in corrispondenza del
lato motore .............................................................
Guarnizioni conduttive con cavi di controllo ..............
Installazione degli accessori .....................................
Cablaggio interno ....................................................
Cablaggio e cavi controllo ........................................
Cavi di potenza .......................................................
Impedenza di trasferimento .....................................
Utilizzo di anelli ferritici ..............................................
4
18
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30
30
4
Esempi pratici ............................................................ 32
Installazione semplice ................................................ 32
Esempio di sistema di by-pass <100kVA ................... 33
Esempio tipico di azionamento a 12 impulsi .............. 34
Esempio di azionamento modulare comune
alimentato in c.c. ........................................................ 36
5
Bibliografia ............................................................... 37
6
Indice analitico ......................................................... 38
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Capitolo 1 - Introduzione
Generalità
La presente guida fornisce assistenza al personale addetto alla
progettazione e all'installazione per quanto riguarda la conformità
ai requisiti della Direttiva EMC nei sistemi e nelle installazioni
dell'utente che utilizzano azionamenti in c.a..
Finalità della
guida
La finalità della presente guida consiste nel guidare i produttori
OEM, gli integratori di sistemi e i produttoridi pannelli nella
progettazione o installazione di azionamenti in c.a. e dei
componenti ausiliari nelle proprie installazioni e sistemi. Tra gli
apparecchi ausiliari si possono citare i contattori, gli interruttori, i
fusibili, ecc.. Attenendosi alle indicazioni è possibile rispondere ai
requisiti EMC per ottenere la marcatura CE quando sia richiesto.
Le Direttive
riguardanti gli
azionamenti
Vi sono tre Direttive che riguardano gli azionamenti a velocità
variabile. Si tratta della Direttiva Macchine, della Direttiva Bassa
ettiva EMC
Tensione e della Dir
Direttiva
EMC. I requisiti e i principi delle direttive
e l'uso della marcatura CE sono descritti nella Guida tecnica N.
2 “Direttive del Consiglio Europeo e azionamenti a velocità
variabile”
variabile”. Il presente documento tratta solo della Direttiva EMC.
Chi è il
produttore?
La Commissione Europea ha pubblicato alcune linee guida
sull'applicazione della Direttiva EMC. Le linee guida forniscono la
seguente definizione di produttore: “This is the person responsible
for the design and construction of an apparatus covered by the
Directive with a view to placing it on the EEA market on his own
behalf. Whoever modifies substantially an apparatus resulting in
an “as-new” apparatus, with a view to placing it on the EEA
market, also becomes the manufacturer.”
La responsabilità
del produttore
Ai sensi della Direttiva EMC (89/336/EEC) articolo 10
parte 1, il produttore è responsabile di dotare ciascuna unità
della marcatura CE. La parte 2 prevede che il produttore sia
responsabile della stesura e dell'aggiornamento della
Documentazione Tecnica di Costruzione se si utilizza questo
strumento.
Clienti OEM
come produttori
E' noto che i clienti OEM vendono attrezzature con marchi di
fabbrica o etichette proprie. Il cambiamento di marchio di fabbrica,
di etichetta o di marcatura costituisce un esempio di modifica in
seguito alla quale l'apparecchiatura si considera “as new” (come
nuova).
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Introduzione
I convertitori di frequenza venduti come prodotti OEM vengono
considerati componenti: moduli di azionamento completo (Complete Drive Module, CDM) o moduli di azionamento di base (Basic Drive Module, BDM). Gli apparati sono entità e comprendono
tutta la documentazione (manuali) destinata al cliente finale.
Pertanto il cliente OEM è l'unico e solo responsabile per quanto
riguarda la compatibilità elettromagnetica delle apparecchiature,
ed è tenuto a rilasciare una Dichiarazione di conformità e una
Documentazione tecnica di costruzione per l'apparecchiatura.
ABB Industry Oy offre un servizio di supporto ai clienti OEM per
la redazione della Documentazione tecnica di costruzione e della
Dichiarazione di conformità ai fini della marcatura CE del prodotto
in base alla Direttiva EMC.
Il produttore di
pannelli o
integratore di
sistemi come
produttore
Secondo la Direttiva EMC, si definisce sistema la combinazione
di vari tipi di apparecchiature, prodotti finiti e/o componenti
combinati, progettati e/o assemblati dalla stessa persona
(produttore di sistema) e destinati a essere distribuiti sul mercato
come un'unica unità funzionale per un utente finale e a essere
installati e utilizzati insieme per assolvere un compito specifico.
Questo tipo di attività è normalmente svolta dal produttore di
pannelli o dall'integratore di sistemi . Per tantoquesti è l'unico e
solo responsabile per quanto riguarda la compatibilità EMC del
sistema. Egli non può scaricare tale responsabilità su un fornitore.
Al fine fornire un supporto ai produttori di pannelli/integratori di sistemi,
ABB Industry Oy offre alcune linee guida sull'installazione relative a
ciascun prodotto oltre alle linee guida di carattere generico sulla
compatibilità elettromagnetica (il presente documento).
6
Definizioni
La Norma di prodotto EMC per gli azionamenti di potenza,
EN 61800-3 (o IEC 61800-3) viene utilizzata come norma
principale per gli azionamenti e velocità varibile. I termini e le
definizioni definite all'interno della norma vengono utilizzati anche
nella presente guida.
Installazione e
sistemi pratici
La presente guida offre esempi pratici di compatibilità EMC oltre
alle soluzioni non descritte nei manuali per i specifici prodotti. Le
soluzioni possono essere utilizzate direttamente o applicate da
parte dell'OEM o costruttore di pannelli.
Principi di
messa a terra
I principi riguardanti la messa a terra e il cablaggio degli
azionamenti a velocità variabile sono descritti nel manuale
“Messa a terra e cablaggio del sistema dell'azionamento”
dell'azionamento”,
codice 3AFY 61201998. Essa comprende inoltre una breve
descrizione dei fenomeni d'interferenza.
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Introduzione
Manuali specifici
di prodotto
I manuali specifici di prodotto riportano informazioni dettagliate in
merito all'installazione e all'uso di prodotti, dimensioni cavi, ecc.
La presente guida è destinata ad essere utilizzata insieme a
manuali specifici dei singoli prodotti.
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Capitolo 2 - Definizioni
Compatibilità
elettromagnetica
(EMC
(EMC)) di un
azionamento
elettrico
La sigla EMC sta per compatibilità elettromagnetica. Si tratta della
capacità di un'apparecchiatura elettrica/elettronica di funzionare
senza problemi in un ambiente elettromagnetico. Lo stesso modo,
l'apparecchiatura non deve disturbare né interferire altri prodotti o
sistemi situati nelle vicinanze. Si tratta di un requisito normativo per
tutte le apparecchiature utilizzate dall'interno dello Spazio Economico Europeo (SEE). I termini utilizzati per definire la compatibilità sono
mostrati nella Figura 2-1.
Livello di
disturbo
Livello di immunità
Limite di immunità
Apparecchio
Margine di
compatibilità
Limite di emissioni
Livello di emissioni
Variabile indipendente, p. es. frequenza
Figura 2-1 Compatibilitàalle emissioni e immunità.
Poiché gli azionamenti a velocità variabile sono descritti come
una sorgente d'interferenza, è naturale che tutti i componenti
presenti in un collegamento elettrico o aereo, all'interno di un
azionamento, debbano assicurare la compatibilità EMC. In questo caso vale il principio che la debolezza dell'intero sistema viene calcolata in base al punto di maggiore debolezza.
Immunità
Le apparecchiature elettriche devono essere immuni da fenomeni ad alta e a bassa frequenza. Tra i fenomeni ad alta frequenza vi sono le scariche elettrostatiche, i burst transitori veloci,i
campi radiati EM, i disturbi da RS condotte e gli impulsi di tensione. Tra i fenomeni a bassa frequenza più tipici vi sono le armoniche, le microinterruzioni e gli squilibri di rete.
