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Gli strumenti di misura di Camille Bauer Metrawatt AG hanno l’opzione di un UPS. Questo UPS tampona la tensione di alimentazione fino a 5×3 minuti durante una breve interruzione di corrente, in modo che nessun dato di misurazione venga perso durante questo breve periodo. Il buffer è installato come una batteria ricaricabile e si ricarica continuamente. Lo stato di carica può essere interrogato tramite il display dell’unità. In condizioni normali, si può supporre che la batteria abbia una durata di vita di 3-5 anni. Dopo questo tempo, una sostituzione può essere considerata come una misura preventiva.

Nel caso di una sospetta PQ causata, per esempio, da spegnimenti improvvisi di apparecchiature, guasti nell’illuminazione a LED, ronzii nelle apparecchiature audio, perdite improvvise di energia, guasti ai trasformatori, ecc, si raccomanda di affrontare il ciclo di controllo (PDCA) Demand Side Power Quality (DSPQ). Tuttavia, questo presuppone che sia disponibile il know-how degli esperti. Esperti come Certum Sicherheit AG (CH), Camille Bauer Metrawatt AG (globale), DV-Group (FR), PQ-Professionals GmbH (DE), Tecotec (Vietnam), Power Quality Thailand, ecc. A seconda della gravità dei sintomi e della complessità del sistema, gli esperti analizzano la situazione attuale, effettuano misurazioni, preparano rapporti, analizzano i dati di misurazione e, insieme ai dati e al cliente, localizzano la possibile causa e danno suggerimenti per rimediare all’interferenza.

Ma attenzione: è possibile che non ci sia nessun problema con la qualità della rete e che i sintomi appaiano comunque. Questo può essere causato, per esempio, da un’errata disposizione della linea. Può anche succedere che i sintomi e le variabili di disturbo siano rilevati, ma la causa rimane nascosta al momento della ricerca del disturbo, nonostante un alto volume di misurazioni. La qualità della rete è dinamica e soggetta al contesto di un’infrastruttura molto complessa.

I transitori sono fluttuazioni estreme (diversi kV) di una tensione in un tempo molto breve, combinate con un chiaro cambiamento della curva sinusoidale. Per rilevare i transitori veloci, sono necessari strumenti di misura con una frequenza di campionamento molto alta. Tuttavia, i transitori sono spesso confusi con i cambiamenti rapidi di tensione, che sono già rilevati secondo la norma IEC61000-4-30 Ed. 3 Classe A (RVC = Rapid Voltage Change). Per questo motivo, secondo la definizione di IEC61000-4-30 Ed. 3 Class A, il rilevamento rapido dei transitori è opzionale e anche associato a costi di acquisizione estremamente elevati per tali dispositivi di misurazione.

Prima di tutto, bisogna notare che dipende dal tipo di misurazione e dal rispettivo accesso all’oggetto della misurazione. Inoltre, dipende dal PQI utilizzato in ogni caso quali sensori di misurazione possono essere fisicamente collegati.

Le bobine Rogowski sono spesso utilizzate per le misurazioni mobili, poiché hanno un’ampia larghezza di banda di corrente e sono estremamente facili da collegare intorno a un conduttore.  Tuttavia, bisogna fare attenzione a che i rispettivi conduttori siano il più possibile centrati nella bobina per ottenere un buon risultato di misurazione. In alcuni casi, le bobine Rogowski sono anche utilizzate per le misurazioni stazionarie.

I trasformatori di corrente sono disponibili in vari modelli. Questi includono, da un lato, il design. Ad esempio come trasformatori di conversione chiusi, in cui il conduttore deve essere condotto attraverso il nucleo chiuso. D’altra parte, i trasformatori pieghevoli sono spesso utilizzati in installazioni esistenti per evitare l’installazione senza separare fisicamente il conduttore dal suo terminale (soggetto: disconnessione).

