Regolazione indipendente delle fasi rispetto alla regolazione unificata in uno stabilizzatore trifase

Un'alimentazione trifase a 380 V non garantisce necessariamente la stessa tensione su L1, L2 e L3. Si consideri uno stabilimento in cui i valori misurati in ingresso sono:

• L1: 340 V
• L2: 375 V
• L3: 410 V

Queste fasi non richiedono la stessa correzione. L1 deve essere potenziata, L2 richiede solo una piccola regolazione, mentre L3 deve essere ridotta.

Questa è la differenza concreta tra un stabilizzatore di tensione di fase indipendente e un stabilizzatore trifase utilizzando regolazione unificata della tensione.

La regolazione indipendente delle fasi consente di controllare separatamente L1, L2 e L3. La regolazione unificata controlla le tre fasi come un sistema coordinato ed è generalmente più indicata quando le loro tensioni aumentano e diminuiscono in misura simile.

Per un acquirente del settore industriale, la questione non è quale progetto sembri più all'avanguardia. La domanda rilevante è: Le tre fasi richiedono effettivamente correzioni di tensione diverse?

Regolazione indipendente delle fasi vs. regolazione unificata

Con regolazione indipendente delle fasi, ogni fase dispone di un proprio circuito di rilevamento e regolazione della tensione. A seconda della stabilizzatore A livello topologico, i servomeccanismi separati o i moduli di controllo elettronici possono applicare una compensazione diversa a ciascuna fase.

Prendendo come esempio quanto sopra:

Fase	Tensione di ingresso	Risultato atteso	Azione richiesta
L1	340 V	380 V	Potenzia
L2	375 V	380 V	Una piccola spinta
L3	410 V	380 V	Ridurre

Uno stabilizzatore regolato in modo indipendente può rispondere a queste condizioni separatamente. In un sistema di tipo servoassistito, ad esempio, ciascun circuito di controllo monitora la propria tensione di fase e regola il circuito di compensazione corrispondente in modo da ottenere l'uscita richiesta.

Consideriamo ora un’altra offerta:

350 V / 352 V / 351 V

Tutte e tre le fasi presentano una tensione inferiore di circa lo stesso valore. Sebbene l’alimentazione presenti un problema di sottotensione, ciò non richiede necessariamente una regolazione indipendente. Un sistema unificato opportunamente selezionato stabilizzatore trifase potrebbe essere sufficiente.

Confronto tecnico

Caratteristica	Regolazione di fase indipendente	Regolamento unificato
Controllo di fase	Ogni fase è regolata separatamente	Tre fasi regolate come un sistema coordinato
Fluttuazione di tensione bilanciata	Adatto	Adatto
Tensioni di fase disuguali	Più adatto	Dipende dal modello e dal grado di squilibrio
Correzione diversa per ciascuna fase	È possibile, a seconda del modello	In generale, più limitato
Complessità dei controlli	Più alto	Più basso
Costo tipico delle attrezzature	Più alto	Più basso
Applicazione tipica	Alimentazioni trifase non uniformi o irregolari	Alimentazioni trifase relativamente bilanciate

Perché lo squilibrio di tensione trifase è importante

Tensione trifase sbilanciata È molto più di una semplice differenza tra tre valori indicati su un voltmetro. Si tratta di un problema consolidato relativo alla qualità dell’energia, in particolare negli impianti che alimentano motori a induzione, pompe, compressori, impianti di climatizzazione e altri carichi trifase.

La norma IEC 61000-4-30 definisce i metodi di misurazione dei parametri relativi alla qualità dell'energia elettrica, tra cui l'ampiezza della tensione di alimentazione, i cali e i picchi di tensione, le armoniche, le interruzioni e lo squilibrio della tensione di alimentazione.

Ai fini di una valutazione formale della qualità dell'energia, lo squilibrio di tensione può essere analizzato utilizzando le componenti di sequenza positiva e negativa:

Sbilanciamento di tensione (%) = Tensione di sequenza negativa / Tensione di sequenza positiva × 100

Ciò significa che la semplice sottrazione della tensione di fase più bassa da quella più alta non costituisce una valutazione tecnica completa dello squilibrio di tensione.

Le applicazioni con motori meritano un'attenzione particolare. Le linee guida tecniche di ABB identificano lo squilibrio di tensione come una condizione che può aumentare le perdite e il surriscaldamento dei motori e che può richiedere un ridimensionamento della potenza nominale quando lo squilibrio diventa eccessivo.

Per la scelta dello stabilizzatore di tensione, tuttavia, è comunque estremamente utile rilevare gli intervalli effettivi di tensione delle fasi L1, L2 e L3. Ciò permette di capire se tutte e tre le fasi richiedono una correzione simile o se ciascuna fase si comporta in modo diverso.