Emissioni
La fonte di emissioni ad alta frequenza dai convertitori di frequenza è la rapida commutazione di componenti elettrici come
IGBT ed elettronica di controllo. Le emissioni ad alta frequenza
possono essere propagate per conduzione e per irraggiamento.
L'azionamento
elettrico
I componenti di un azionamento a velocità variabile che controllano la macchina comandata nell'ambito di un'installazione sono
descritti nella Norma prodotto EMC EN 61800-3. Secondo la
norma, un azionamento può essere considerato sia come un
modulo di azionamento completo che come un modulo di
azionamento di base.
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Definizioni
Si raccomanda ai responsabili della progettazione dell'installazione di leggere e acquisire dimestichezza con questa
norma. T
utte le norme possono esser
e richieste sia agli enti
Tutte
essere
normativi nazionali che alla CENELEC
CENELEC,, via rue de Stassart,
35, 1050 Bruxelles
Bruxelles..
I sistemi prodotti da un OEM o produttore di pannelli possono
comprendere i componenti dell'azionamento elettrico, oppure
più azionamenti in una stessa configurazione.
Le soluzioni descritte nella presente guida si riferiscono ai PDS
(Power Drive System, Azionamento elettrico), ma le stesse
soluzioni possono, o in alcuni casi dovrebbero, essere estese a
tutte le apparecchiature. La presente guida fornisce principi ed
esempi pratici di compatibilità elettromagnetica applicabili ai sistemi
degli utenti.
Installazione o parte
d'installaziome
Azionamento elettrico (PDS)
Modulo di azionamento
completo (CDM)
Controllo di sistema e
di sequenza
Modulo di azionamento base
(BDM), unità di controllo,
convertitore e protezione
Sezione alimentazione
Ausiliari e altri
Motore e sensoristica
Macchina comandata
Figura 2-2 Abbr
eviazioni utilizzate negli azionamenti.
Abbreviazioni
Tipologie di
apparecchiatura
La direttiva EMC si applica a “all electrical and electronic
appliances together with installations containing electrical and/
or electronic components liable to cause electromagnetic
disturbance or the performance of which is liable to be affected
by such disturbance”. L'interpretazione della direttiva EMC per
diverse configurazioni nell'area degli azionamenti si può dividere
in diversi livelli.
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Definizioni
Componente
In questo contesto l'interpretazione di componente può essere
suddivisa in due categorie principali a seconda che il componente svolga o meno una "funzione diretta".
Funzione diretta:
Qualsiasi funzione del componente stesso che risponda all'uso
previsto, quale specificato dal produttore nelle istruzioni per l'uso
destinate al cliente finale.
Componenti con
funzione diretta
I componenti con una funzione diretta si possono suddividere in
due sottogruppi:
1) La funzione diretta è possibile senza ulteriori operazioni
di regolazione o collegamento, ad esclusione di quelle
semplici, che possono essere eseguite da qualsiasi persona
non completamente al corrente delle implicazioni EMC. Tale
componente si definisce "apparato" ed è soggetto a tutte le
prescrizioni della direttiva EMC.
2) La funzione diretta non è possibile senza ulteriori
operazioni di regolazione o collegamento, ad esclusione di
quelle semplici, che possono essere eseguite da qualsiasi
persona non completamente al corrente delle implicazioni
EMC. Tale componente non si definisce "apparato". Il solo
requisitocui deve rispondere tale componente è la presenza
di istruzioni per l'uso destinate al responsabile
dell'assemblaggio professionale o al produttore dell'apparato
finale in cui il componente verrà integrato. Tali istruzioni
dovrebbero aiutarlo a risolvere eventuali problemi di
compatibilità elettromagnetica nell'apparato finale.
Se un componente svolge una funzione diretta senza ulteriori
operazioni di regolazione, ad esclusione di quelle semplici, va
considerato equivalente a un apparato (Caso 1). Alcuni
azionamenti a velocità variabile rientrano in questa categoria,
ad esempio gli azionamenti installati in un armadio o dotati di
contenitore e venduti come unità di azionamentocompleta (CDM).
Tutte le prescrizioni della Direttiva EMC sono applicabili (marcatura
CE, Dichiarazione di conformità).
Se un componente svolge una funzione diretta senza ulteriori
operazioni di regolazione, ad esclusione di quelle semplici, va
considerato come componente (Caso 2). Alcuni azionamenti a
velocità variabile rientrano in questa categoria, ad esempio i moduli
di azionamento di base (BDM). Essi devono essere assemblati
da un professionista (ad esempio un produttore di pannelli o di
sistemi) all'interno di un armadio estraneo all'oggetto di fornitura
del produttore del BDM. Ai sensi della Direttiva EMC, il fornitore
del BDM è tenuto unicamente a fornire istruzioni per l'uso e
l'installazione
l'installazione.
Ai sensi della Direttiva EMC il produttore di sitema o di pannelli
deve provvedere alla marcatura CE e alla Documentazione tecnica di costruzione.
10
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Definizioni
Componenti
senza funzione
diretta
I componenti privi di funzione diretta non sono considerati apparati ai sensi della direttiva EMC. La direttiva EMC non è
applicabile. Tra questi componenti citiamo i resistori, i cavi, le
morsettiere, ecc.
Apparati e
sistemi
Un prodotto finito comprendente componenti elettrici e/o elettronici e destinato ad essere cpommercializzato e/o utilizzato
comeprodotto a sé stante.
Diversi apparati combinati tra di loro per realizzare un obiettivo
specifico e destinati ad essere commercializzato come unità funzionale a sé stante.
Installazione
Una combinazione di apparati, apparecchiature e/o componenti
assemblati in un dato luogo per rispondere a un obiettivo specifico ma non destinati a essere commercializzati come unità
funzionale a sé stante.
Marcatura CE per
compatibilità
EMC
Un componente con una funzione diretta senza necessità di
ulteriori interventi di regolazione di tipo complesso richiede la
marcatura CE per la compatibilità elettromagnetica (Caso 1).
I componenti dotati di funzioni dirette non possibili senza ulteriori
interventi di regolazione di tipo complesso non richiedono la
marcatura CE per la compatibilità elettromagnetica (Caso 2) .
Nota: I prodotti potrebbero richiedere la marcatura CE ai sensi di
altre direttive.
Gli apparati e i sistemi devono riportare la marcatura CE.
Alle installazioni è richiesta la conformità a diverse parti delle
n per quanto riguarda la marcatura CE.
direttive, ma no
non
Figura 2-3 Marcatura CE.
Ambienti di
installazione
Gli azionamenti elettrici possono essere collegati a reti di distribuzione pubbliche o industriali. La classe ambientale dipende dal
modo in cui l'azionamento è collegato all'alimentazione. Si opera una distinzione tra primo e secondo ambiente.
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Definizioni
Primo
ambiente
“The First Environment includes domestic premises. It also
includes establishments directly connected without intermediate
transformer to a low-voltage power supply network which supplies
buildings used for domestic purposes.”
Secondo
ambiente
“Second Environment includes all establishments other than
those directly connected to a low-voltage power supply network
which supplies buildings used for domestic purposes"
Secondo ambiente
Propagazione delle emissionicondotte
Rete pubblica a bassa tensione
Rete inustriale a bassa tensione
Punto di misura delle
emissioni condotte
Punto di misura
1˚ Ambiente
2˚ Ambiente
Confini
dell'installazione
10 m
Punto di misura delle emissioni
radiate, vedi figura 2-5
Apparecchiatura
(colpita dalle
emissioni)
Azionamento
(produce le
emissioni)
Figura 2-4 Illustrazione delle classi ambientali e propagazione dei
disturbi.
Propagazione
“For PDSs in the second environment, the user shall ensure that
excessive disturbances are not induced into low-voltage network,
even if propagation is through a medium voltage network.”
Nota: La Figura 2-4 mostra il caso di una apparecchiatura
nel Primo ambiente colpita da emissioni. La situazione è la
stessa se l'apparecchiatura colpita si trova nel Secondo
ambiente, in un'altra installazione. Le misure vengono eseguite solo in caso di controversia (vedi Figura 2-5).
