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Scariche parziali, l’esperienza Came al servizio dei clienti

7 Novembre 2019

In questo articolo vogliamo illustrare il tema delle scariche parziali, quale impatto hanno sulla vita del motore elettrico, quali soluzioni possono essere adottate per ridurre il loro effetto.

L’utilizzo da alcuni anni di Inverter per la regolazione della velocità dei motori elettrici e più in generale per l’utilizzo del motore in diverse condizioni di carico e di consumo (vedi tema efficienza energetica), ha introdotto problemi di stress sull’isolamento elettrico dovuti alla forma non armonica della tensione di alimentazione.

Possiamo infatti notare nella figura a destra che non ci troviamo di fronte ad un segnale sinusoidale, ma ad un treno di impulsi di durata variabile la cui modulazione riproduce solo apparentemente una sinusoide; in particolare nei fronti di salita e discesa degli impulsi si possono notare delle sovratensioni o picchi (“spikes” in inglese) dovuti alle commutazioni dell’Inverter stesso.

Queste sovratensioni, se il sistema di isolamento non è sufficientemente robusto, producono delle piccole scariche elettriche, dette appunto “microscariche” o scariche parziali (“Partial Discharge” o PD in inglese), che si concentrano nelle cavità dell’isolamento ed in particolare:
1) Tra le spire di fase diverse, in particolare le prime spire dove più alto è il valore di tensione;
2) Tra le spire e la massa;
3) Tra le spire diverse della stessa fase.

Queste microscariche nel tempo possono erodere l’isolamento fino a provocare una scarica completa, danneggiando irrimediabilmente l’avvolgimento.

Queste premesse fanno nascere inevitabilmente alcune domande:
– È possibile proteggere l’avvolgimento da queste sovratensioni introdotte dall’Inverter?
– È possibile verificare se l’avvolgimento sia in grado di resistere a questi fenomeni?
– È possibile infine valutare il grado di “robustezza” dell’isolamento dell’avvolgimento alimentato da Inverter?

A queste ed altre domande rispondono diverse Norme pubblicate negli ultimi anni, in particolare:
IEC 60034-18-41,“Sistemi di isolamento elettrico esenti da scariche parziali…”
IEC/TS 60034-25, “Guida per la progettazione dei motori AC alimentati da Inverter”
IEC/TS 60034-27,“Misure fuori linea delle scariche parziali…”
IEC/TS 61934,“Misure elettriche delle scariche parziali sotto tensione impulsiva”

Per rispondere in pieno alle nuove richieste introdotte da questo argomento, dopo un necessario periodo di formazione tecnica sul tema (grazie anche al supporto di docenti di provata esperienza), Came ha dato il via alcuni anni fa al “Progetto Microscariche” che ha avuto l’obiettivo di:
– Verificare le caratteristiche dei materiali isolanti utilizzati nel processo produttivo;
– Scegliere fra questi quelli più idonei al progetto, esenti cioè da fenomeni di PD;
– Migliorare il processo produttivo per garantire l’assenza di questi fenomeni;
– Identificare un sistema di collaudo in grado di rilevare questi fenomeni e valutare quindi il grado di bontà o robustezza del sistema di isolamento secondo le categorie di stress:
  A – Benigno
  B – Moderato
  C – Severo
  D – Estremo

Questo progetto, che ha richiesto negli ultimi anni lo sforzo di diverse risorse ed un investimento significativo della Proprietà in termini di formazione del personale tecnico e di strumentazione di collaudo dedicata, pone Came in una sicura posizione di riferimento per i suoi Clienti in termini di:
– Verifica del sistema di isolamento;
– Studio di un sistema di isolamento “rinforzato” per alimentazione Inverter;
– Valutazione in laboratorio del grado di robustezza con emissione di un report di collaudo.

R&D Came è a disposizione dei suoi Clienti per approfondire l’argomento.

Articolo di:
Fabrizio Bardelli
Esperto Ricerca e Sviluppo Came
Fabrizio.Bardelli@came-italy.com
+39 0444 488282