Hai davvero bisogno di una regolazione indipendente delle fasi?

C'è il fatto che non vi sia una differenza di tensione tra le fasi non implica automaticamente che un impianto debba ricorrere a una regolazione indipendente. La scelta dipende dall'intervallo di tensione misurato, dalla frequenza con cui si verifica la condizione, dalle caratteristiche del carico, dalle condizioni di avviamento del motore, dalla tolleranza di uscita richiesta e dalla capacità di regolazione dello stabilizzatore stesso.

Gli esempi seguenti forniscono una utile valutazione iniziale:

Condizioni del sito	Cosa potrebbe significare	Azione consigliata
350 / 352 / 354 V	Sottotensione relativamente equilibrata	Una normativa unificata potrebbe essere sufficiente
340 / 375 / 410 V	È necessaria una correzione diversa per ciascuna fase	Valutare la regolazione indipendente di fase
Durante l'avvio del motore si verifica un calo di tensione su tutte le fasi	Problema relativo alla corrente di spunto o all'impedenza di sorgente	Verificare la corrente di avviamento del motore e la capacità dello stabilizzatore
Una fase rimane nettamente inferiore	Possibile alimentatore, collegamento, trasformatore, oppure un problema di distribuzione del carico	Esaminare l'impianto elettrico a monte
La tensione è nella norma, ma il THD è elevato	Distorsione armonica	La regolazione della tensione da sola potrebbe non risolvere il problema
Una fase si interrompe in modo intermittente	Possibile guasto con perdita di fase	Risolvere il guasto e predisporre una protezione adeguata

Quando la regolazione indipendente di fase è opportuna

Un stabilizzatore di tensione di fase indipendente è opportuno valutare questa possibilità quando le misurazioni in loco evidenziano ripetutamente che le singole fasi richiedono correzioni sostanzialmente diverse.

Tra le situazioni tipiche figurano:

• stabilimenti con carichi monofase distribuiti in modo non uniforme;
• impianti industriali remoti alimentati tramite linee di alimentazione lunghe o di bassa potenza;
• siti in cui L1, L2 e L3 presentano intervalli di tensione notevolmente diversi;
• linee di produzione che combinano apparecchiature trifase e monofase;
• impianti in cui una fase potrebbe richiedere un aumento di tensione mentre un’altra richiede una riduzione.

Ad esempio, letture ripetute intorno a 335 / 370 / 405 V indicano un problema diverso rispetto a un'alimentazione che oscilla tra 345 / 347 / 346 V e 400 / 402 / 401 V. Entrambe possono essere descritte dall'operatore come “alimentazione instabile a 380 V”, ma i relativi requisiti di regolazione non sono gli stessi.

Quando una normativa unificata può essere sufficiente

Se le tre fasi rimangono relativamente vicine tra loro man mano che l’offerta aumenta e diminuisce, una regolamentazione unificata potrebbe rappresentare la soluzione più pratica ed economica.

In tal caso, occorrerebbe prestare maggiore attenzione allo stabilizzatore intervallo di tensione in ingresso, precisione in uscita, capacità nominale, resistenza al sovraccarico, velocità di regolazione e caratteristiche del carico piuttosto che pagare per un controllo indipendente delle fasi di cui l'impianto potrebbe non aver bisogno.

Non utilizzare uno stabilizzatore per nascondere un guasto elettrico

Uno stabilizzatore di fase indipendente è in grado di correggere l'ampiezza della tensione all'interno del proprio intervallo di funzionamento previsto, ma non rappresenta una soluzione universale per la qualità dell'energia elettrica.

Una regolamentazione indipendente non basta di per sé a porre rimedio a:

• perdita di fase o sequenza di fase errata;
• collegamenti elettrici allentati o danneggiati;
• sovraccarico del trasformatore a monte;
• grave distorsione armonica causata da convertitori di frequenza o altri carichi non lineari;
• distribuzione del carico non corretta;
• corrente neutra eccessiva;
• interruzioni totali dell'alimentazione;
• cali di tensione molto brevi o profondi che esulano dalla capacità di risposta dello stabilizzatore.

Supponiamo che L2 sia costantemente molto più basso rispetto a L1 e L3. La causa potrebbe essere una fase sovraccarica, una terminazione del cavo allentata, un problema al trasformatore o una distribuzione non uniforme del carico. Compensare L2 con uno stabilizzatore può migliorare la tensione di uscita, ma non elimina il guasto di fondo.

La sequenza ingegneristica più efficace è semplice: Individuare innanzitutto le condizioni elettriche anomale, quindi stabilire quale regolazione della tensione sia ancora necessaria.

Misura della tensione in condizioni operative reali

Uno degli errori più comuni nella scelta dello stabilizzatore è quello di indicare solo la tensione nominale del sistema.