Un’altra caratteristica importante è la rispettiva classe di precisione. Specialmente nel caso della qualità dell’alimentazione, non ha senso usare convertitori particolarmente economici con bassa precisione a scapito della precisione, poiché i PQI sono di solito piuttosto costosi da acquistare. Inoltre, bisogna fare attenzione ad usare trasduttori specificamente designati che continuano a misurare accuratamente nelle corrispondenti larghezze di banda delle armoniche.

La linea di fondo è che qualsiasi sistema di misurazione è buono solo quanto il peggiore anello della catena di misurazione.

Fondamentalmente, entrambe le tecnologie dei sensori sono sempre appropriate quando la disconnessione non è possibile o quando le condizioni di spazio non permettono i trasformatori di corrente. Nella maggior parte dei casi, entrambe le tecnologie sono utilizzate per le misurazioni mobili, cioè per le cosiddette campagne di misurazione. A seconda del produttore e del tipo di dispositivo, può variare quali sensori di misurazione possono essere fisicamente collegati al rispettivo PQI, o quale forma di segnale può essere collegata del tutto.

Le bobine Rogowski sono spesso utilizzate per misure mobili, poiché hanno un’ampia larghezza di banda di corrente e possono essere applicate intorno a un conduttore con estrema facilità. Tuttavia, è importante assicurarsi che i rispettivi conduttori siano il più possibile centrati nella bobina per ottenere un risultato di misurazione ottimale.

Per ottenere risultati di misurazione ancora migliori o più precisi, si consiglia di lavorare con pinze di misurazione. Tuttavia, va notato che le pinze di misura non possono essere utilizzate con la stessa flessibilità delle bobine di Rogowski a causa della loro natura meccanica. Anche qui, lo spazio necessario ai conduttori gioca un ruolo centrale. Inoltre, le pinze di misurazione di alta qualità hanno un prezzo significativamente più alto di una semplice bobina di Rogowski. Se il prezzo è decisivo e si preferisce comunque una pinza di misura, possono essere utili anche pinze di misura meno performanti.

Le misurazioni mobili, chiamate anche campagne di misurazione, sono sempre utili quando non sono disponibili misurazioni stazionarie. Sono utilizzati sia per valutare la qualità della rete in condizioni definite (ad esempio, misurazioni ricorrenti, corse di potenza nei data center, ecc.) sia per localizzare i guasti. È importante sapere che la misurazione su un periodo di tempo definito rappresenta sempre un’istantanea e può cambiare nel tempo a causa di varie influenze. Per questo motivo, una misurazione stazionaria è vantaggiosa per il rilevamento di problemi e tendenze, poiché registra continuamente i dati e riporta le deviazioni indipendentemente dal periodo di tempo definito.

La EN50160 definisce la qualità della rete concordata tra il fornitore e il consumatore al punto di trasferimento, il cosiddetto Point of Common Coupling (PCC), e quindi costituisce una base legale vincolante. EN50160 è un’osservazione puramente statistica nel tempo ed è documentata per mezzo di un formato di rapporto non definito. Secondo il PCC, il consumatore stesso è responsabile della sua infrastruttura di rete, il cosiddetto In-Plant-Coupling (IPC). Così, la EN50160 non è più rilevante nei vari IPC. Tuttavia, la maggior parte dei disturbi sono generati e ricevuti sul lato del consumatore a causa dell’insufficiente qualità della rete. Pertanto, gli strumenti di qualità dell’alimentazione (PQI) secondo la classe A o S sono utili agli IPC per rilevare e registrare gli eventi effettivi al fine di rintracciare le cause all’interno dell’infrastruttura in caso di problemi.

PQ sta per Power Quality ed è in realtà un sottocapitolo delle norme EMC e definisce valori limite specifici che non devono essere superati nella rete. A questo proposito, ci sono chiare norme IEC che definiscono la qualità dell’alimentazione. Nel mercato, tuttavia, il tema della qualità dell’alimentazione può essere interpretato individualmente dall’applicazione, dal segmento di mercato e dall’utente. Per esempio, i problemi di qualità dell’alimentazione sono spesso già coperti da armoniche, EN50160, ecc. È quindi consigliabile considerare esattamente quale applicazione e quali benefici devono essere riuniti nel contesto della qualità dell’alimentazione. Questo può poi essere usato per determinare il budget che dovrebbe essere usato per la misura (o le misure).

