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Generazione di armoniche nei dispositivi
Energia più efficiente
Bruno Dua - Progetto Ambiente
Sommario
Il progresso tecnologico, ha diffuso sul mercato elementi elettronici di sempre maggiori prestazioni e minore dimensione. Tale riduzione nelle dimensioni dei dispositivi, ha fatto sì che le sorgenti di alimentazione di questi dispositivi realizzino alcuni indici di densità di potenza (misurata in Watt/cm3) inimmaginabili solo pochi anni fa.
Tali dispositivi utilizzano tipologie di commutazione a semiconduttore di potenza che operano ad alte frequenze. Queste tecnologie consentono di gestire grandi potenze in dimensioni molto piccole.
Il principale inconveniente di tali dispositivi, deriva dall'uso che tali macchinari fanno della rete di alimentazione.
Perché intervenire sulla Power Quality
L'uso di dispositivi a semiconduttore, tanto controllati (IGBT, MOSFET, TRIAC, etc.) come non controllati (diodi raddrizzatori), provoca alcuni consumi sui carichi commutati e non lineari, che visti dal lato della alimentazione generano un alto grado di interferenze elettriche.
La generazione delle armoniche:
Le cause principali per la generazione di armoniche nei carichi:
- Apparecchiature con semi-conduttori: avviatori e variatori elettronici di velocità, ups e inverter, raddrizzatori tri e monofase, fonti di alimentazione commutate per piccole apparecchiature, caricatori di batteria;
- Apparecchiature con elementi ferromagnetici: trasformatori, bobine e altri elementi magnetici ad alto flusso di induzione, materiale del nucleo con ampia isteresi o funzionamento vicino alla saturazione, reattanze elettromagnetiche di apparecchi di illuminazione;
- Elementi con discontinuità nel consumo di energia elettrica: saldatrici elettriche ad arco, motori a spazzole.
I principali effetti negativi della presenza di armoniche nella rete elettrica
- Aumento della potenza apparente da trasportare;
- Necessità di sovradimensionare le installazioni;
- Interventi intempestivi delle protezioni;
- Sovraccarico nei conduttori e nelle macchine rotanti;
- Instabilità del sistema elettrico;
- Possibili penalizzazioni per interferenze della rete elettrica generale, fino alla disconnessione.
La gamma ADF
Progettato e fabbricato in Svezia
Un'unità ADF è essenzialmente un generatore di corrente elettrica computerizzato altamente avanzato, in grado di produrre istantaneamente qualsiasi forma di corrente di compensazione.
Le soluzioni ADF sono state integrate in diverse applicazioni in tutto il mondo. Dai data center in Corea, alle piattaforme
petrolifere nel Golfo del Messico
Non servono TA
Quando si ha bisogno di una soluzione di retrofit o si ha una configurazione complicata, può essere molto difficile aggiungere i TA (trasformatori di corrente). Ma con Sensorless Control, si può compensare senza di essi, in modo da poter eliminare del tutto i TA. In questo modo si garantisce una maggiore flessibilità al momento di decidere dove e come installare l'unità ADF, nonché si riducono le tipiche problematiche relative all'installazione e alla compensazione.
In aggiunta a tutto questo, Si è anche in grado di isolare le sottoreti e Compensare la distorsione di fondo, che migliora
ulteriormente la flessibilità e l'adattabilità della piattaforma ADF.
NOISE - Le armoniche ad alta frequenza
3 kHz - 1MHz
Il "noise" ad alta frequenza tra 3kHz-1MHz è estremamente dannoso per l'impianto elettrico. Il "noise", in questa gamma,
è responsabile di diversi problemi di qualità dell'alimentazione tra cui:
- Circuito stampato bruciato;
- Errori dei componenti della scheda;
- Cancellazione casuale della memoria;
- Pacchetti di dati binari danneggiati;
- Conduttori surriscaldati;
- Perdite di isteresi in motori/trasformatori;
- UPS bloccato nel bypass,
- Loop di terra;
- locco PLC/PAC;
- Fastidi ai VFD (Variatori di freqenza);
- Effetto pelle;
- Sfarfallio di tensione;
- Interruzione dell'alimentazione;
- Surriscaldamento della sala server;
- Surriscaldamento dei cavi.
