Scegliere un analizzatore di rete. Analizzare i consumi elettrici

Sicuramente potemmo pensare di utilizzare il nostro oscilloscopio che, disponendo di velocità di campionamento molto elevate, è in grado di fornire dei dettagli molto accurati sulla forma d’onda e sui disturbi ripetitivi. In realtà non è lo strumento adatto a trovare il guasto, vediamo alcuni motivi:

1. Dobbiamo tenere conto delle caratteristiche degli ingressi: gli oscilloscopi normalmente hanno il ground riferito a massa e tutte le masse sono interconnesse quindi, per lavorare in sicurezza ed evitare danni irreversibili, o usiamo un oscilloscopio a canali isolati oppure delle sonde differenziali.
2. La risoluzione verticale: la maggior parte di questi strumenti ha una risoluzione verticale di 8 bit, i più fortunati possono disporre di strumenti con risoluzione a 10 e 12 bit, troppo pochi per trovare piccoli disturbi su grandezze ampie.
3.  La precisione del verticale: negli oscilloscopi (nel migliore dei casi) gli ingressi hanno una accuratezza dell’1%, alla quale va aggiunto l’errore delle sonde differenziali se in uso.
4. Numero di canali: gli oscilloscopi normalmente hanno 2 o 4 canali, troppo pochi per analizzare completamente un sistema trifase (3 o 4 tensioni e 3 o 4 correnti).
5. Il sistema d’acquisizione degli oscilloscopi non è continuo: tra un’acquisizione e l’altra poi esiste un tempo morto in cui lo strumento non acquisisce, sicuramente abbiamo una perdita di dati, inoltre il tempo in cui un oscilloscopio è cieco è molto più lungo del tempo di acquisizione.

Per le caratteristiche indicate sopra è evidente che l’oscilloscopio non è lo strumento più adatto per misure sulla rete e la ricerca di disturbi e anomalie, quando qualche noto costruttore propone un oscilloscopio per le verifiche della rete secondo la EN-50160 analizzate bene le caratteristiche dello strumento.

Lo strumento più adatto è un analizzatore di rete con:

• Risoluzione verticale 16 bit
• Accuratezza 0,1% – 0,2%
• 6 o 8 canali per misurare tensioni e correnti su sistemi trifase con eventuale neutro
• Acquisizione continua, queste permette di non perdere dati

Lo standard di riferimento per la qualità della rete è la EN-50160. Sappiamo che nessuna rete di alimentazione è priva di disturbi o anomalie, la norma EN-50160 impegna il distributore a fornire una tensione di rete che contenga questi disturbi entro limiti accettabili. la norma ha una concezione statistica, prevede che entro un determinato tempo non si verifichino più di un certo numero di anomalie. Per verificare la qualità della fornitura la normativa IEC 61000-4-30 Classe A definisce i metodi di misurazione, l’aggregazione dei tempi, l’accuratezza e la valutazione per ciascun parametro di qualità di potenza per ottenere risultati affidabili, ripetibili e comparabili.

L’incertezza di misura della tensione di alimentazione è richiesta allo 0,1% della tensione di ingresso dichiarata nell’intervallo dal 10% al 150%. Inoltre, il requisito stabilisce che la misurazione deve essere “non sovrapposta contigua” in un intervallo di tempo di 10/12 cicli per un sistema di alimentazione a 50/60 Hz.
L’ampiezza della tensione di alimentazione è in Volt RMS su un intervallo di tempo di 10/12 cicli (~ 200msec) rispettivamente per un sistema di alimentazione a 50/60 Hz. Sono anche necessarie aggregazioni di 150/180 cicli (~ 3 sec), 10 minuti e 2 ore.

Di seguito sono riportati i parametri definiti nella norma IEC 61000-4-30:

• Frequenza di alimentazione
• Ampiezza della tensione di alimentazione
• Sfarfallio (in riferimento a IEC 61000-4-15)
• Cali / aumenti della tensione nominale (dips/swells)
• Interruzioni di tensione
• Squilibrio di tensione
• Armoniche di tensione (in riferimento a IEC 61000-4-7)
• Interarmoniche di tensione (in riferimento a IEC 61000-4-7)
• Segnalazione di rete
• Sbilanciamento delle correnti

Nella terza versione sono stati introdotti i seguenti parametri:

• Rapidi cambi di tensione
• Sfarfallio classe F1
• Ampiezza della corrente
• Sbilanciamento della corrente
• Armoniche di corrente (con riferimento a IEC 61000-4-7)
• Interarmoniche di corrente (facendo riferimento a IEC 61000-4-7)
• Registrazione della corrente insieme alla tensione durante gli eventi.

Per affrontare in modo professionale la ricerca di disturbi occasionali e verificare la qualità della rete è necessario utilizzare un analizzatore con le seguenti funzionalità: monitoraggio di lungo periodo con cattura automatica delle forme d’onda di tensione e di corrente negli istanti di superamento dei limiti, memorizzazione delle forme d’onda che hanno generato l’evento con riferimento temporale, memoria consistente per affrontare lunghi periodi di monitoraggio, giorni o settimane.
Per effettuare rilevazioni di qualità secondo la EN-50160 serve il riferimento temporale GPS.

In presenza di una anomalia della nostra apparecchiatura saremo in grado di consultare i dati sulla qualità della rete ed eventuali disturbi, in tal modo potremo capire se il problema è scatenato dalla rete oppure è interno all’apparecchiatura stessa.

Dopo aver identificato un problema sulla rete è necessario capire se questo disturbo viene causato all’esterno oppure viene causato da carichi interni che si inseriscono improvvisamente. Questo tipo di analisi può essere fatta osservando contemporaneamente l’andamento della corrente assorbita e, se siamo in presenza di un picco di assorbimento, allora il problema è al nostro interno.