PQ sta per power quality ed è in realtà un sottocapitolo delle norme EMC e definisce valori limite specifici che non devono essere superati nella rete. A questo proposito, ci sono chiare norme IEC che definiscono la qualità dell’alimentazione. Nel mercato, tuttavia, il tema della qualità dell’alimentazione può essere interpretato individualmente dall’applicazione, dal segmento di mercato e dall’utente. Per esempio, i problemi di qualità dell’alimentazione sono spesso già coperti da armoniche, EN50160, ecc. È quindi consigliabile considerare esattamente quale applicazione e quali benefici devono essere riuniti nel contesto della qualità dell’alimentazione. Questo può poi essere usato per determinare il budget che dovrebbe essere usato per la misura (o le misure).

In principio, la metrologia è lo studio e la scienza della misurazione, dei sistemi di misurazione e delle loro unità. È responsabile della definizione di unità di misura accettate a livello internazionale, della realizzazione di unità di misura con metodi scientifici e della creazione di catene di tracciabilità attraverso la determinazione e la documentazione dei valori misurati e delle loro precisioni, nonché della diffusione di queste conoscenze. E soprattutto attraverso la tracciabilità delle unità di misura a una cosiddetta misura originale, si può garantire che le misurazioni siano effettuate con precisione per mezzo di un dispositivo metrologicamente certificato. Questi sono particolarmente importanti quando si tratta della comparabilità dei dati di misurazione, ad esempio in una causa legale o anche per le misurazioni ripetute. Le certificazioni o semplicemente i test con autodichiarazione al di fuori della metrologia con accreditamento specifico sono da mettere in discussione. O vi fidereste di una bilancia al supermercato che non è stata calibrata ufficialmente?!

Gli strumenti di misura secondo IEC 61000-4-30 Classe A forniscono valori di misura che sono comparabili tra gli strumenti di misura e i produttori. Per la certezza del diritto in termini di comparabilità dei dati di misurazione, si raccomanda di utilizzare strumenti di misurazione certificati metrologicamente. È anche vantaggioso che i dati di misurazione pertinenti siano “quasi calibrati” dalla prova di tipo certificato. È anche vantaggioso utilizzare una misurazione dell’energia certificata metrologicamente per ottenere dati energetici corretti, poiché anche questo è significativamente influenzato dalla qualità dell’alimentazione.

Gli analizzatori di qualità dell’alimentazione secondo IEC 61000-4-30 classe S sono destinati all’analisi di base/avanzata della qualità dell’alimentazione e forniscono utili dati di monitoraggio. Gli strumenti che soddisfano i requisiti di prestazione della classe S sono utilizzati per indagini statistiche sulla qualità dell’alimentazione e per applicazioni contrattuali in cui non esistono potenziali controversie, cioè non sono richieste misure comparabili. I requisiti di precisione e di prestazione per la classe S sono meno rigorosi di quelli della classe A e quindi hanno un prezzo inferiore. Sono spesso utilizzati in applicazioni industriali e di utilità, l’area della cosiddetta qualità della potenza dal lato della domanda all’IPC (In-Plant-Point-of Coupling), ad esempio nei data center, nell’industria dei semiconduttori, nelle infrastrutture aeroportuali, nell’industria alimentare e delle bevande, nell’industria dei metalli e dell’alluminio, nell’industria del cemento, ecc.

La precisione degli strumenti di misura è soggetta a varie norme e di solito si basa su IEC/EN 60688 per PQI per rispettare i seguenti errori di base: tensione, corrente ±0,1 %, potenza ±0,2 %, fattore di potenza ±0,1°, frequenza ±0,01 Hz, squilibrio U, I ±0,5 %, armoniche ±0,5 %, THD U, I ±0,5 %. Per l’energia, gli errori di base sono definiti come segue: Classe di energia attiva 0,2S (IEC/EN 62 053-22), classe di energia reattiva 0,5S (IEC/EN 62 053-24).

