Protezione schede elettroniche

[Pugliautomazione]

Un'azienda che produce lattine da 1lt in lamierino zincato ha una macchina composta da saldatrice, nastri di trasporto, forno, ecc...

Succede che a causa dei transitori causati da caduta e ripristino della rete ENEL alcune schede di controllo CAN, talvolta un PC industriale, vengano danneggiati, verosibilmente da sovratensioni.

La macchina è alimentata in trifase ed è dotata di un trasformatore i cui avvolgimenti sono collegati in modo da creare il neutro che alimenta tutta la macchina. Tale neutro sembra collegato a terra tramite una impedenza (presa centrale di una reattanza). Tale neutro ha una decina di Volts di tensione rispetto alla terra.

Tutta l'elettronica è alimentata tramite vari alimentatori stabilizzati in genere da 240 W.

Al fine di proteggere le schede elettroniche si è pensato di utilizzare un generatore UPS, monofase, a doppia conversione, senza trasformatori d'isolamento, con linee a valle protette da un differenziale di tipo A da 300 mA. La potenza sarà abbondantemente superiore alle reali necessità.

Tale UPS dovrà alimentare il primario dei vari stabilizzatori di cui sopra.

La terra di tale macchina è tra l'altro abbastanza "sporca" essendoci anche 200mA di corrente dispersa (di cui si cercherà la causa).

La saldatrice della macchina ha una corrente di circa 1000 A generata con apposito convertitore. Uno degli elettrodi della saldatrice è messo a terra.

Il secondario di alcuni alimentatori stabilizzati, a 24V, vede il neutro messo a terra tramite morsetto sezionatore di terra GTF 76 della Phoenix. Altri hanno il neutro direttamente messo a terra.

Mi chiedo se possa essere rischioso introdurre nella macchina il neutro della rete (sistema TN) quando tutto il resto è alimentato dal neutro ricavato dal centro stella del trasformatore di cui sopra.

Sarebbe forse opportuno prevedere un'impedenza o uno scaricatore tra i due neutri?

Il trasformatore d'isolamento a valle dell'UPS può offrire maggiori garanzie?

Un grazie a chi vorrà condividere il problema e dare suggerimenti.

F.S. Lovecchio

[Mario Maggi]

Caro Francesco,

lascio la parola a chi ne sa piu' di me su quest'argomento.

Ti posso raccomandare di usare un'attenzione particolare ai 1000 A a terra della saldatrice (corrente continua o alta frequenza?). La terra dell'elettrodo dovrebbe chiudersi solo il piu' vicino possibile al trasformatore di macchina.

I guasti da sovratensioni potrebbero essere addebitati ad un collegamento di terra non perfetto, durante il passaggio dei 1000 A?

Hai previsto scaricatori per sovratensioni?

Qual'e' la potenza totale della macchina in kVA?

Ciao

Mario

[Piero Azzoni]

dunque, vedediamo se ho capito:

A. Potenza

La macchina e' alimentata da rete enel, poi c'e' un trsformatore, si vede che la tensione di linea e' diversa da quella che serve.

il neutro (del secondario) e' collegato a terra tramite reattanza

una scelta che avra' avuto le sue ragioni, ma.... se la tensione tra neutro e terra e' di circa 10 V. vuol dire che si ha di fronte un guasto a terra significativo

l'elettronica e' alimentata da alimentatori stabilizzati qui comincia il discorso : gli alimentatori sono alimentati dalla rete secondaria o dalla primaria ?

B. Ausiliari

il secondario di alcuni alimentatori e' messo a terra ATTENZIONE ! questo vuol dire che come minimo i veri gruppi a 24 Vcc. NON sono equipotenziale

La terra e' sporca Io personalmente preferisco sempre lavorare con il 24 Vcc. flottante ed isolato, alcuni prepefiscono lavorare con il 24 Vcc. a terra, sicuramente la cosa da evitare come la peste e' lavorare con gli ausiliari mezzi a terra e mezzi no

si e' pensato di usare un UPS per proteggere le schede, senza trasformatore di isolamento non mi pare che questo sia l'uso canonico dell'UPS, da parte mia sarei piu' propenso ad un trasformatore di isolamento, senza ups, notare anche che nella specifica situazione il differenziale non serve proprio a nulla (se non alla protezione contro il guasto a terra dei circuiti naturalmente)

C. Soluzioni

Mi permetto di dire che secondo me il vero problema di questa macchina e' il casino.