Caratteristiche e vantaggi della tecnologia di correzione della forma d'onda ad alta frequenza
La tecnologia brevettata di correzione della forma d'onda di Environmental Potentials si concentra sul monitoraggio della forma d'onda e sul filtraggio di tutto l'inquinamento generato dalla conversione continua di potenza. I potenziali ambientali convertono questo inquinamento in calore all'interno dell'unità piuttosto che affidarsi a terra, altri conduttori di sistema o persino carichi, per fornire l'attenuazione richiesta. Ciò elimina l'energia dannosa e inutilizzabile dal sistema.
Sistemi EP2000
Caratteristiche
- Rimuove il "noise" ad alta frequenza generato dalla commutazione transitoria e/o correggere la natura sinusoidale della forma d'onda;
- Assorbe i transitori del "noise" di commutazione e della tensione;
- Spread - distribuisce l'energia;
- Dissipa l'energia sotto forma di calore all'interno dell'unità;
- NON devia il "noise" a terra, poiché la maggior parte dell'inquinamento da qualità dell'energia è generato nell'impianto, non è consigliabile deviare il "noise" elettrico ("noise" ad alta frequenza) nel sistema elettrico.
La generazione delle armoniche:
Le cause principali per la generazione di armoniche nei carichi:
- Apparecchiature con semi-conduttori: avviatori e variatori elettronici di velocità, ups e inverter, raddrizzatori tri e monofase, fonti di alimentazione commutate per piccole apparecchiature, caricatori di batteria;
- Apparecchiature con elementi ferromagnetici: trasformatori, bobine e altri elementi magnetici ad alto flusso di induzione, materiale del nucleo con ampia isteresi o funzionamento vicino alla saturazione, reattanze elettromagnetiche di apparecchi di illuminazione;
- Elementi con discontinuità nel consumo di energia elettrica: saldatrici elettriche ad arco, motori a spazzole.
I principali effetti negativi della presenza di armoniche nella rete elettrica
- Aumento della potenza apparente da trasportare;
- Necessità di sovradimensionare le installazioni;
- Interventi intempestivi delle protezioni;
- Sovraccarico nei conduttori e nelle macchine rotanti;
- Instabilità del sistema elettrico;
- Possibili penalizzazioni per interferenze della rete elettrica generale, fino alla disconnessione.
La gamma ADF
Progettato e fabbricato in Svezia
Un'unità ADF è essenzialmente un generatore di corrente elettrica computerizzato altamente avanzato, in grado di produrre istantaneamente qualsiasi forma di corrente di compensazione.
Le soluzioni ADF sono state integrate in diverse applicazioni in tutto il mondo. Dai data center in Corea, alle piattaforme
petrolifere nel Golfo del Messico
Non servono TA
Quando si ha bisogno di una soluzione di retrofit o si ha una configurazione complicata, può essere molto difficile aggiungere i TA (trasformatori di corrente). Ma con Sensorless Control, si può compensare senza di essi, in modo da poter eliminare del tutto i TA. In questo modo si garantisce una maggiore flessibilità al momento di decidere dove e come installare l'unità ADF, nonché si riducono le tipiche problematiche relative all'installazione e alla compensazione.
In aggiunta a tutto questo, Si è anche in grado di isolare le sottoreti e Compensare la distorsione di fondo, che migliora
ulteriormente la flessibilità e l'adattabilità della piattaforma ADF.