Ma attenzione: si tratta di errori di base degli stessi strumenti di misura. Essi dipendono direttamente dai sensori, per esempio dai trasformatori di corrente utilizzati. Se si sceglie una classe di precisione scadente o anche trasformatori di corrente che non sono resistenti alle armoniche, l’errore nella catena di misura si sommerà.

La precisione degli strumenti di misura è soggetta a varie norme e di solito si basa su IEC/EN 60688 per PQI per rispettare i seguenti errori di base: tensione, corrente ±0,1 %, potenza ±0,2 %, fattore di potenza ±0,1°, frequenza ±0,01 Hz, squilibrio U, I ±0,5 %, armoniche ±0,5 %, THD U, I ±0,5 %. Per l’energia, gli errori di base sono definiti come segue: Classe di energia attiva 0,2S (IEC/EN 62 053-22), classe di energia reattiva 0,5S (IEC/EN 62 053-24).

Ma attenzione: si tratta di errori di base degli stessi strumenti di misura. Essi dipendono direttamente dai sensori, per esempio dai trasformatori di corrente utilizzati. Se si sceglie una classe di precisione scadente o anche trasformatori di corrente che non sono resistenti alle armoniche, l’errore nella catena di misura si sommerà.

Se un dispositivo di misurazione non può essere calibrato dopo un certo periodo di utilizzo, si raccomanda di considerare almeno l’errore sul valore. L’errore descrive la deviazione massima ammissibile in un periodo di tempo. Qui nell’esempio è definito così:

ERRORE DI BASE SECONDO LA IEC/EN 60688:

• Tensione, corrente ±0,1
• Potenza ±0,2
• Fattore di potenza ±0,1
• Frequenza ±0,01 Hz
• Squilibrio U, I ±0,5
• Armoniche ±0,5
• THD U, I ±0,5

Formula di deviazione:

• Influenza della temperatura 0,5 x errore di base per 10 K
• Deriva a lungo termine 0,5 x errore di base all’anno

Secondo la norma PQ, un dispositivo di misurazione deve essere in grado di rilevare le armoniche fino al 50° ordine (2,5KHz a 50Hz). Secondo il teorema del campionamento, una frequenza di campionamento di almeno due volte la frequenza del segnale è necessaria per rilevare questo segnale. Quindi ≥5kHz a 50Hz. Questo è anche sufficiente per rilevare gli eventi PQ come il calo o l’aumento di tensione, che sono monitorati sulla base di valori di semiperiodo. Solo se (opzionalmente) devono essere rilevati anche transitori di tensione o disturbi in una gamma di frequenza estesa, è necessaria una frequenza di campionamento più alta. Anche in questo caso, è almeno il doppio del valore della frequenza del segnale o dell’interferenza che deve ancora essere rilevata. Secondo lo standard PQ, il rilevamento dei transitori è un’opzione.

Questo argomento è spesso molto discusso. Non c’è una regola fondamentale secondo la CEI. Tuttavia, i produttori e le autorità (ad esempio ESTI, ecc.) emettono linee guida che affermano che gli strumenti di misura in uso regolare dovrebbero essere calibrati ogni 2-3 anni. Tuttavia, questo si applica in primo luogo alla tecnologia di misurazione e di prova – cioè la tecnologia di misurazione mobile. Nel caso della tecnologia di misurazione stazionaria, i dispositivi sono normalmente calibrati solo quando vengono riparati dal produttore, poiché nella maggior parte dei casi la tecnologia di misurazione incorporata non può essere facilmente rimossa ed eliminata. Tuttavia, se è importante che i dispositivi incorporati siano anche calibrati, il che è di solito il caso per le organizzazioni governative o sulla base di requisiti legali, allora si raccomanda un dispositivo di misurazione in un design rack 19″. Questo può essere facilmente scambiato, in modo che il tempo di calibrazione può anche essere superato per mezzo di un dispositivo di scambio. Se la calibrazione non viene effettuata, si dovrebbe tenere presente almeno l’errore di base (ad esempio secondo IEC 60688) con la deviazione ammissibile.