Una richiesta del tipo “Abbiamo bisogno di un Stabilizzatore da 200 kVA per un impianto a 380 V“ non indica al produttore se l'alimentazione è bilanciata, di quanto scende la tensione o se la causa della caduta di tensione è un motore di grandi dimensioni.

Per una selezione più accurata, indica:

• Tensione minima e massima L1;
• Tensione minima e massima di L2;
• Tensione minima e massima L3;
• corrente di funzionamento normale o carico totale in kVA;
• carico massimo simultaneo;
• potenza nominale massima del motore o del compressore;
• metodo di avviamento del motore, come DOL, stella-triangolo, soft starter o VFD;
• tensione di uscita richiesta e tolleranza;
• frequenza;
• temperatura ambiente e altitudine di installazione.

Se la tensione subisce variazioni significative nel corso della giornata, le misurazioni effettuate con un registratore di dati di tensione o un analizzatore della qualità dell'energia risultano più utili rispetto a una singola lettura effettuata con un multimetro.

Esempio di dati utili relativi al sito

Sistema: 380 V, 50 Hz, trifase
Gamma L1: 325–390 V
Gamma L2: 350–405 V
Gamma L3: 365–425 V
Carico massimo: 180 kVA
Motore più grande: 45 kW
Metodo di avvio: Stella-triangolo
Risultato richiesto: 380 V ±3%

Queste informazioni consentono al produttore di valutare il metodo di regolazione, l'intervallo di ingresso richiesto, la capacità dello stabilizzatore, le condizioni di avviamento del motore e la configurazione delle protezioni.

Il metodo di regolazione e il dimensionamento in kVA devono essere considerati come decisioni correlate ma distinte. Anche quando è richiesta una regolazione indipendente per ciascuna fase, lo stabilizzatore deve comunque essere dimensionato in base al carico effettivo, alla tensione minima in ingresso e a eventuali correnti di avviamento significative dei motori.

Cosa dovrebbero verificare gli acquirenti B2B prima di effettuare un ordine

Due stabilizzatori trifase con la stessa potenza nominale in kVA possono avere caratteristiche operative molto diverse. Quando si confrontano i preventivi, non limitatevi a considerare la potenza e il prezzo.

Parametro	Cosa verificare
Capacità nominale	kVA utilizzabile in modo continuo in condizioni operative reali
Intervallo di tensione d'ingresso	Tensione di ingresso minima e massima consentita
Metodo di regolazione	Regolamentazione per fasi indipendenti o regolamentazione unificata
Precisione di uscita	Tolleranza ammessa della tensione di uscita
Velocità di regolazione	Risposta alle variazioni della tensione di ingresso
Capacità di sovraccarico	Percentuale e durata di sovraccarico ammesse
Avviamento del motore	Se nella scelta delle dimensioni si è tenuto conto della corrente di avviamento
Bypass	Bypass manuale, automatico o di manutenzione
Protezione	Sovratensione/sottotensione, sovraccarico, cortocircuito, protezione di fase, ecc.
Condizioni di installazione	Requisiti relativi a temperatura, altitudine, involucro, ventilazione e raffreddamento

Una specifica merita particolare attenzione: Il valore di kVA indicato rimane disponibile per l'intero intervallo di tensione di ingresso specificato?

A tensioni di ingresso inferiori, la corrente aumenta a parità di potenza richiesta. Nei progetti con un ampio intervallo di tensione in ingresso, ciò può influire sugli avvolgimenti del trasformatore, sui conduttori, sui componenti di regolazione, sulla progettazione termica e, in ultima analisi, sulla capacità utilizzabile dello stabilizzatore.

FAQ

Selezione finale

Una misurazione dell'approvvigionamento 350 / 352 / 354 V presenta requisiti normativi molto diversi rispetto a quelli relativi alla misurazione 340 / 375 / 410 V, anche se entrambe possono essere descritte semplicemente come un'alimentazione instabile a 380 V.

Lo stabilizzatore trifase più adatto non è quindi necessariamente quello dotato del sistema di regolazione più complesso. È quello che si adatta alle esigenze del sito intervallo effettivo di tensione di fase, caratteristiche del carico, condizioni di avviamento e prestazioni di uscita richieste.

ZHENGXI produce stabilizzatori di tensione trifase con configurazioni a regolazione indipendente per fase e a regolazione unificata per applicazioni industriali. Ai fini della valutazione del progetto, indicare la tensione minima e massima dei livelli L1/L2/L3, il carico totale, il motore o il compressore di maggiore potenza, il metodo di avviamento, la tensione di uscita richiesta e le condizioni di installazione. Questi parametri consentono di valutare il metodo di regolazione, l’intervallo di ingresso e la capacità dello stabilizzatore prima di formulare il preventivo.