Distribuzione
dell'azionamento
12
La normativa sulla compatiblità elettromagnetica dei prodotti per
quanto riguarda gli azionamenti stabilisce due classi di distribuzione degli azionamenti: vendita con e senza limitazioni.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Definizioni
Distribuzione
illimitata
“Unrestricted distribution is a mode of sales distribution in which
the supply of equipment is not dependent on the EMC
competence of the customer or user for the application of drives".
I beni possono essere messi in funzione da personale specializzato nel funzionamento degli stessi, sebbene senza esperienza
specifica per quanto riguarda la compatibilità elettromagnetica.
Distribuzione
limitata
“Restricted distribution is a mode of sales distribution in which
the manufacturer restricts the supply of equipment to suppliers,
customers or users who separately or jointly have technical
competence in the EMC requirements of the application of drives.”
Ciò significa che i beni devono essere messi in funzione da personale competente per quanto riguarda la compatibilità EMC.
Limiti di emissioni
EMC
I limiti di emissioni EMC per quanto riguarda gli azionamenti elettrici dipendono dall'ambiente e dall'installaizone, dal tipo di rete
di alimentazione elettrica e dalla potenza dell'azionamento. E'
possibile calcolare i limiti per determinate condizioni utilizzando il
seguente diagramma di flusso (vedi Figura 2-5).
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 13
Definizioni
EN 61800-3 Norma Prodotto
EMC per azionamenti
1˚ ambiente
(rete pubblica a bassa tensione)
Distribuzione
senza limitazioni
Bassa potenza
1 < 25 A
C
O
N
D
O
T
T
O
2˚ ambiente
(rete industriale)
Distribuzione con o
senza limitazioni
Distribuzione
con limitazioni
Qualsiasi potenza
Media potenza
1 > 25 A
Disturbo sulla
porta potenza
dBuV
100
Tutte le impostazioni
79 80
73
66
60
56
quasi picco
LIMITI CONSIDERATI
Nota! In caso di controversia, all'esterno dei
confini dell'installazione, la tabella a fronte riporta
i limiti per i disturbi propagati:
se "all'esterno" è nel 1˚ ambiente
se "all'esterno" è nel 2˚ ambiente
quasi picco
40
20
0
0.15
0.5
1
5
10
30
0.15
Frequenza (MHz)
0.5
1
5
10
30
Frequenza (MHz)
Disturbo
dBuV/m
50
R
A
D
I
A
T
O
47
>25A (10 m)
45
In caso di controversia, all'esterno dei confini
dell'installazione, la tabella a fronte riporta i
limiti per i disturbi propagati. Le misurazioni in
loco devono essere effettuate all'esterno
dell'edificio dove è collocato l'azionamento.
40
<25A (10 m)
37
35
30
25
0
30
200
230
400
600
800
1000
0
200
Frequenza (MHz)
CONTROVERSIA
A carico di chi
produce il disturbo
400
600
800
Frequenza (MHz)
Figura 2-5 Limiti delle emissioni per azionamenti elettrici.
14
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
1000
Capitolo 3 - Soluzioni EMC
Generalità
Il presente capitolo descrive le soluzioni utilizzate per assicurare
la conformità ai requisiti di immunità e alle emissioni radiate e
condotte.
Soluzioni per la
compatibilità
EMC
La progettazione e l'uso di azionamenti elettrici che integrano
dispositivi in c.a. richiedono il rispetto di alcuni principi di base. Si
tratta degli stessi principi utilizzati nella progettazione e configurazione iniziale di tali prodotti, completata considerando nei dettagli tutte le problematiche relative ai layout dei circuiti stampati,
al progetto meccanico, alla posa e agli ingressi dei cavi .
Questa condizione è nota come EMC completa.
Emissioni
Gli azionamenti sono normalmente immuni alla maggioranza dei
disturbi, perché in caso contrario sarebbero disturbati dalle loro
stesse emissioni. Pertanto in questo contesto si tratterà solo
delle emissioni.
Le emissioni possono essere suddivise in due tipi, le emissioni
condotte e quelle radiate. I disturbi possono essere emessi in
diversi modi, come illustra la figura seguente:
Emissione radiata
PDS
Controllo
Processo
Alimentatore
Emissione
condotta
Modulo
azionamento
base
Collegamento
motore
Terra
Motore
Figura 3-1 Emissioni.
Emissione
condotta
I disturbi condotti possono propagarsi ad altre attrezzature attraverso tutti i componenti conduttivi, tra cui i cavi, la messa a
terra e il telaio metallico degli armadi.
Le emissioni condotte possono essere limitate come segue:
• Utilizzando filtri RFI per disturbi HF
• Utilizzando dispositivi di protezione per attenuare la formazione di scintille durante la commutazione nei relè, nei contattori,
nelle valvole, ecc
• Utilizzando anelli ferritici in corrispondenza dei punti di
collegamento della potenza
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 15
Soluzioni EMC
Emissione
radiala
Al fine di evitare i disturbi trasmessi attraverso l'aria, tutti i componenti degli azionamenti elettrici devono costituire una gabbia
di Faraday per contrastare le emissioni radiate. Per azionamento
elettrico s'intendono anche gli armadi, le scatole ausiliarie, i
cablaggi, i motori, ecc.
Segue un elenco di alcuni metodi volti ad assicurare la continuità
della gabbia di Faraday:
Ar
ma
dio:
Arma
madio:
• L'armadio deve avere una finitura anticorrosione non verniciata in tutti i punti di contatto con altre piastre, porte, ecc.
• Tutti i contatti tra metalli devono essere privi di vernice, con
guarnizioni di tenuta conduttive se necessario.
• Utilizzare piastre d'installazione non verniciate, collegate al punto
comune di messa a terra, assicurando che tutti i singoli componenti metallici siano saldamente collegati, in un unico percorso di messa a terra.
• Utilizzare guarnizioni di tenuta conduttive in corrispondenza di
porte e coperchi. E' opportuno fissare i coperchi a intervalli
non superiori a 100 mm nei punti dove potrebbero sfuggire
radiazioni.
• Separare il lato "sporco" dal "lato pulito" relativamente ai disturbi radiati mediante chiusure metalliche e attraverso una
progettazione specifica.
• Ridurre al minimo la presenza di aperture nell'armadio.
• Utilizzare materiali con buone proprietà di attenuazione, ad
esempio materiali plastici con rivestimento conduttivo, nell'impossibilità di utilizzare un armadio metallico.
Cablaggi:
• Utilizzare ingressi cavi specifici HF per la messa a terra alle alte
frequenze delle schermature dei cavi.
• Utilizzare guarnizioni di tenuta conduttive per la messa a terra
HF delle schermature dei cavi di controllo.
• Schermare tutti i cavi dell'alimentatore e dell'unità di controllo.
Attenersi ai manuali specifici dei singoli prodotti.
• Posizionare separatamente i cavi dell'alimentatore e dell'unità di controllo.
• Utilizzare cavi intrecciati per evitare disturbi in modo comune.
• Utilizzare anelli ferritici per i disturbi in modo comune, in base
alla necessità.
• Selezionare e posizionare correttamente i fili interni.
Installazione:
• Gli ausiliari utilizzati con i moduli di azionamento completi devono essere prodotti con marcatura CE in base alla direttiva EMC
e alla direttiva Bassa tensione, NON SOLO con riferimento a
quest'ultima, a meno che non siano esenti, p.es. se utilizzati
con un componente privo di funzione diretta.
• Selezionare e installare gli accessori in conformità alle istruzioni
del produttore.
• Messa a terra a 360° sull'asse motore. Vedi manuali specifici
dei singoli prodotti.
• Metodi di cablaggio interno corretti.
• Particolare attenzione alle modalità di messa a terra.
16
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Soluzioni EMC
Nota: Nel selezionare le apparecchiature per una
configurazione è importantissimo verificare che siano state
considerate sia le emissioni condotte che quelle radiate.