NOISE - Le armoniche ad alta frequenza
3 kHz - 1MHz
Il "noise" ad alta frequenza tra 3kHz-1MHz è estremamente dannoso per l'impianto elettrico. Il "noise", in questa gamma,
è responsabile di diversi problemi di qualità dell'alimentazione tra cui:
- Circuito stampato bruciato;
- Errori dei componenti della scheda;
- Cancellazione casuale della memoria;
- Pacchetti di dati binari danneggiati;
- Conduttori surriscaldati;
- Perdite di isteresi in motori/trasformatori;
- UPS bloccato nel bypass,
- Loop di terra;
- locco PLC/PAC;
- Fastidi ai VFD (Variatori di freqenza);
- Effetto pelle;
- Sfarfallio di tensione;
- Interruzione dell'alimentazione;
- Surriscaldamento della sala server;
- Surriscaldamento dei cavi.
Caratteristiche e vantaggi della tecnologia di correzione della forma d'onda ad alta frequenza
La tecnologia brevettata di correzione della forma d'onda di Environmental Potentials si concentra sul monitoraggio della forma d'onda e sul filtraggio di tutto l'inquinamento generato dalla conversione continua di potenza. I potenziali ambientali convertono questo inquinamento in calore all'interno dell'unità piuttosto che affidarsi a terra, altri conduttori di sistema o persino carichi, per fornire l'attenuazione richiesta. Ciò elimina l'energia dannosa e inutilizzabile dal sistema.
Sistemi EP2000
Caratteristiche
- Rimuove il "noise" ad alta frequenza generato dalla commutazione transitoria e/o correggere la natura sinusoidale della forma d'onda;
- Assorbe i transitori del "noise" di commutazione e della tensione;
- Spread - distribuisce l'energia;
- Dissipa l'energia sotto forma di calore all'interno dell'unità;
- NON devia il "noise" a terra, poiché la maggior parte dell'inquinamento da qualità dell'energia è generato nell'impianto, non è consigliabile deviare il "noise" elettrico ("noise" ad alta frequenza) nel sistema elettrico.
Video
Filtri armonici attivi
Progettati e costruiti in Finlandia
Oltre a cancellare efficacemente le distorsioni armoniche, i filtri armonici attivi sono in grado di risolvere molte altre sfide di qualità dell'alimentazione.
La modalità di funzionamento selettivo consente di personalizzare la funzionalità del filtro armonico attivo per soddisfare il livello di prestazioni richiesto.
I nostri filtri armonici attivi sono facilmente configurabili attraverso l'HMI per migliorare il fattore di potenza iniettando una potenza reattiva fondamentale. A differenza delle tecnologie convenzionali, la risposta in tempo reale garantisce che la potenza reattiva sia alimentata in modo efficiente ai carichi fluttuanti veloci come saldatrici e gru. Garantisce inoltre la mitigazione delle variazioni di tensione e sfarfallio.
Lo sbilanciamento del carico in un sistema a 3 fasi, come la saldatura a punti, può anche essere affrontato con l'elicap dei filtri armonici attivi.
Funzioni chiave
- Filtraggio armonico attivo;
- Correzione del fattore di potenza;
- Controllo della variazione di tensione e mitigazione dello sfarfallio;
- Bilanciamento del carico in sistemi trifase.
Monitoraggio e rendicontazione completi
I filtri armonici attivi della serie A2 sono disponibili con funzionalità di monitoraggio e reporting avanzate e complete. Non solo filtrano in modo efficiente le distorsioni armoniche dalla rete elettrica, ma forniscono anche un rapporto completo sulla qualità dell'alimentazione degli ultimi 30 giorni. Consente l'analisi prima e dopo con i dati delle distorsioni armoniche sia dal lato dell'alimentazione che da quello del carico. Il dispositivo può essere monitorato e controllato da remoto. I sistemi SCADA possono essere collegati al dispositivo tramite Modbus TCP. I servizi di monitoring e controllo remoto aprono possibilità per le applicazioni Internet of Things (IoT).