Se il trasformatore sulla potenza ha il solo scopo di adattare la tensione il collegamento diretto (piu' che diretto) dei due neutri fa solo bene

Se il trasformatore ha lo scopo di isolare i circuiti allora il neutro secondario non va collegato a terra

Lo scaricatore tra i due neutri non ha il minimo senso, al limita se i neutri sono sollevati da terra metti uno scaricatore tra neutro e terra

Non aggiungere casino a casino, anzi la soluzione e' quella di semplificare.

porta un montante monofase che alimenti tutti e solo gli alimentatori.

collega TUTTI i negativi ad una stessa corda di equipotenziale degli ausiliari (dai un buon dimensionamento a questa corda isolata).

se vuoi (io non lo farei) collega questo conduttore di equipotenziale e terra, in un solo punto !!!!! ma lontano dalla macchina, vicino ai dispersori, dove la terra e' decentemente pulita

Se l'impedenza che collega a terra il neutro non e' dovuta a una ragione piu' che valida eliminala, e se il sistema e' tN-S collega anche tra loro i due neutri

l'elettrodo a potenziale zero della saldatrice deve essere collegato a terra, verifica che questa terra vada a collegarsi alla rete di terra con meno impedenza che sia possibile, magari in piu' punti, e che i conduttori interessati non servano anche a mettere a terra ausiliari

[Pugliautomazione]

Grazie per le risposte.

Condivido gran parte dei suggerimenti, tra cui quello di sempplificare...

Sottolineo che il problema delle schede che saltano lo si ha solo durante i distacchi e ripristini della rete ENEL.

Secondo me i casi sono due:

-vi è ferrorisonanza e conseguenti armoniche ad alta frequenza tra le varie induttanze nel quadro e i banchi di condensatori della saldatrice. quindi l'origine è in tal caso interna alla macchina.

-a causa della posizione periferica della macchina e della presenza di grossi carichi di stabilimento, durante tali transitori, sulla macchina arrivano fronti di sovratensione dall'esterno, con possibile coinvolgimento della terra. In tal caso l'origine dei disturbi sarebbe esterna.

Fornisco altri particolari:

- a valle del sezionatore principale è presente un filtro di rete

- il trasformatore è usato a mo' di reattanza poichè l'alimentazione è prelevata a monte dello stesso. Gli avvolgimenti di primario e secondario sono messi in serie (con una sorta di zig-zag) con il solo scopo di creare il centro stella.

- I carichi monofase della macchina creano un forte squilibrio delle correnti. Infatti sul neutro ho misurato circa 40A, su un totale di 56A assorbiti dalla macchina, per ciascuna fase.

- la saldatrice ha uno stadio di raddrizzamento -300/0/+300 V e un inverter che modula la corrente in uscita. Il tutto è gestito da una raffinata elettronica.

(P.S. a proposito di stranezze: vi sono due alimentatori stabilizzati che hanno rispettivamente il neutro collegato al -300V e allo 0V dello stadio intermedio della saldatrice... essi alimentano a 48V una decina di piccoli azionamento brushless)

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Rispondo a Pietro.

A. Potenza

La macchina e' alimentata da rete enel, poi c'e' un trsformatore, si vede che la tensione di linea e' diversa da quella che serve.

No, la macchina è alimentata a 400V, a monte del trasformatore, che funge da banco di reattanze per la creazione del centro stella.

il neutro (del secondario) e' collegato a terra tramite reattanza

una scelta che avra' avuto le sue ragioni, ma.... se la tensione tra neutro e terra e' di circa 10 V. vuol dire che si ha di fronte un guasto a terra significativo

l'elettronica e' alimentata da alimentatori stabilizzati qui comincia il discorso : gli alimentatori sono alimentati dalla rete secondaria o dalla primaria ?

Gli alimentatori hanno tutti l'ingresso a 230V e l'uscita a 24V o 48 V DC. L'alimentazione è presa da una fase della rete e dal neutro del centro stella.

B. Ausiliari

il secondario di alcuni alimentatori e' messo a terra ATTENZIONE ! questo vuol dire che come minimo i veri gruppi a 24 Vcc. NON sono equipotenziale.

C'è di più: leggi il P.S. di cui sopra...

La terra e' sporca Io personalmente preferisco sempre lavorare con il 24 Vcc. flottante ed isolato, alcuni prepefiscono lavorare con il 24 Vcc. a terra, sicuramente la cosa da evitare come la peste e' lavorare con gli ausiliari mezzi a terra e mezzi no

Sono perfettamente daccordo

si e' pensato di usare un UPS per proteggere le schede, senza trasformatore di isolamento non mi pare che questo sia l'uso canonico dell'UPS, da parte mia sarei piu' propenso ad un trasformatore di isolamento, senza ups, notare anche che nella specifica situazione il differenziale non serve proprio a nulla (se non alla protezione contro il guasto a terra dei circuiti naturalmente)

L'UPS deve essere il miglior filtro possibile per le perturbazioni esterne.