Lato pulito e lato
"inquinato"
Per lato pulito si intende il circuito prima del punto di collegamento dell'alimentazione al modulo di azionamento completo e
nel punto d'inizio dei filtri. I componenti del modulo di azionamento
completo che possono emettere disturbi sono definiti il lato "inquinato"
quinato".
Gli azionamenti inseriti in armadi montati a parete sono progettati in modo tale che il circuito seguito da un collegamento in
uscita sia l'unica parte sporca, purché siano state seguite le
istruzioni per l'installazione dell'azionamento.
Al fine di mantenere pulito il lato "pulito", i componenti sporchi
vengono tenuti separati da una gabbia di Faraday, sia mediante
piastre di separazione che mediante cablaggio.
Se si utilizzano piastre di separazione è opportuno seguire le
indicazioni riguardanti i fori nell'armadio (vedi alla sezione Fori
negli armadi nella parte che segue del presente capitolo).
Se la gabbia di Faraday è costituita da cablaggi, è opportuno
seguire le relative indicazioni (vedere la sezione relativa al
cablaggio nel presente capitolo e seguire le istruzioni specifiche
dei singoli prodotti per quanto riguarda l'azionamento).
L'utilizzo di altri componenti, ad esempio contattori, sezionatori,
fusibili, ecc, rende talvolta difficile la separazione del lato pulito
dal lato sporco.
Questo problema insorge quando i contattori o i commutatori
vengono utilizzati all'interno dei circuiti per la commutazione dal
lato pulito al lato sporco, (ad esempio by-pass).
Nel capitolo 4 si descrivono alcuni esempi di possibili soluzioni
(Esempi pratici).
Uso di filtri RFI
Si utilizzano filtri RFI per attenuare i disturbi condotti in un punto
di collegamento della linea dove il filtro mette a terrra i disturbi.
E' necessario predisporre filtri RFI quando l'azionamento elettrico è collegato alla rete pubblica a bassa tensione (Primo ambiente, vedi capitolo 2, Definizioni)..
Si raccomanda inoltre di utilizzare filtri nelle installazioni industriali
(Secondo ambiente), se nel vicinato vi sono apparecchiature che
potrebbero essere danneggiate dalle emissioni, benché la norma di prodotto attualmente non imponga alcun limite alle emis
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 17
Soluzioni EMC
sioni condotte. Questo può essere il caso di aree industriali dove
siano presenti impianti di industria leggera e pesante e
uffici.
Nota: Non è possibile utilizzare filtri nelle reti flottanti
(r
eti IT) dove sia pr
esente un'elevata impedenza o non
(reti
presente
vi siano collegamenti fisici tra le fasi e la messa a terra.
ANELLO
FERRITICO
Linea
Ingresso
Morsetti
SCHEDA
FILTRI
Terra
Figura 3-2 Esempio di filtraggio integrato in un azionamento.
La Figura 3-2 riporta l'esempio di un filtraggio integrale distribuito. Alcuni azionamenti richiedono un filtro separato (fare riferimento alle istruzioni specifiche dei singoli prodotti).
Scelta del filtro
RFI
La scelta del filtro RFI risponde alla necessità di attenuare i
disturbi condotti. Non è possibile comparare i disturbi misurati
in corrispondenza di una sorgente, e la perdita di inserzione
connessa al filtro, poiché la base di misura dei due elementi
non corrisponde.
E' sempre necessario collaudare i filtri con la sorgente di disturbo per assicurare un livello di attenuazione adeguato.
Installazione del
filtro RFI
Perché il filtro funzioni correttamente, è necessario assicurare
collegamenti affidabili a bassa impedenza/HF, e pertanto è opportuno seguire le seguenti indicazionix.
• Assemblare il filtro su una piastra metallica con punti di collegamento non verniciati in conformità alle istruzioni fornite dal
produttore del filtro.
• Unire con bulloni in più punti i telai dell'armadio del filtro (se
separato) e l'armadio dell'azionamento. Rimuovere eventuale vernice da tutti i punti di collegamento.
• I cavi d'ingresso e di uscita del filtro non devono essere
posizionati in parallelo e vanno separati uno dall'altro.
18
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Soluzioni EMC
• La lunghezza massima del cavo tra il filtro e l'azionamento
deve corrispondere a quanto indicato dal produttore del filtro
RFI.
• Il filtro deve essere messo a terra in modo conforme alle istruzioni del produttore. Si ricorda che il tipo e le dimensioni del
cavo costituiscono un fattore critico.
Azionamenti in
reti IT
Verificar
e con un contator
e che nessun
erificare
contatore
condensator
e di filtraggio sia collegato a
condensatore
terra
terra..
Varistor
230 Vac
Dispositivo, p. es.
convertitore
Filtro RC
230 Vac
Diodo
24 Vac
Figura 3-3 Esempi di soppressione dei disturbi.
Dispositivi di
soppressione
degli archi
I relè, i contattori e le valvole magnetiche devono essere dotati
di dispositivi di soppressione degli archi. Tali dispositivi sono necessari se tali componenti sono montati all'esterno dell'armadio
del convertitore di frequenza.
Scelta di un
armadio
E' sempre necessario disporre di un armadio EMC nel luogo
d'installazione del modulo di azionamento di base, (p. es. un
convertitore a telaio aperto IP 00), o in caso che debbano essere collegati componenti aggiuntivi al lato "inquinato" di un'unità
per il resto conforme.
Per i moduli a telaio chiuso nei quali i collegamenti del motore
sono effettuati direttamente verso i morsetti di uscita del convertitore, e tutte le parti interne sono schermate, non sussistono
particolari requisiti di armadi.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 19
Soluzioni EMC
Se gli azionamenti sono dotati di dispositivi di commutazione in
uscita, ad esempio, risulta necessario un armadio EMC, in quanto
la gabbia di Faraday integrale non risulta idonea in questo caso.
Si rammenta che le caratteristiche EMC costituiscono solo un
requisito per la scelta dell'armadio. Le dimensioni dell'armadio
rispondono a diversi criteri:
•
•
•
•
•
•
•
•
Sicurezza
Grado di protezione IP
Capacità di reiezione del calore
Spazio per dispositivi accessori
Aspetti estetici
Accesso cavi
Conformità EMC
Requisiti generali di conformità EMC
I requisiti riguardanti la sicurezza di persone e animali relativamente
al grado di protezione IP sono descritti principalmente nella norma
EN 60204-1 sulla sicurezza dei macchinari, nella norma EN 50178
sulla sicurezza elettrica o nella Norma prodotto EN 61800-2, e
non sono descritti nel presente documento, che tratta solo degli
aspetti di compatibilità eletromagnetica.
In termini di compatibilità EMC ciò significa che l'armadio è
sufficientemente garantito e sicuro per poter far parte di una
gabbia di Faraday. In sistemi più piccoli è possibile utilizzare scatole
in plastica, purché l'interno sia verniciato con un prodotto
conduttivo. La vernice deve assicurare il contatto tra metalli in
ogni punto di giunzione con altri componenti dell'armadio metallico.
Anche gli interruttori esterni di sicurezza possono essere inseriti
in scatole di plastica, purché esse formino una buona gabbia di
Faraday e siano conduttive all'interno, altrimenti si dovranno
utilizzare scatole metalliche.
L'armadio deve rispondere ai seguenti parametri minimi:
• Spessore: Acciaio inox (zincato) da 0,75 mm (normalmente
consigliato <1,5 mm per caratteristiche di rigidità).
• Superficie esterna: Vernice in polvere per elettrodeposizione,
p. es. vernice in polvere poliestere. Spessore 60µm, o altri
prodotti vernicianti di tipo estetico.
• Superficie interna: Acciaio cromato e zincato caldo. Non
verniciato. Le superfici che devono avere un contatto tra
metalli non vanno verniciate.
• Griglie: Fori nell'acciaio < 21 mm di ampiezza o modelli di
proprietà immuni RFI.
• Porte: Sigillate con guarnizioni di tenuta conduttive e dotate di
adeguata messa a terra. Sufficienti dispositivi di blocco per
messa a terra alta frequenza.
