Trasformatori particolari, portate cavi e collegamenti bifase-monofase
La progettazione degli impianti elettrici necessita sempre di più di poter gestire casistiche particolari che non sono di uso convenzionale, ma che si trovano sempre più di frequente negli impianti, soprattutto in ambito industriale.
Ecco quindi la necessità di utilizzare nella rete, trasformatori a tre avvolgimenti o con gruppo vettoriale particolare o con avvolgimenti secondari a zig zag per assolvere particolari situazioni d’uso.
Tra i casi significativi è da ricordare i trasformatori formatori di neutro per il collegamento a terra di una rete con condizioni di guasto volute.
In Ampère 2021 ora è possibile inserire i cosiddetti “reattori zig-zag”, i quali forniscono un percorso di richiusura verso terra alle correnti di guasto. Infatti, se è necessaria la messa a terra del neutro (direttamente o tramite impedenza), e il centro stella del trasformatore di potenza non risulta disponibile per un collegamento, allora trova impiego il trasformatore formatore di neutro.
Per dare maggiore completezza alle situazioni d’impianto, sono ora gestite anche le rinnovate tabelle di posa e portata di cavi secondo IEC 61892-4:2019 e IEC 60502-2 per cavi con isolamento in HEPR.
Infine, una maggior flessibilità nella definizione delle utenze di tipo trasformatore, UPS e convertitori monofasi, rende ora possibile il collegamento tra fase e fase sulla rete a monte, con relativo calcolo dei guasti.
I software di calcolo della linea Ampère 2021 di Electro Graphics si confermano ancora una volta la punta di diamante nel calcolo flessibile e completo di reti elettriche comunque strutturate.
Trasformatori con collegamento Dzn e Yzn11
Per trasformatori a due avvolgimenti sono ora disponibili anche i gruppi vettoriali Dzn e Yzn11.
Una volta inserita un’utenza di tipo trasformatore con circuito elettrico 3F, nella finestra delle proprietà utenza, è possibile selezionare i nuovi tipi di collegamento.
I dati di targa da immettere per specificare le caratteristiche della macchina restano invariati rispetto a quelli già noti per trasformatori di potenza a due avvolgimenti.
Trasformatori a 3 avvolgimenti TWT
Per la rappresentazione dei trasformatori a tre avvolgimenti, Ampère utilizza tre utenze, ognuna con uno dei tre lati del trasformatore. I dati elettrici seguono il modello riportato nella norma CEI EN 60909, tramite la quale si parla di potenze di lato, ossia quelle di ciascuna coppia di avvolgimenti. In bibliografia, però, si trovano spesso come dati di targa i valori di potenza dei singoli avvolgimenti, detti H, M, L.
Come aggiungere alla rete un trasformatore a tre avvolgimenti
1. Selezionare in magliatura l’utenza distribuzione a cui collegare la macchina.
2. Eseguire Modifica > Inserisci> Trasformatore a tre avvolgimenti.
Si avvia una procedura guidata per l’inserimento dei dati.
La figura seguente mostra la finestra delle proprietà di un trasformatore a tre avvolgimenti ed è evidenziata la sezione ove poter inserire i valori di potenza partendo dai dati di singolo avvolgimento.
Da essi sono ricavati i valori di potenza di lato, secondo le regole:
SrTHVMV = Min(SrTHV, SrTMV);
SrTHVLV = Min(SrTHV, SrTLV);
SrTMVLV = Min(SrTMV, SrTLV).
Trasformatore formatore di neutro a zig zag
In Ampère ora è possibile inserire i cosiddetti “reattori zig-zag”, i quali forniscono un percorso di richiusura verso terra alle correnti di guasto. Infatti se è necessaria la messa a terra del neutro (direttamente o tramite impedenza), e il centro stella del trasformatore di potenza non risulta disponibile per un collegamento, allora trova impiego il trasformatore formatore di neutro.
Nota. I trasformatori formatori di neutro in Ampère sono utenze terminali, non è possibile collegare a valle di essi altre utenze.
Modalità di inserimento
Per aggiungere alla rete un trasformatore formatore di neutro, a partire da un circuito 3F, inserire un’utenza di tipo trasformatore e nella finestra Proprietà dell’utenza impostare il campo Tipo trasformatore su Trasformatore formatore di neutro. A questo punto i dati utili alla descrizione delle caratteristiche della macchina sono la Potenza nominale, la Tensione nominale, l’Impedenza omopolare e la Corrente di neutro in regime permanente.
Nota. Per la richiusura verso terra del circuito è necessario, nella finestra Proprietà utenza, associare un elemento della rete di terra in corrispondenza della voce Collettore di terra neutro artificiale.
