Spegnimenti inaspettati dei sistemi di protezione! Spegnimento di dispositivi! Buchi di tensione! Effetti di sfarfallio della luce!

Cosa sono correnti di avviamento?

Ogni dispositivo alimentato con energia elettrica ha un momento nel suo funzionamento in cui inizia ad assorbire l’energia dalla rete, il cui risultato fisico è la corrente in aumento. Per esempio l’avvio del motore sotto un carico, l’avvio del motore a vuoto, l’accensione dell’illuminazione, l’attivazione del livello aggiuntivo delle batterie di condensatori, etc. Dipendentemente dalla destinazione e da condizioni aggiuntive, l’andamento dei valori momentanei di questa corrente nel tempo è molto variegato. Un tratto caratteristico in comune è l’aumento della corrente fino al raggiungimento della corrente massima e il calo del suo valore fino al momento del raggiungimento della modalità stazionaria. Questo processo si sviluppa in un lasso di tempo limitato, relativamente breve. Il carattere della variabilità dell’aumento della corrente di avviamento e il valore limite raggiunto dipendono da alcuni fattori: consumo energetico fisico, tensione di alimentazione e struttura del dispositivo da avviare. L’andamento dell’avviamento dipende anche dallo stato e dalle caratteristiche della rete di alimentazione. Le condizioni di collegamento tengono conto della capacità della rete di fornire l’energia in maniera costante con un determinato consumo di potenza. Inoltre, prevedono le riserve per i sovraccarichi momentanei di avviamento, dipendentemente dai ricettori di energia dichiarati dall’utente. Siccome uno degli effetti di un maggiore assorbimento momentaneo durante l’avviamento è la diminuzione momentanea della tensione di alimentazione (buco di tensione), allora un requisito necessario per evitare interferenze di qualità dell’alimentazione è la conformità delle caratteristiche dei carichi attivati con le condizioni di collegamento.

Tre esempi di effetti negativi della corrente di avviamento

Il primo segnale della presenza delle correnti di avviamento è l’attivazione dell’interruttore di sovracorrente e lo spegnimento del dispositivo in avviamento oppure di tutto il ramo della linea di alimentazione (Fig. 3). Ciò è collegato soprattutto al fatto che durante un avviamento di una certa durata si è verificato un flusso di corrente maggiore rispetto a quello scelto sul sistema di protezione, oppure le caratteristiche del sistema di protezione non corrispondono alle caratteristiche dell’avviamento del dispositivo. Potrebbe anche presentarsi il fenomeno casuale di accensione di più dispositivi minori insieme. Questo problema può essere rilevato determinando parametri statistici delle correnti di avviamento sulla base degli andamenti registrati e, successivamente, attuando una correzione adeguata del sistema di protezione.

Fig. 1. Esempio di un’attivazione del trasformatore I_max 463 A catturata con un analizzatore Sonel PQM-707

Un altro segnale sono i buchi di tensione. Durante il processo di avviamento a causa di un aumento brusco di corrente potrebbe verificarsi nella rete un buco di tensione, soprattutto nel caso di linee di conduttori lunghe o linee aeree (Fig. 5). In alcuni casi di dispositivi muniti di relè di sottotensione potrebbe avvenire uno spegnimento involontario di tale dispositivo durante la fase iniziale di avviamento. Questi fenomeni si possono identificare o addirittura se ne possono determinare i valori soglia caratteristici se registriamo l’andamento della corrente di avviamento insieme all’andamento delle tensioni durante l’avviamento. La soluzione è la correzione adeguata delle impostazioni delle protezioni oppure la scelta di un’alimentazione più efficiente. I buchi di tensione causati dal processo di avviamento possono influire negativamente sull’andamento del funzionamento di altri dispositivi alimentati al contempo da questa rete. Potrebbe verificarsi in quel caso l’effetto reset dei dispositivi a processore e informatici. In alcuni casi, i cali momentanei di tensione, in quanto stati non stazionari, potrebbero essere legati a fenomeni pericolosi di risonanza, che potrebbero anche comportare danni dell’apparecchiatura alimentata.

I buchi di tensione causati dall’avviamento possono ripetersi più volte causando variazioni rapide della tensione (Fig. 6). Come risultato di queste fluttuazioni possono verificarsi cambiamenti nell’illuminamento, il che si traduce direttamente nel comfort di lavoro e nella sicurezza delle persone. Per identificare l’effetto dello sfarfallio basta osservare l’illuminazione. Invece per identificare il pericolo causato dalle fluttuazioni di tensione è necessario utilizzare un analizzatore avanzato adeguato ed eseguire la registrazione in un periodo di tempo più lungo.