20
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Soluzioni EMC
• Piastra di chiusura: Metallo contro metallo (non verniciato), tutto
con messa a terra. Sono disponibili diverse tipologie di armadi
di proprietà che utilizzano diversi materiali e metodi di
schermatura dalle emissioni radiate.
Seguire le indicazioni fornite dal produttore in merito alla
costruzione e alla messa a terra.
GABBIA DI FARADAY
Sufficienti dispositivi
blocco porta
Piastre posteriori
non verniciate
Fori di dimensioni
limitate
Sigillatura conduttiva
porta
Piastre laterali
supplementari
Piastre inferiori
di tenuta
Manicotti conduttivi
Guarnizione di tenuta conduttiva
per cavi dell'unità di controllo
Figura 3-4 Dettagli relativi all'armadio.
Fori negli
armadi
Nella maggior parte dei casi è necessario praticare fori
nell'armadio, ad esempio per la visualizzazione dei dispositivi di
apertura, griglie, blocchi, cavi, ecc.
Quando è necessario utilizzare un armadio compatibile EMC, la
diagonale o diametro massimo di ciascun foro è di 100 mm, che
corrisponde a 1/10TH della lunghezza d'onda a una frequenza di
300 MHz. Si tratta di una dimensione risultata accettabile nel
corso delle prove EMC.
Tuttavia si raccomanda anche di utilizzare dispositivi in telai metallici
se i fori per l'assembraggio sono tra i 30 e 100 mm, in caso di
dubbi circa i possibili problemi relativi ai disturbi HF.
I fori posteriori ai 100 mm devono essere coperti con un telaio
metallico intorno all'apertura e collegati a terra all'armadio.
I fori di ispezione di dimensioni maggiori possono essere riparati
da vetri di proprietà con rivestimento conduttivo.
I vetri devono essere fissati a supporti metallici non verniciati con
nastro biadesivo o guarnizioni di tenuta conduttivi.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 21
Soluzioni EMC
Dimensioni max reticoli
Strumento dimensioni
massime 72x72 mm
Cavo
intrecciato
Nota! IP2x = 12 mm
<100 mm
Vetro di
ispezione
Chiusura metallica
per fori >100 mm
Verificare
che non
siano
presenti fori
>100 mm
Disp. di blocco
su porta non
verniciata
Nota: Se la piastra frontale della porta è in materiale plastico, realizzare
una messa a terra a 360˚ per il cavo, altrimenti è accettabile il doppino intrecciato
Figura 3-5 Dettagli di una tipica apertura di armadio.
Messa a terra
HF a 360°
E' opportuno eseguire una messa a terra HF a 360° in tutte le
situazioni in cui i cavi entrano nell'armadio dell'azionamento, nella
scatola di collegamento dell'ausiliario o nel motore. Vi sono diverse modalità di realizzare una messa a terra HF. Il presente
documento descrive le soluzioni utilizzate nei moduli di
azionamento di base o completi ABB.
Messa a terra H
F
HF
con pressacavo
I pressacavo progettati per la messa a terra HF a 360° sono
idonei per cavi di potenza di diametro inferiore ai 50 mm.
I pressacavo non sono normalmente utilizzati per i cavi dell'unità
di controllo in virtù del fatto che la distanza tra i collegamenti
dell'unità di controllo e i pressocavo è spesso troppo elevata per
assicurare una messa a terra HF affidabile. Se i pressacavo
vengono utilizzati con cavi dell'unità di controllo, la schermatura
dei cavi deve essere prolungata fino al punto il più vicino possibile
ai collegamenti del controllo. Rimuovere solo l'isolamento esterno
del cavo per esporre la schermatura per tutta la lunghezza del
pressacavo.
Per ottenere risultati ottimali dalla messa a terra HF, coprire la
schermatura del cavo con del nastro conduttivo. Applicare il
nastro su tutta la superficie schermata, compreso il serrafilo,
premendo bene con le dita a ogni giro. Utilizzare colla di tipo
conduttivo.
22
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Soluzioni EMC
CAVO ALIMENTAZIONE
Fili non schermati il
più corti possibile
CAVO MOTORE
Serrafilo corto
Schermatura cavo
coperta da nastro
conduttivo
Piastra di tenuta
non verniciata
Tenuta di compressione
e schermatura di tipo
conduttivo
Pressacavo EMC
Dado di fissaggio
Cavo
Continuità della
gabbia di Faraday
Figura 3-6 Punti principali dei collegamenti di potenza.
Messa a terra HF
con manicotto
conduttivo
La messa a terra HF 360° in corrispondenza degli ingressi dei
cavi di alimentazione può essere effettuata installando un
manicotto conduttivo intorno alla schermatura del cavo. Il
manicotto viene collegato alla gabbia di Faraday serrandolo
all'apposito collarino nella piastra di tenuta.
Serrafilo corto
Nastro conduttivo sulla schermatura del cavo
Manicotto
conduttivo
Piastra di tenuta
non verniciata
dotata di collarini
Piastra base non verniciata
Cavo
Continuità della
gabbia di Faraday
Figura 3-7 Messa a terra 36
0 ° con manicotto conduttivo .
360
Questa soluzione presenta il vantaggio di poter utilizzare lo
stesso manicotto per cavi di diversi diametri.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 23
Soluzioni EMC
E' possibile supportare meccanicamente il cavo utilizzando
dispositivi di fissaggio, e non è necessario utilizzare un pressacavo
specifico.
Si noti che il manicotto non funge da pressacavo.
Messa a terra
360° in
corrispondenza
del lato motore
La continuità della gabbia di Faraday sul lato motore deve essere
garantita con gli stessi metodi utilizzati in corrispondenza
dell'ingresso dell'armadio, in particolare:
• Fissare il cavo utilizzando pressacavo.
• Sigillare la schermatura del cavo con nastro conduttivo.
• Utilizzare guarnizioni conduttive per sigillare sia la piastra di
tenuta del cavo che il coperchio della morsettiera per la gabbia
di Faraday e per assicurare una classe di protezione IP 55.
• Ridurre al minimo la lunghezza dei conduttori di messa a terra
di tipo a serrafilo.
La Figura 3-8 mostra un tipo di gabbia di Faraday in
corrispondenza del lato motore.
I motori non completamente ermetici, ad esempio per il
raffreddamento di tipo IC01, IC06, ecc., assicurare la continuità
della gabbia di Faraday come per l'armadio del convertitore.
Schermatura cavo coperta di
nastro conduttivo
Serrafilo corto
Pressacavo EMC
Guarnizione
conduttiva
Continuità della
gabbia di Faraday
Figura 3-8 Punti principali nel cablaggio motore.
Guarnizioni
conduttive con
cavi di controllo
La messa a terra HF 360° per i cavi di controllo può essere
effettuata mediante guarnizioni conduttive. Nel metodo raffigurato
il cavo di controllo schermato viene fatto passare attraverso due
guarnizioni e vengono serrate insieme come mostra la Figura
3-9.
Quando le guarnizioni vengono montate in corrispondenza di una
piastra di tenuta, la schermatura del cavo deve proseguire fino al
punto più vicino possibile ai collegamenti del controllo. In questo
caso l'isolamento esterno del cavo deve essere rimosso per
consentire il collegamento alla schermatura per tutta la lunghezza
del passaggio attraverso la guarnizione.
24
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Soluzioni EMC
La schermatura deve essere coperta di nastro conduttivo.
I miglior risultati di messa a terra HF si ottengono montando le
guarnizioni il più vicino possibile ai collegamenti del controllo.
Installare le guarnizioni in collegamento con le superfici non
verniciate collegate a terra della piastra di tenuta sulla quale sono
montate.
Tutte le estremità dei collegamenti devono essere il più corte
possibile, e intrecciate a coppie se necessario. La schermatura
del cavo deve essere messa a terra in corrispondenza del lato
del collegamento utilizzando un serrafilo corto.