Calcolo portate cavi IEC 61892-4:2019 e 60502-2 x HEPR
In 2021 è stata implementata la seconda edizione della tabella di posa IEC 61892-4 del 2019. La norma è valida per installazioni fisse e mobili offshore, in bassa e media tensione fino a 30kV.
Si tiene conto di:
• portate definite nelle tabelle 4 e 5;
• coefficiente di prossimità oltre i 6 conduttori pari a 0.85;
• coefficiente di temperatura ambiente rispetto tabella 8;
• fattori di correzione per utilizzo breve o intermittente dei cavi secondo le figure 2 e 3 con calcolo per difetto del diametro totale dei cavi.
Nelle tabelle di posa della IEC 60502-2 sono stati aggiunti i cavi HEPR, che si comportano come gli EPR.
Multiprogetto e ricalcolo con metodo rapido
Per velocizzare le operazioni di calcolo durante la stesura di una rete elettrica complessa, in multiprogetti con cospicuo numero di utenze è stato introdotto un metodo di calcolo rapido.
Nella funzione Calcola tutto, nella sezione delle opzioni per multiprogetto, è ora disponibile la nuova opzione Ricalcola il multiprogetto - Metodo rapido.
Il metodo rapido calcola tutta la rete per parti e non nel suo complesso, effettua il calcolo delle potenze e l'analisi dei guasti e anche il calcolo della tensione di avviamento motori, mentre mancano i calcoli delle protezioni omopolari e il secondo guasto ad anello per reti IT comprese in più file del multiprogetto; le sezioni di taglio del multiprogetto sono aggiornate. Si consiglia di utilizzare questa opzione per multiprogetti che eccedono un numero totale di 2000 utenze.
È stato migliorato anche lo scorrimento della barra di progressione per capire a che punto è arrivato il calcolo ed è possibile interrompere il processo con il bottone Interrompi processo, per l'appunto, visualizzato nella barra degli strumenti durante il calcolo.
Collegamenti bifase-monofase
Per trasformatori, UPS e convertitori monofasi, è ora possibile il collegamento tra fase e fase sulla rete a monte, con relativo calcolo dei guasti.
Trasformatori Bi-monofase
I trasformatori monofasi vanno collegati a primario ad un circuito elettrico 2F. Il secondario va impostato monofase, per continuare a valle con utenze con circuito F+N.
Pertanto, andando nella finestra di dialogo Proprietà utenza del trasformatore, occorre scegliere dal campo Tipo collegamento la voce Bi-monofase.
La Tensione primario, pari alla tensione nominale dell’utenza, deve corrispondere alla tensione concatenata dell’utenza a monte.
La Tensione secondario, invece, deve corrispondere alla tensione di fase a cui saranno collegate le utenze F+N a valle del trasformatore.
Si sottolinea che tale tipologia di trasformatore è fittizia, introdotta per costruire un ‘ponte’ tra due tipologie di circuito differenti, ma compatibili. Le caratteristiche elettriche della rete monofase a valle saranno in linea con una rete equivalente di tipo 2F.
Il trasformatore deve avere Circuito elettrico 2F, ed un Collegamento fasi a piacere. Ovviamente la scelta si riflette sul collegamento delle fasi delle utenze monofasi che successivamente saranno collegate a secondario, secondo la regola: Guasto ‘fase-neutro’.
Alle utenze F+N sarà calcolato il guasto fase-neutro, ma nella realtà si tratta di un guasto fase-fase, in quanto a monte del trasformatore la rete viaggia come un bifase.
Primario Secondario
L1-L2 L1-N
L2-L3 L2-N
L3-L1 L3-N
Convertitori Inverter grid-connected Bifase-Monofase
I convertitori grid-connected sono collegabili alla tensione concatenata ed avere Circuito di uscita 2F e Circuito di ingresso F+N. In pratica sono utili per collegare impianti fotovoltaici monofasi tra due fasi, un impiego frequente in vecchie reti, o in paesi come Brasile e U.S.A. aventi il residenziale esercito con linee 2F+N, dove i carichi di potenza sono collegati tra le fasi.
UPS Bifase-Monofase
Gli UPS a doppia conversione sono collegabili alla tensione concatenata ed avere Circuito elettrico ingresso 2F e Circuito elettrico uscita F+N.
Gli UPS a doppia conversione, comunque, permettono qualsiasi tipo di collegamento dei circuiti, in quanto essi sono apparecchi in grado di separare elettricamente monte e valle tramite i convertitori elettronici interni.
Gli UPS Line Interactive possono anch'essi essere collegati tra due fasi, ma il Circuito di uscita deve continuare ad essere 2F. In generale devono avere ingresso e uscita uguali, quindi F+N/F+N o 2F/2F.
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