C. Soluzioni

Mi permetto di dire che secondo me il vero problema di questa macchina e' il casino.

A parte questi problemi ... la macchina funziona!

Se il trasformatore sulla potenza ha il solo scopo di adattare la tensione il collegamento diretto (piu' che diretto) dei due neutri fa solo bene

Se il trasformatore ha lo scopo di isolare i circuiti allora il neutro secondario non va collegato a terra

Lo scaricatore tra i due neutri non ha il minimo senso, al limita se i neutri sono sollevati da terra metti uno scaricatore tra neutro e terra

Non aggiungere casino a casino, anzi la soluzione e' quella di semplificare.

porta un montante monofase che alimenti tutti e solo gli alimentatori.

collega TUTTI i negativi ad una stessa corda di equipotenziale degli ausiliari (dai un buon dimensionamento a questa corda isolata).

se vuoi (io non lo farei) collega questo conduttore di equipotenziale e terra, in un solo punto !!!!! ma lontano dalla macchina, vicino ai dispersori, dove la terra e' decentemente pulita

Se l'impedenza che collega a terra il neutro non e' dovuta a una ragione piu' che valida eliminala, e se il sistema e' tN-S collega anche tra loro i due neutri

Visto che il trasformatore non è d'isolamento, visto il forte sbilanciamento tra le correnti di fase, non sarebbe meglio eliminare il trasformatore/reattanza e portare nella macchina il neutro della rete?

l'elettrodo a potenziale zero della saldatrice deve essere collegato a terra, verifica che questa terra vada a collegarsi alla rete di terra con meno impedenza che sia possibile, magari in piu' punti, e che i conduttori interessati non servano anche a mettere a terra ausiliari

Valuteremo se occorre aggiungere un dispersore dedicato a questa macchina.

Grazie

Francesco

[Mario Maggi]

Pugliautomazione+3 Mar 2003, 11:01 PM-->

CITAZIONE(Pugliautomazione @ 3 Mar 2003, 11:01 PM)

Caro Francesco,

non sempre ... le sovratensioni possono passare piu' facilmente da un UPS senza isolamento galvanico.

Spero che tu abbia fatto uno schema della macchina, solo a parole fatico a seguire.

Ciao

Mario

[Piero Azzoni]

prima di tutto l'ultima osservazione di Mario e' giusta, per questo, visto che non si pongono problemi di continuita' di servizio eliminiamo l'ipotesi ups

altro apstetto significativo:

gli zig-zag (io ne ho installato solo uno) servono SOLO se ci si trova di fronte ad una rete isolata e la si vuole riferire a terra, altro uso non esiste.

la mia sensazione e' che questa macchina sia stata realizzata ingegneristicamente in un contesto dove si supponeva che il neutro non ci fosse ed e' stata installata in uno stabilimento con il neutro.

ma allora basta toglere lo zig-zag e garantire la continuita' del neutro, se necessario potenziando la messa a terra PRIMARIA del centro stella

non ci siamo capiti al riguardo dell'implementazione suggerita rispetto alla terra.

NON una terra specifica per la macchina, che oltretutto e' vietato

MA un percorso preferenziale ad impedenza quanto piu' possibile bassa SOLO per l'equipotenziale degli ausiliari

L'elettrodo zero della saldatrice puo' benissimo stare sulla terra di stabilimento

Al riguardo dell'alimentatore collegato in maniera strana alla saldatrice........ miracolo che gli ausiliari non bruciano spesso

[Pugliautomazione]

Grazie a questa discussione: molte cose sono più chiare.

Per quanto riguarada lo schema, è vero: è già molto che si sia percepito qualcosa di questa macchina, ma appena sarà trascritto in CAD ve ne invio una copia.

Sul discorso dell'impianto di terra credo che l'equivoco sia solo apparente o c'è qualcosa che mi sfugge. Il sistema TN deve infatti rimanere tale. La soluzione migliore sarebbe "cercare" una zona di dispersori sufficientemente lontana dalla macchina e quindi dai disturbi della stessa, ma non troppo lontana, a cui collegare il conduttore equipotenziale dedicato ai secondari degli stabilizzatori. Nel caso peggiore vanno introdotti nuovi dispersori di terra, in rete con l'impianto di terra esistente.

Grazie ancora in particolare a Mario e Piero per l'aiuto finora prestato.

Francesco