Le dimensioni del foro nella piastra di tenuta necessarie per queste
guarnizioni sono normalmente di 200 x 50 mm.
Intrecciare i cavi
a coppia fino ai
morsetti
Collegamenti
di controllo
Serrafilo corto
PE
Cavo
Tirare l'isolamento
esterno in corrispondenza
della guarnizione
(per circa 3 cm)
Premere le guarnizioni
una contro l'altra
Schermatura cavo coperta
con nastro conduttivo
Piastra di tenuta non verniciata
Guarnizione conduttiva
Continuità della
gabbia
di Faraday
Pressacavo
Cavi controllo
Figura 3-9 Punti principali per il passaggio dei cavi del controllo.
Installazione
degli accessori
Data la grande varietà di accessori che possono essere installati,
è possibile fornire solo alcuni principi di base per la loro selezione
e installazione.
E' possibile comunque suddividere gli accessori in due categorie,
in base al loro grado di immunità/sensibilità.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 25
Soluzioni EMC
Attenersi alle indicazioni per la pratica di fori nell'armadio in
presenza di dispositivi che formino un ponte tra il lato pulito e il
lato "inquinato" e che possano essere disturbati dalle emissioni.
I fusibili, i fusibili di commutazione e i contattori sono esempi tipici
di dispositivi aperti, in quanto non sono dotati di alcuna protezione
metallica.
Di norma, tali dispositivi non possono essere installati sul lato
pulito senza dotarli di piastre di schermatura protettive metalliche.
Attenersi alle indicazioni per la pratica di fori nell'armadio.
In alcuni casi può verificarsi qualche confusione tra i requisiti di
sicurezza e i requisiti EMC. E' pertanto importante ricordare la
seguente regola di base:
La sicurezza è sempre la massima priorità e prevale
sui requisiti EMC.
Nel capitolo relativo agli Esempi pratici si forniscono alcuni
esempi di dispositivi aperti e protetti.
Cablaggio
interno
26
I cablaggi interni rispondono ad alcune regole di base:
• Mantenere sempre una separazione tra i cavi del lato "inquinato"
e quelli del lato pulito, schermandoli gli uni dagli altri.
• I collegamenti di potenza interni sul lato pulito con unità
azionamento dotate di filtro integrale, ad esempio da un
contattore all'ingresso del convertitore, non richiedono cavi
schermati ma potrebbero richiedere anelli ferritici di
disaccoppiamento quando entrano in corrispondenza
dell'ingresso del convertitore.
• Utilizzare dove possibile doppini intrecciati.
• Come cavi di uscita e ritorno a livello di segnali in uscita
dall'armadio centrale, utilizzare doppini intrecciati schermati.
• Evitare di formare doppini con diversi tipi di segnale, ad esempio
110 Vca, 230 Vca, 24 Vcc, analogici, digitali.
• Fare aderire i fili alla superficie metallica, evitando di lasciare fili
sospesi, che possono fungere da antenna.
• Se si utilizzano canaline in plastica, fissarle direttamente alle
piastre d'installazione o al telaio. Non lasciare archi sospesi
che possono fungere da antenna.
• Mantenere una separazione tra i cavi di potenza e i cavi di
controllo.
• Utilizzare segnali dotati di isolamento galvanico (di qualsiasi
potenziale).
• Mantenere i doppini intrecciati il più vicino possibile ai
morsetti.
• Ridurre al minimo possibile la lunghezza del serrafilo.
• Ridurre al minimo la lunghezza dei collegamenti di messa a
terra in profilati piatti, conduttori flessibili intrecciati o multiintrecciati per ottenere un basso livello di impedenza RFI.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
:
In questo contesto si parla di dispositivo protetto quando è in
grado di mantenere chiusa la gabbia di Faraday. Si consiglia per
tanto di utilizzare dispositivi schermati/chiusi ogni volta che ciò
sia possibile.
Soluzioni EMC
SEGNALI ANALOGICI
DISPOSITIVO
SPORTELLO
DISPOSITIVO
ARMADIO
Intrecciare queste
coppie di cavi
Utilizzare cavi schermati per segnali analogici mA
Per messa a terra vedere sezione cablaggio controllo
Segnale
analogico
(V)
Segnale
analogico
(mA)
USCITA DIG. Non mischiare diversi
POTENZIALE
livelli di segnale
LIBERO
INGRESSI DIGITALI
DI1
DI3
DI6
+24Vcc
+24Vcc
GND
USCITE RELE'
(pot. libero)
Diodo per
relè in c.c.
Non mischiare diversi livelli di segnale
+230 Vca
N
Filtro RC o
varistore per
relè in c.a.
LATO PULITO
Evitare percorsi paralleli con i fili del controllo
Incrociare a 90˚
LATO SPORCO Mantenere una separazione (vedi Figura 3-11)
Evitare percorsi paralleli con i fili del controllo
Incrociare a 90˚
+24Vcc
GND
NC
Comune
NO
NC
Comune
NO
NC
Comune
NO
Intrecciare i cavi
fino ai morsetti
COLLEGAMENTO
ALIMENTAZIONE
USCITA
MOTORE
Figura 3-10 Principi di cablaggio all'interno della CDM.
Cablaggio e cavi
controllo
Il cablaggio del controllo fa parte della gabbia di Faraday descritta
nella sezione Guarnizioni conduttive con cavi di controllo.
Oltre a una corretta messa a terra HF, vi sono altre norme di
base riguardanti il cablaggio di controllo:
• Utilizzare sempre cavi a coppia intrecciata schermati:
-cavo a doppia schermatura per segnali analogici
-schermatura singola per altri segnali accettabile, ma si
consiglia doppia schermatura.
• Non far passare i segnali da 110/230 V nello stesso cavo con
cavi segnale di livello inferiore.
• Mantenere separati i doppini intrecciati per ciascun segnale.
• Messa a terra direttamente in corrispondenza del lato
convertitore di frequenza.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 27
Soluzioni EMC
Se le istruzioni riguardanti il dispositivo all'altra estremità del
cavo specificano la messa a terra all'altra estremità, mettere
a terra le schermature interne all'estremità del dispositivo più
sensibile e le schermature esterne all'altra estremità.
• Posare se possibile i cavi segnale in base alla Figura 3-11 e
seguire le istruzioni fornite nei manuali specifici di prodotto.
Manuale
specifico di prodotto
Cavo motore
Cavo rete
Cavi controllo/segnale
Figura 3-11 Principi di posizionamento per i cavi di controllo.
E' possibile trovare ulteriori informazioni relativamente ai cavi di
controllo nei documenti “Messa a terra e cablaggio degli
azionamenti” e nei manuali specifici di prodotto.
Cavi di
potenza
Poiché i cavi fanno parte dell'azionamento elettrico, fanno parte
anche della gabbia di Faraday. Al fine di assicurare la conformità
EMC, è necessario utilizzare cavi di potenza dotati di una
schermatura efficace.
La finalità della schermatura consiste nella riduzione delle emissioni
radiate.
Perché sia efficace, la schermatura deve essere caratterizzata
da una buona conduttività e coprire quasi integralmente la
superficie del cavo. Se la schermatura del cavo viene utilizzata
come messa a terra di protezione, la sezione della schermatura
(o la conduttività equivalente) deve essere almeno pari al 50 %
della sezione del conduttore di fase.
28
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Soluzioni EMC
I manuali specifici di prodotto descrivono alcune tipologie di
cavo che possono essere utilizzate per l'alimentazione di rete e
l'uscita motore.
Se non fossero disponibili a livello locale i cavi del tipo consigliato,
considerando il fatto che i produttori di cavi utilizzano diverse
tipologie di schermatura, è opportuno valutare i cavi utilizzabili
considerando l'impedenza di trasferimento degli stessi.
L'impedenza di trasferimento definisce l'efficacia della schermatura
del cavo. Viene utilizzata normalmente con i cavi comunicazione.
Il cavo può essere formato da una schermatura intrecciata o
spiralata, e il materiale di schermatura è normalmente rame o
alluminio.