Ma attenzione: la calibrazione non significa automaticamente regolazione.

Fondamentalmente, ci sono quattro categorie di sovratensione. Queste sono indicatie con numeri romani da I a IV. La differenza tra le quattro categorie di sovratensione è la resistenza alle sovratensioni degli apparecchi elettrici. Gli sviluppatori di dispositivi elettrici specificano la tensione di sovratensione con la selezione dei componenti elettrici, le sezioni dei cavi, le distanze di aria e di creepage tra i componenti, i materiali isolanti, ecc. La categoria IV ha quindi la più alta resistenza agli urti.

Quelle: https://www.ueberspannungsschutz.com

Esempio di calcolo PQ1000/PQ3000/PQ5000

Assunzione della frequenza di rete: 50Hz
Frequenza di campionamento PQI: 18kHz
Larghezza di banda di misura: 2,5kHz (50a armonica)
Frequenza di campionamento minima: 5kHz (almeno il doppio della frequenza di campionamento (teoria di Nyquist-Shannon), in modo da garantire un rilevamento affidabile)
Campioni/ciclo: 360 (~18.000 campioni al secondo)
Valutazione FFT: 10 periodi (3.600 campioni)
Campioni: ~18kS/s
Rilevamento (uscita) dell’armonica: fino alla 50a armonica
Conformità: ad es. EN50160 (tensione 40° armonica), IEC61000-4-30 Ed. 3 (corrente e tensione 40° armonica o superiore, ad es. 50° armonica)

Esempio di calcolo PQ1000/PQ3000/PQ5000

Assunzione della frequenza di rete: 50Hz
Frequenza di campionamento PQI: 18kHz
Larghezza di banda di misura: 4,5kHz (89a armonica)
Frequenza di campionamento minima: 9kHz (almeno il doppio della frequenza di campionamento (teoria di Nyquist-Shannon), in modo da garantire un rilevamento affidabile)
Campioni/ciclo: 360 (~18.000 campioni al secondo)
Valutazione FFT: 10 periodi (3.600 campioni)
Campioni: ~18kS/s
Rilevamento (uscita) dell’armonica: fino all’89a armonica
Conformità: ad es. IEC61000-4-30 Ed. 3 (40a armonica di corrente e tensione o superiore, ad es. 50a armonica)

Esempio di calcolo PQ1000/PQ3000/PQ5000

Assunzione della frequenza di rete: 60Hz
Frequenza di campionamento PQI: 18kHz
Larghezza di banda di misura: 3,0kHz (50 armoniche)
Frequenza di campionamento minima: 6kHz (almeno il doppio della frequenza di campionamento (teoria di Nyquist-Shannon), in modo da garantire un rilevamento affidabile)
Campioni/ciclo: 300 (~18.000 campioni al secondo)
Valutazione FFT: 12 periodi (3.600 campioni)
Campioni: ~18kS/s
Rilevamento (uscita) dell’armonica: fino alla 50a armonica
Conformità: ad es. IEEE519 (50a armonica di corrente e tensione), IEC61000-4-30 (40a armonica o superiore, ad es. 50a armonica)

Esempio di calcolo PQ1000/PQ3000/PQ5000

Assunzione della frequenza di rete: 60Hz
Frequenza di campionamento PQI: 18kHz
Larghezza di banda di misura: 4,5kHz (75a armonica)
Frequenza di campionamento minima: 9kHz (almeno il doppio della frequenza di campionamento (teoria di Nyquist-Shannon), in modo da garantire un rilevamento affidabile)
Campioni/ciclo: 360 (~18.000 campioni al secondo)
Valutazione FFT: 10 periodi (3.600 campioni)
Campioni: ~18kS/s
Rilevamento (uscita) dell’armonica: fino alla 75a armonica