I filtri armonici attivi della serie A2 sono dotati di una sofisticata interfaccia uomo-macchina da 7" (HMI). La messa in servizio del dispositivo è semplice e senza problemi con l'aiuto del Commissioning Wizard integrato. Quando si collega il dispositivo alla rete, il filtro armonico attivo rileva automaticamente la tensione e la frequenza del sistema. Dopo aver riconosciuto la tensione e la frequenza del sistema, la messa in servizio guidata permette all'utente, un passo alla volta, parametrizzare il dispositivo portandolo alla una messa in servizio.
Compensazione dell'alimentazione reattiva dinamica senza gradini
Tutti i filtri armonici attivi A2 possono essere aggiornati con una funzione unica. Un'estensione software opzionale sblocca la funzione Hybris Power Quality (HPQ), che combina un filtro attivo e un controller del banco dei condensatori. La combinazione fornisce una soluzione completa per la qualità dell'alimentazione. L'HPQ controlla i passaggi del condensatore disattivato per fornire la maggior parte delle esigenze di alimentazione reattiva capacitiva, mentre i moduli A2-HPQ vengono utilizzati per ottimizzare la potenza reattiva o la compensazione del fattore di potenza principale. Allo stesso tempo, il modulo filtra le correnti armoniche e simmetrizza eventuali carichi non bilanciati nel sistema. Ogni modulo aggiornato HPQ può controllare fino a 6 singoli passaggi del condensatore. Aggiungendo moduli, il sistema HPQ può sempre mantenere il fattore di potenza target attraverso il controllo di potenza reattivo stepless raggiunto.
Filtri armonici attivi A 2 Power
Vantaggi negli impianti elettrici per l'azione combinata della batteria di condensatori e del filtro armoniche.
- Eliminazione delle armoniche dispari con riduzione della THD;
- Miglioramento del Fattore di Potenza;
- Riduzione della Potenza Apparente da trasportare;
- Eliminazione della Potenza Reattiva circolante;
- Riduzione consumo Energia Attiva;
- Riduzione perdite per Effetto Joule;
- Riduzione del surriscaldamento;
- Riduzione delle perdite nei Trafo;
- Riduzione della Potenza di Picco registrata;
- Incrementi di efficienza;
- Riduzione dello stress in tensione (riduzione picchi per elementi che richiedono dielettrici);
- Riduzione dello stress in corrente per elementi che lavorano con campi magnetici;
- Riduzione degli interventi delle protezioni;
- Riduzione vibrazioni e sovraccarichi macchine rotanti;
- Eliminazione instabilità elettrica;
- Eliminazione errori dei misuratori;
- Facilità regolazioni interne, in relazione a interferenze elettromagnetiche;
- Miglioramento forma d'onda di tensione.
Conclusioni
Valutazione del risparmio ottenibile
- Il risparmio generato sarà leggibile in tempo reale su qualsiasi apparato disponibile (PC, Tablet, Smartphone, ecc.);
- Il processo di M&V (measurement and verification) e la lettura della percentuale di risparmio si svolge, con qualsiasi metodo avvenga la misura, in conformità al protocollo internazionale IPMVP (International Performance Measurement and Verification Protocol);
- Progetto Ambiente, nella realizzazione di sistemi economizzatori, si impegna a definire e condividere, caso per caso con il Cliente, il modello di calcolo dei consumi e dei risparmi ottenuti. La definizione di tale modello permette di verificare la riduzione dei consumi nel tempo.
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Fonte: mcTER Pharma & Chemical Web Edition febbraio 2022 L’efficientamento del settore Pharma & ChemicalAnalisi, suggerimenti e opportunità tecnologiche
Settori: Elettronica, Elettrotecnica
Mercati: Chimica, Petrolchimica, Plastica, Farmaceutico, Industria di Processo, Industria manifatturiera
Parole chiave: Elettronica, Semiconduttori
