Apparecchiature per il collaudo di sistemi di generazione per l'energia

Carichi distorcenti

Un carico che genera armoniche di corrente è definito carico distorcente.

Esempi tipici di carichi distorcenti sono quelli legati all'elettronica di potenza: raddrizzatori a diodi, inverter e UPS. Gli effetti più comuni derivanti dalla generazione di armoniche di corrente sono il sovrariscaldamento dell'alternatore connesso al sistema elettrico nel quale tali armoniche sono presenti e il coseguente aumento delle perdite, sia di tipo termico che di tipo elettrico, oltre a una regolazione della tensione potenzialmente instabile se la macchina non presenta determinate caratteristiche progettuali (reattanza subtransitoria X"d non sufficientemente elevata).

Questi fattori devono venire presi in considerazione (sovra)dimensionando adeguatamente l'alternatore.


Un modo relativamente semplice per generare armoniche e verificarne gli effetti sulla macchina in prova (e quindi il suo corretto dimensionamento) è quello di utilizzare un carico resistivo alimentato da un raddrizzatore trifase non controllato a sei impulsi, interposto tra il generatore e il carico stesso.

I test con carichi distorcenti sono generalmente eseguiti su macchine in emergenza a sistemi di telecomunicazione o centri di elaborazione dati, nei quali è massiccia la presenza di UPS o altri dispositivi elettronici di potenza ed è richiesta allo stesso tempo un'alimentazione con caratteristiche di particolare stabilità.

In riferimento alla figura sottostante, la corrente che il carico assorbe attraverso il raddrizzatore ricalca esattamente l'andamento della tensione rappresentatao dalla linea bianca a tratto continuo, mentre le linee tratteggiate rappresentano le tensioni trifase generate dall'alternatore, in ingresso al raddrizzatore. L'andamento non sinusoidale della corrente assorbita dal carico è responsabile della generazione delle correnti armoniche che circolano nel sistema, secondo il teorema di Fourier.

Picture from Wikipedia

La progettazione di queste apparecchiature avviene sulla base delle specifiche tecniche fornite dal cliente. Esse si possono eventualmente abbinare a carichi resistivi di tipo tradizionale e in questo modo assemblare nella medesima struttura, che pertanto presenterà  in un unico modulo due sezioni di potenza ben distinte, ognuna con la rispettiva parte di  comando.

Nella tabella sottostante vengono riportate a scopo esemplificativo le principali caratteristiche di un carico ad uso militare realmente realizzato su specifica del cliente, con una seziona AC da 252 kW a 12 step più una sezione distorcente da 143 kW a 9 step, per una potenza complessiva di 395 kW.


SpecificaDescrizione
Potenza complessiva
395 kW
Alimentazione400 VAC, 50 Hz - colleg. Yn
Potenza sezione AC:
252 kW
Numero step AC:12
Suddivisione step AC:3x 180 W, 450 W, 1 kW, 2 kW4 kW8 kW16 kW32 kW64 kW125 kW
Potenza sezione DC:143 kW
Caratt. RaddrizzatoreV in (max): 500 VAC
V out (max): 670 VDC
I out: 290 A
Provvisto di sistema di raffreddamento
Numero step DC:9
Suddivisione step DC:1 kW, 2 kW, 4 kW, 8 kW, 2x 16 kW, 3x 32 kW
Connessioni di potenza

Su barra di rame

ProtezioniFusibili su ogni step di carico, termostato per ventilazione insufficiente, protez. termica su raddrizzatore, slvamotore su ventola di raffreddamento.
VentilazioneForzata ad aria
Caratteristiche ventilatorePotenza 3 kW @400V-50 hZ, 1400 rpm, 26.000 m3/h, alimentazione da rete esterna
Rumorosità79 dB(A)
Comandi e controlliIn locale, manuali per mezzo di selettori a levetta a bordo quadro
Multimetro digitale di lettura misure
Comunicazione seriale per monitoraggio da PC o PLC
Alimentazione ausiliari230 VAC da rete esterna
Movimemtazione
Sollevamento con carrello elevatore o a spinta su ruote
Dimensioni e peso
1350x2050x1370 (LxHxP, mm), 750 kg approx.