L'idoneità per le varie tipologie di azionamento è evidenziata nei
manuali specifici di prodotto.
2
3
1
3
1
Figura 3-12 Filo in acciaio zincato o rame stagnato con schermatura
intrecciata.
3
2
Figura 3-13 Strato di nastro in rame con uno strato concentrico di
fili in rame.
2
3
3
3
1
Figura 3-14 Strato concentrico di fili in rame con applicazione
elicoidale aperta di nastro in rame.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 29
Soluzioni EMC
Impedenza di
trasferimento
Impedenza
di trasferimento
[mOhm/m]
Cavo non consigliato
Limite
Filo in acciaio zincato o rame stagnato
con schermatura intrecciata (Fig. 3-12)
Strato di nastro in rame
con uno strato concentrico
di fili in rame (Fig. 3-13)
Schermatura ondulata
Frequenza [MHz]
Figura 3-15 Impedenza di trasferimento per cavi di potenza.
Per rispondere ai requisiti relativi alle emissioni radiate, l'impedenza
di trasferimento deve essere inferiore ai 100 m:/m nella gamma
di frequenza fino ai 100 MHz. La massima efficacia della
schermatura si ottiene con l'utilizzo di un condotto metallico o di
una schermatura in alluminio ondulato. La Figura 3-15 mostra
valori tipici di impedenza di trasferimento per diverse tipologie di
cavo. L'impedenza di trasferimento richiesta è inversamente
proporzionale alla lunghezza del cavo.
Utilizzo di anelli
ferritici
In casi particolari, determinati da alti livelli di emissioni, gli induttori
nel modo comune possono essere utilizzati nei cavi segnale al
fine di evitare problemi d'interfacciamento tra diversi sistemi.
I disturbi nel modo comune possono essere eliminati facendo
passare dei conduttori attraverso il nucleo ferritico dell'induttore
nel modo comune (Figura 3-16).
Il nucleo ferritico fa aumentare l'induttanza dei conduttori e
l'induttanza reciproca, in tal modo vengono soppressi i segnali di
disturbo nel modo comune superiori a una determinata frequenza.
Gli induttori nel modo comune più indicati non sopprimono i segnali
nel modo differenziale.
Figura 3-16 Anello
ferritico in cavo dei
segnali.
30
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Soluzioni EMC
L'induttanza (cioè la capacità di eliminare i disturbi HF) può essere
aumentata effettuando più giri del cavo dei segnali.
Se si utilizza un anello ferritico con il cavo di potenza, è opportuno
fare passare tutti i conduttori di fase attraverso l'anello. La
schermatura ed eventualmente il filo di messa a terra devono
essere posizionati all'esterno dell'anello per mantenere in funzione
l'induttore nel modo comune. Con i cavi di potenza, normalmente
non è possibile effettuare più passaggi attraverso l'anello. E'possibile aumentare l'induttanza utilizzando più anelli consecutivi.
Se, per qualsiasi ragione, le istruzioni relative all'installazione non
possono essere seguite e per tanto vengono aggiunti in un
secondo momento filtri o anelli ferritici si raccomanda di effettuare
tutte le misure necessarie per dimostrare la conformità.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 31
Capitolo 4 - Esempi pratici
Installazione
semplice
La figura seguente mostra i cavi schermati di collegamento tra
i componenti del primario, per assicurare l'attenuazione delle
emissioni radiate. L'alimentazione è fornita attraverso il filtro RFI.
La gabbia di Faraday è dotata di messa a terra e tutte le emissioni
vengono scaricate a terra.
Nel caso mostrato nella Figura 4-1, l'armadio non deve essere
conforme EMC, in quanto i collegamenti sono effettuati
direttamente in un convertitore di frequenza copatibile EMC.
Trasformatore
Messa a terra
HF a 360˚
Cavo schermato
Armadio
telaio
metallico
PDS
Armadio
Piastra di
montaggio
non
verniciata
Scatola metallica
Azionamento
FILTRO
RFI
RESISTENZA
DI
FRENATURA
Raddrizzatore
CHOPPER
DI
FRENATURA
Scatola metallica
CONTROLLO
Per dettagli sul collegamento
vedere manuali specifici di
prodotto (chopper e resistenza).
Per ulteriori dettagli, vedere
sezione su MESSA A TERRA
360˚ SUL LATO MOTORE
Uscita
motore
1) Serrafilo
corto a PE
schermatura
comune e per
doppino
2) Messa a terra HF 360˚
3) Per norme,
vedere sez.
CABLAGGIO
Figura 4-1 Configurazione di base di un azionamento elettrico
32
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Esempi pratici
Esempio di
sistema di bypass <100kV
A
<100kVA
In questo caso è difficile assicurare che non si verifichino
accoppiamenti incrociati tra il lato "inquinato" del convertitore e
il lato pulito superiore al contattore DOL (Direct On Line). I
contattori non costituiscono schermature RFI e anche i circuiti
delle bobine sono vulnerabili.
Un filtro RFI idoneo in corrispondenza dei collegamenti d'ingresso
dell'alimentazione richiede la capacità di trasferire la corrente di
avviamento DOL, che può essere da sei a sette volte maggiore
rispetto alla corrente di pieno carico, e sarebbe notevolmente
sovradimensionato per un funzionamento normale, caratteristica
che comporta difficoltà in fase di progettazione. I nuclei ferritici
utilizzati nelle alimentazioni al contattore contribuiscono ad
attenuare i disturbi accoppiati, come mostra la Figura 4-2.
Trasformatore
Messa a terra HF 360˚
Cavo schermato
RADIATI, cioè lato SPORCO
Armadio
telaio
metallico
PDS
Collegamento
alimentazione Sezionatore
armadio 1
Armadio 2
Piastra di montaggio non verniciata
L'anello ferritico nel circuito DOL
è per l'accoppiamento incrociato
del lato sporco e pulito dell'uscita
motore di un PDS
Anello
ferritico
Scatola metallica
CONTROLLO
BY-PASS
Sezionatore
modulo
azionamento
RELE'
CONTROLLO
O PLC
FILTRO
RFI
Scatola metallica
CONTROLLO
Sezionatore
1) Serrafilo corto a PE
schermatura comune
e per doppino
2) Messa a terra HF 360˚
Contattore
Contattore
3) Per norme, vedere sez.
CABLAGGIO CONTROLLO
Uscita
motore
Scatola metallica
Software
sicurezza
Per ulteriori dettagli, vedere
MESSA A TERRA MOTORE A 360˚
Figura 4-2 Schema di base con by-pass.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 33
Esempi pratici
Esempio tipico
di azionamento
a 1
2 impulsi
12
In questo caso il raddrizzatore a 12 impulsi costituisce un sistema
IT, privo di messa a terra per la presenza di un avvolgimento
delta e pertanto tutti i filtri sulla linea devono essere collocati in
corrispondenza del primario del trasformatore di sfasamento.
L'esperienza dimostra che, in casi analoghi, con collegamenti
brevi alle sbarre del bus, la schermatura di terra tra gli avvolgimenti
del trasformatore non è idonea per l'attenuazione delle emissioni
condotte nel primo ambiente. Pertanto, può essere necessario
installare un filtro RFI in corrispondenza del lato del primario del
trasformatore per assicurare la conformità EMC. Normalmente il
filtro RFI non è necessario nel secondo ambiente.
Per dispositivi alimentati da un sistema IT, è possibile utilizzare
una procedura analoga. La presenza di un trasformatore di
sezionamento consente la messa a terra dell'azionamento e
l'utilizzo di un filtro idoneo, specifico per il primo ambiente.
Il punto di accoppiamento è caratterizzato da media tensione, ed
è possibile valutare il livello di emissioni in corrispondenza del
successivo punto di accoppiamento a bassa tensione nel sistema.
Il livello delle emissioni deve corrispondere a quelli stabiliti per ciascun
ambiente. Per le definizioni, fare riferimento alla sezione Ambienti
d'installazione, nel capitolo 2.
