Page 11 - Attualità Elettrotecnica Maggio 2019

Carichi con ritorni di energia verso la sorgente di alimentazione
Il funzionamento delle macchine elettriche può essere classificato come segue dal punto di vista energetico:
• “convenzione generatore” (Fig. 2);
• “convenzione motore” (Fig. 3) - funziona-
mento da freno (Fig. 4).
Il generatore è definito come una macchina
Fig. 2 - Rappresentazione “convenzione generatore”.
Fig. 3 - Rappresentazione “convenzione motore”
Fig. 4 - Rappresentazione “convenzione motore” funzionamento da freno
rete, secondo la normativa UPS, per non pro- durre energia di ritorno. Durante il funziona- mento da batteria dunque l’energia rigenerati- va eventualmente prodotta deve essere dissi- pata localmente, per mezzo di un circuito ausi- liario (Fig. 8).
Soluzione n. 2.
Un’altra soluzione possibile è quella di garan- tire, attraverso un monitoraggio dell’energia ri-
Fig. 5 - Funzionamento normale in presenza rete di alimentazione
Fig. 6
Fig. 7 - Funzionamento in condizioni di rigenerazione
il motore stesso funziona da freno. In questo caso l’energia cinetica delle masse rotanti vie- ne trasformata in energia elettrica che fluisce dal motore alla sua fonte di alimentazione. In presenza di un UPS questo si traduce in una corrente inversa che scorre nell’inverter, dalla sua uscita fino alla sezione in continua (Fig. 7). Senza una adeguata protezione, l’energia di ritorno andrebbe a sovra-caricare gli elementi di accumulo presenti (batterie e condensatori
elettrica che trasforma potenza meccanica in potenza elettrica mettendola a disposizione degli utilizzatori elettrici.
Il motore è definito come una macchina elet- trica che trasforma la potenza elettrica in po- tenza meccanica mettendola a disposizione degli utilizzatori meccanici.
In diverse applicazioni industriali dotate di motori elettrici possono verificarsi situazioni nelle quali i motori vengono utilizzati da fre- no; in questo caso non vengono alimentati, ma sono chiamati a funzionare in maniera “in- versa”, cioè l’energia meccanica (cinetica) im- magazzinata dalle masse rotanti deve essere “scaricata” attraverso la macchina elettrica. Tale energia può essere dissipata o recupera- ta nel sistema elettrico.
La protezione delle macchine rigenerative
La soluzione che più comunemente viene adottata per proteggere i carichi rigenerativi è l’UPS che alimenta e protegge il carico ed è posizionato tra la rete di alimentazione ed il carico stesso. In questo caso si avrà quindi la situazione in cui la macchina elettrica (moto- re) assorbe potenza dall’UPS. Di seguito sono indicati i casi di possibile funzionamento di un UPS e le conseguenti soluzioni possibili in ca- so di ritorno di energia. In Fig. 5 è evidenziato il funzionamento normale in presenza di rete di alimentazione.
In caso di interruzione dell’energia elettrica sarà l’UPS stesso che, tramite le batterie, for- nirà energia al carico (FIg. 6):
Come evidenziato più sopra, esiste una condi- zione di funzionamento del motore nella quale
di filtro in DC), con conseguente possi- bile superamento della massima ten- sione continua e blocco dell’UPS. Una ulteriore conse- guenza è il deterio- ramento precoce delle batterie che sarebbero soggette a ricarica incontrol- lata.
Possibili soluzioni in caso di ritorno
di energia
Soluzione n. 1.
Una possibile solu- zione è l’aggiunta di un convertitore DC/AC (inverter) in grado di rilevare e reimmettere l’ener- gia rigenerativa in rete in maniera con- trollata. Questa con- figurazione fa si che l’UPS continui a fun- zionare corretta- mente. In caso di in- terruzione dell’ener- gia elettrica l’inver- ter rigenerativo deve disconnettersi dalla
Fig. 8 - Soluzione n1
attualità elettrotecnica - maggio 2019 - numero 4
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Fig. 9 - Soluzione n 2