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Azionamenti a velocità/frequenza variabile, localizzazione di guasti a terra pulsanti, trasformatori di corrente

Azionamento a frequenza variabile e protezione guasti a terra integrata

Gli azionamenti a velocità regolabile includono spesso una funzione di protezione contro i guasti a terra. Tuttavia, nella maggior parte dei casi la protezione non è compatibile con i sistemi con messa a terra ad alta resistenza (HRG) Spesso la protezione non è regolabile ad un valore inferiore alla resistenza di messa a terra neutra (NGR) di corrente passante.

Se questo è il caso, e la rilevazione di guasti a terra è un requisito del progetto del sistema, è necessario utilizzare un dispositivo supplementare di protezione contro i guasti a terra, in genere un monitor di corrente residua.

Localizzazione del trasformatore di corrente

per la protezione da guasti a terra dell'azionamento a frequenza variabile

Gli azionamenti a bassa tensione a velocità regolabile (fino a 600 V) hanno tipicamente uno stadio d'ingresso raddrizzatore a sei impulsi che crea un bus cc da cui uno stadio inverter crea un'uscita di frequenza e tensione controllata.  Questa uscita viene utilizzata per controllare la velocità del motore collegato e del carico azionato per il controllo del processo.

Un trasformatore di corrente a sequenza zero (ZSCT) del bilanciamento del nucleo, collegato a un monitor della corrente residua, può essere utilizzato per rilevare un guasto a terra nell'azionamento, nel cablaggio e nel motore. La zona di protezione è a valle (lato carico) del CT. Se installato presso il centro di controllo del motore di alimentazione (posizione 1 nella figura), viene rilevato anche un guasto a terra del motore e del cavo tra motore e azionamento.

Questa posizione fornisce la più grande zona di protezione. Se installato all'ingresso dell'azionamento (posizione 2), l'azionamento è inoltre incluso nella zona di protezione. Inoltre, se installato sul lato di carico dell'azionamento (posizione 3), viene rilevato un guasto a terra nel motore e nel cavo tra il motore e l'azionamento.

Protezione contro i guasti a terra CA/CC per i VFD

Gli azionamenti a velocità variabile includono componenti semiconduttori come diodi e IGBT, e hanno una sezione bus cc. Un guasto a terra in uno qualsiasi di questi elementi è un guasto a terra in corrente continua.  I VFD sono talvolta azionati a velocità molto basse, e quindi a bassa frequenza di uscita, che sarà anche la frequenza fondamentale di un guasto a terra.  

Tipici monitor con guasto a terra del tipo a corrente residua non sono in grado di rilevare un guasto a bassa frequenza o un guasto a terra in corrente continua: si tratta di frequenze insensibili al di sotto di 20 o 30 Hz. Un sistema con VFD dovrebbe includere rilevatori di guasti a terra in grado di individuare guasti a bassa frequenza e a corrente continua. Per eseguire questa funzione sono disponibili relè di corrente residua specializzati che utilizzano trasformatori di corrente specializzati.

Effetto delle armoniche dei VFD sulla protezione contro i guasti a terra

Gli azionamenti a velocità variabile utilizzano componenti a semiconduttore per raddrizzare e invertire la tensione e la corrente. Per creare un'uscita CA, la tensione CC interna viene commutata rapidamente. Ne risultano componenti di tensione ad alta frequenza che convogliano la corrente - che non risulta da un guasto a terra - attraverso la capacità del sistema distribuito verso terra.  

I semplici rilevatori di guasto a terra sensibili alla banda larga sono ingannati da questi segnali ad alta frequenza e possono indicare erroneamente guasti a terra inesistenti se non impostati su un valore elevato. Ciò può essere facilmente evitato utilizzando monitor per correnti residue che utilizzano filtri passa-basso o passa-banda che ignorano il rumore ad alta frequenza.

Che cos’è un sistema di localizzazione guasti a terra a impulsi?

In un sistema di alimentazione elettrica a bassa tensione (tipicamente 600 V o meno) con messa a terra ad alta resistenza (HRG), la corrente di guasto a terra è limitata ad un livello sufficientemente basso da non richiedere l'intervento immediato dell'impianto.

Se configurato come sistema a impulsi, il guasto a terra viene individuato tramite un amperometro portatile a clip-on.  Quando viene applicato a monte del guasto, l'amperometro visualizza la corrente di guasto.  Quando non viene applicato a monte del guasto, lo strumento può visualizzare la corrente di dispersione.  Per distinguere tra queste letture, il circuito pulsante è abilitato e "pulsa" la corrente di guasto a terra, che si differenzia facilmente dalla corrente di carica quando si osserva l'amperometro.

Bender può fornire componenti come l'NGRM700 Neutral-Grounding-Resistor Monitor, che ha una funzione di controllo degli impulsi, e può fornire un sistema HRG completo di controllo degli impulsi e amperometro.
Che cos’è un sistema di localizzazione guasti a terra a impulsi?

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Prodotti

Controllo della resistenza di messa a terra (NGR)

LINETRAXX® NGRM700

L'avanzato monitor di resistenza di terra per applicazioni impegnative

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