Messa a terra HF a 360˚
Cavo schermato
Cavi di controllo schermati
PDS
Alimentazione a bassa tensione
Controllo e display
Punto di misura
Armadio con segregazione
Cavi motore schermati
FILTRO
RFI
Messa a terra
comune
SCARICO PER EMISSIONI
Contattore fusibile
commutazione in
ingresso
Trasformatore di
sfasamento
(se integrato)
Raddrizzatori
Inverter
Induttanza
di uscita
(ferritica)
Nota: T
utti i dispositivi interni devono essere chiusi
Tutti
Figura 4-3 Sistema di convertitore a 12 impulsi alimentato a bassa tensione.
34
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Esempi pratici
Messa a terra HF 360˚
Cavo schermato
Cavo di controllo schermati
Alimentazione a bassa tensione
Punto di misura
Armadio con segregazione
Controllo e display
PDS
Cavi motore schermati
FILTRO
RFI
Messa a terra
comune
Contattore fusibile
commutazione in
ingresso
SCARICO PER EMISSIONI
Trasformatore
di sfasamento
(se integrato)
Raddrizzatori
Inverter Induttanza
di uscita
(ferritica)
Figura 4-4 Sistema convertitore a 12 impulsi alimentato a bassa tensione (CDM,
trasformatore e fusibile di commutazione sono dotati di alloggiamenti separati).
Messa a terra HF 360˚
Cavo schermato
Alimentazione a media o alta tensione
Punto di misura
Armadio con segregazione
Messa a terra
comune
Contattore fusibile Trasformatore
commutazione in di sfasamento
ingresso
(se integrato)
PDS
Cavo di controllo schermati
Controllo e display
Cavi motore schermati
SCARICO PER EMISSIONI
Raddrizzatori Inverter
Induttanza
di uscita
(ferritica)
Figura 4-5 Sistema convertitore a 12 impulsi alimentato a media o alta tensione.
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 35
Esempi pratici
Esempio di
azionamento
modulare
comune
alimentato in
c.c.
In questo esempio viene illustrato un azionamento modulare
comune del bus in c.c. alimentato da una rete dotata di messa
a terra attraverso un filtro RFI.
L'armadio deve essere conforme EMC, in quanto i componenti
interni non lo sono. Gli ingressi dei cavi devono essere dotati di
messa a terra HF a 360°. L'armadio è dotato di messa a terra
per scaricare tutte le emissioni.
Messa a terra HF 360˚
Cavo schermato
PDS
Armadio con segregazione
Scomparto 1 Scomparto 2 Scomparto 3
Scomparto n.
FILTRO
RF
Controllo e display
Cavi controllo
schermati
Messa a terra
comune
Unità ingresso
Unità
(fusibile di
alimentazione
commutazione, (raddrizzatore)
contattore, ecc.)
Cavi motore
schermati
Unità
azionamento
(inverter)
Unità
azionamento
(inverter)
Figura 4-6 Azionamento modulare comune alimentato dal bus in c.c. a bassa tensione
36
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Capitolo 5 - Bibliografia
La presente guida fa riferimento a vari testi. Se ne consiglia la
lettura quale supporto per la realizzazione di installazioni
compatibili:
EN 61800-3, Adjustable Speed Electrical Power Drive Systems
- punto 3, norma EMC con prove specifiche (pubblicata da
CENELEC, Bruxelles, Belgio e dagli Enti normativi nazionali dei
paesi membri UE).
Linee guida della Commissione sull'applicazione della Direttiva
del Consiglio 89/336/EEC, pubblicata dalla Commissione Europea
DGIII - Industria.
Interference Free Electronics di Dr. Sten Benda (pubblicato da
ABB Industry Ab, Västerås, Svezia)
Guida tecnica N. 2 - Direttive del Consiglio UE e azionamenti
elettrici a velocità variabile, codice 3BFE 61253980 RO125 REV
B (pubblicata da ABB Industry Oy, Helsinki, Finlandia)
Grounding and cabling of the drive system, codice 3AFY
61201998 (pubblicata da ABB Industry Oy, Helsinki, Finlandia)
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 37
Capitolo 6 - Indice analitico
A
accoppiamento incrociato 33
Ambiente di installazione 3, 11,
13, 34
ambiente elettromagnetico 8
Anello ferritico 15, 16, 26, 30, 31
antenna 26
apparato 11
armadio 15, 16, 17, 19, 20, 21,
22, 24, 26
armadio 16, 24, 32
armoniche 8
avvolgimento delta 34
Azionamenti a velocità variabile 5,
6, 8, 16, 17, 22, 37
Azionamento elettrico 1, 3, 6, 8,
9, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 28, 32,
34, 37
B
Burst transitori veloci 8
C
campo EM radiato 8
canaline in plastica 26
Cavo di controllo 16, 22, 24, 27,
28
Cavo schermato 26, 32
CENELEC 9, 37
Classe ambientale 11, 12
cliente 13
collegamento del controllo 22, 24,
25
Compatibilità elettromagnetica
(EMC) 1, 3, 5, 6, 8, 9, 12, 13, 15,
16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24,
25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 34,
37
Componente 3, 5, 8, 9, 11, 16,
17, 19
componenti elettrici 8
conduzione 8
Contattore 5, 15, 17, 19, 26, 33
convertitore 8, 19, 24, 26, 27, 33,
34, 35
convertitore di frequenza 8, 19,
27, 32
D
Direttiva Bassa Tensione 5
Direttiva Macchine 5
Distribuzione 12, 13
38
Distribuzione con limitazioni 3, 12,
13
Distribuzione senza limitazioni 3,
13
disturbi da RF condotte 8
disturbo elettromagnetico 9
DOL 33
doppino intrecciato 16, 22, 26, 27
double shielded cable 27
drive 1, 3, 5, 6, 8, 9, 12, 13, 15,
16,17, 18, 19, 22, 26, 28, 29, 37
E
EEA 8
elettronica di controllo 8
emissione HF 8
F
fenomeni a bassa frequenza 8
fenomeni ad alta frequenza 8
Filtro RFI 15, 17, 18, 32, 33
fornitori 13
funzione diretta 16
fusibile 5, 17, 26
G
Gabbia di Faraday 16, 17, 19, 20,
23, 24, 26, 27, 28, 32
guarnizione di tenuta 16, 20, 21,
24, 25, 27
guarnizioni di tenuta
conduttive 16, 20, 21,24, 27
I
IGBT 8
Impedenza RF 26
impulsi di tensione 8
integratore di sistemi 5
irraggiamento 8, 16
M
marcatura CE 3, 5, 10, 11, 16
microinterruzioni 8
Modulo di azionamento completo
(BDM) 8, 17, 19
Modulo di azionamento completo
(CDM) 8, 27
motore 24
N
nucleo ferritico 33
P
piastra di tenuta 23, 24, 25
pressacavo 24
pressacavo 22, 24
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC
Primo ambiente 3, 12, 34
prodotto a sé stante 11
Produttore di pannelli 5, 6, 9
Produttori OEM 5, 6, 9
Punto di accoppiamento 34
R
raddrizzatore a 12 impulsi 34
rete a bassa tensione 12, 17
rete a media tensione 12
rete di alimentazione 12, 13
reti di distribuzione 11
S
scarica elettrostatica 8
schermatura metallica 26
Secondo ambiente 3, 11, 12
Senza limitazioni 3, 12, 13
serrafilo 24, 26
Sistema IT 34
squilibri 8
T
trasformatore 12, 34
trasformatore di sezionamento 34
trasformatore di sfasamento 34
U
unità funzionale a sé stante 11
utente 5, 9, 12, 13
Guida tecnica N.3 - Installazione e configurazione di un azionamento elettrico in conformità alla normativa EMC 39
© Copyright ABB Automation Group Ltd, 2000 3BFE 64331825 R0204 Specifiche suscettibili di modifiche senza preavviso.
IT 16.5.2000
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20099 Sesto S. Giovanni (Mi)
Tel:
02 - 26 23 27 32
Fax: 02 - 26 23 29 79
Internet: [email protected]
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