Riassumendo:

1. L’attivazione del relè di sovratensione e lo spegnimento del dispositivo in avviamento
2. A causa di un amento brusco di corrente si può verificare un buco di tensione nella rete

Fig. 2. Tabella di superamenti di corrente massima raccolti

Alcune semplici azioni per eseguire la diagnostica e la misurazione delle correnti di avviamento

Un’azione tipica in caso di problemi causati dalle correnti di avviamento è la determinazione dei parametri di avviamento, ovvero dell’intervallo di variazioni di corrente e tensione durante l’avviamento e della sua durata. In caso di necessità si determina anche se i parametri di alimentazione sul punto di contatto tra il fornitore e l’utente rispettino i requisiti stabiliti dalle norme o dai contratti. Per realizzarlo occorre utilizzare l’analizzatore della classe A della serie Sonel PQM-702/ PQM-702T/ PQM-703/ PQM-710/ PQM-711, che può registrare al contempo la corrente di avviamento e i dati per il report di qualità dell’alimentazione. Per eseguire le misurazioni dal punto di vista della qualità con al contempo la cattura delle correnti di avviamento occorre procedere nel modo seguente:

1. Preparare le impostazioni della registrazione dell’analizzatore dal punto di vista di:
   • Registrazione per conformità alla normativa vigente in un determinato Paese.
   • Attivare la registrazione del superamento della corrente e inserire la soglia di attivazione come valore minore da quello previsto durante l’avviamento.
   • Accendere la registrazione di oscillogrammi e RMS(1/2).
   • Impostare il tempo massimo di registrazione di oscillogrammi su 1s e RMS(1/2) su 30 s.
   • Inviare le impostazioni all’analizzatore.
2. Collegare l’analizzatore e attivare la registrazione.
3. Fermare la registrazione dopo aver raccolto la quantità sufficiente di interferenze da correnti di avviamento. La quantità di registrazioni è limitata dalla capacità della memoria di misurazione disponibile.
4. Leggere il contenuto della registrazione con il programma Sonel Analiza e archiviarlo.

Nella manutenzione quotidiana negli stabilimenti industriali, nei casi in cui viene riscontrato un disturbo elevato di interferenze di tensione causate da correnti di avviamento si raccomanda l’utilizzo dell’analizzatore Sonel PQM-707. È un dispositivo con uno schermo touch da 7”. È munito di una funzione dedicata per registrare le correnti di avviamento (Fig. 1) dalla durata massima di 60 s con l’indicazione del valore dell’integrale di Joule, utile per le impostazioni delle protezioni di sovracorrente.

Durante la configurazione occorre fornire:

1. Il valore della corrente massima, il cui superamento contraddistingue il momento dell’inizio dell’avviamento.
2. Il valore nominale della corrente del dispositivo analizzato, ovvero quello che indica il completamento del processo di avviamento.

Utilizzando questa funzionalità si possono registrare in maniera individuale ulteriori interferenze, creando una raccolta di casi di comparsa di correnti di avviamento. L’analisi dei casi è immediata e viene realizzata direttamente nel misuratore.

Fig. 3 La corrente di avviamento Imax165 A ha causato lo spegnimento della protezione C16

Analisi dei risultati di misurazione delle correnti di avviamento

Utilizzando il programma Sonel Analiza, con l’aiuto di oscillogrammi registrati e andamenti nel tempo RMS, si possono determinare i parametri e gli effetti delle correnti di avviamento.

Passi da seguire:

1. Aprire il file di misurazione e scegliere nella sezione eventi un caso con l’oscillogramma (Fig. 2).
2. Impostare sul grafico dell’oscillogramma gli evidenziatori 1, 2 e 3 nei punti caratteristici dell’andamento. Leggere i valori momentanei e le durate più interessanti (Fig. 4a).
3. Indicare e leggere sul grafico temporale RMS(1/2) i caratteristici valori quadratici (Fig. 4b).
4. Nella sezione misurazioni scegliere le tensioni attive e le correnti medie, nonché le tensioni massime e le correnti minime, aprire il grafico temporale (Fig. 5).
5. Determinare grafici temporali dell’indice di sfarfallio della luce Pst e delle correnti massime per determinare le fluttuazioni di tensione (Fig. 6).
6. Prendere decisioni adeguate per correggere gli effetti di avviamento.

Rys. 4a. Prąd rozruchowy maksymalny 82 A załączenia transformatora 1kVA

Fig. 4b. Corrente di avviamento RMS_(1/2) durata ~10 m

Gli effetti a mezza onda delle correnti di avviamento rappresentati sopra sono un tipico effetto collaterale dell’attivazione dei dispositivi ad alta potenza. I valori massimi raggiunti superano di decine di volte il valore quadratico nella modalità stazionaria, ma la quantità di energia determinata con l’integrale di Joule supera di gran lunga i valori di attivazione delle protezioni. Per questo un’analisi dettagliata delle correnti di avviamento registrate è uno strumento molto efficace per risolvere problemi.

L’effetto dello sfarfallio della luce causato dalle correnti di avviamento è un fenomeno che si verifica più raramente, ma è più fastidioso. Se a causa di un aumento molto elevato di corrente si verifica un buco di tensione momentaneo e profondo e il fenomeno si presenta più volte a brevi intervalli di tempo (Fig. 5), allora il notevole aumento dell’indice Pst (e di conseguenza Plt) è sicuro (Fig. 6).

Conferma in maniera univoca il collegamento tra i parametri di qualità dell’alimentazione con la presenza delle correnti di avviamento.

Fig. 5. Gli aumenti di corrente durante l’avviamento dell’ordine di 280 A causano i buchi di tensione oltre 30 V

Fig. 6. Gli avviamenti permanenti della macchina ogni 5 s (I_med=20 A, I_max=380 A), variazioni dell’indice di sfarfallio della luce Pst oltre 6 (ammesso <1)

Autore: Krzysztof Lorek, Sonel S.A.

Prodotti di cui all’articolo: