Misurare con precisione la potenza nei sistemi trifase e multifase

La moderna elettronica di potenza fa sempre più affidamento sui sistemi multifase. Sebbene tali configurazioni migliorino le prestazioni, il maggior numero di fasi complica la misura e la valutazione e può causare colli di bottiglia nella produzione e nei test.

Analizzatore di potenza serie LMG600
Analizzatore di potenza serie LMG600

Attività da eseguire

I collegamenti del dispositivo in prova ai dispositivi di misura sono complessi e vari. Una sfida specifica consiste nel caratterizzare i sistemi privi di collegamenti al neutro (comuni nei test sui motori) o in cui i punti di misura del neutro non sono disponibili. Un'analisi affidabile della potenza multifase è molto difficile senza un punto neutro.

Soluzione Rohde & Schwarz

Gli analizzatori di potenza ZES ZIMMER LMG600 sono in grado di analizzare con precisione e rapidità sistemi multifase complessi. L'opzione di conversione stella-triangolo L6-OPT-SDC può contribuire a caratterizzare i sistemi senza collegamento al neutro e le impostazioni di cablaggio standard integrate (a due wattmetri, a stella e con collegamento diretto) eliminano la configurazione manuale, riducendo i tempi di sviluppo.

Oltre a un cablaggio versatile, gli analizzatori di potenza ZES ZIMMER LMG600 eliminano gli errori di misura grazie alla sincronizzazione avanzata. Riducendo al minimo i ritardi temporali del circuito a meno di 4 ns e compensando il posizionamento fisico del canale, il sistema garantisce una precisione temporale assoluta in tutte le fasi.

Per semplificare ulteriormente i flussi di lavoro complessi, gli analizzatori di potenza ZES ZIMMER LMG600 offrono raggruppamenti flessibili dei canali. Gli utilizzatori possono raggruppare dinamicamente i canali per ottenere impostazioni uniformi e una denominazione personalizzata che adatta perfettamente l'hardware all'applicazione e riduce i tempi di convalida.

Indipendentemente dalla complessità della configurazione o dai limiti dell'hardware, gli analizzatori di potenza ZES ZIMMER LMG600 offrono una soluzione di misura personalizzata e ad alta precisione, adattata alle specifiche esigenze di accuratezza.

Molte configurazioni di misura per sistemi trifase

La connessione a triangolo è progettata per sistemi con tre fili e senza un punto di misura del neutro (motori trifase, inverter di trazione, forni industriali e linee di trasmissione HVAC). Il metodo consente una coprire tutte le esigenze di misura della potenza trifase. La conversione stella-triangolo è fondamentale per calcolare la potenza per fase. Gli analizzatori ZES ZIMMER serie LMG600 offrono un elevato rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) all'ingresso per garantire misure precise con carichi bilanciati ad alta potenza.

Un collegamento diretto o una configurazione a stella misura la tensione di fase rispetto al neutro o alla massa in un sistema a quattro fili. A differenza di un collegamento diretto, le configurazioni a stella

includono una conversione matematica del sistema. Entrambi i metodi sono importanti per caratterizzare l'infrastruttura di distribuzione della potenza e i trasformatori. La connessione diretta è scalabile e le sue varianti possono essere applicate a sistemi a sei, nove e dodici fasi per un'acquisizione coerente nelle applicazioni ad alta potenza.

Il metodo dei due wattmetri (circuito di Aron) può inoltre ottimizzare la misura della potenza attiva per i sistemi trifase simmetrici con uno sfasamento di 120°. La trasformazione di due misure in tensione trifase offre una soluzione efficiente quando i canali di potenza sono limitati o non è richiesta un'analisi ad alta precisione (ved. Fig. 1):

Fig. 1: Schemi di collegamento diversi
Fig. 1: Schemi di collegamento diversi
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Software avanzato per l'analisi multifase

Il software della serie LMG600 è progettato per eliminare gli errori temporali nelle misure multifase complesse. Sincronizzando i percorsi di misura e i canali, il sistema garantisce che tutti i dati raccolti corrispondano esattamente allo stesso momento, impedendo che i ritardi fisici compromettano la precisione della misura.

Per garantire l'accuratezza, il sistema esamina in modo specifico gli errori dell'angolo di fase e del fattore di potenza. Poiché i percorsi della tensione e della corrente hanno spesso ritardi temporali del circuito diversi, gli analizzatori serie LMG600

riducono questa differenza a meno di 4 ns. La sincronizzazione elimina il rischio di risultati falsati dovuti a lunghezze variabili dei percorsi interni.

Il software compensa inoltre automaticamente i ritardi causati dal posizionamento fisico dei canali di potenza. Tenere conto di tali differenze di temporizzazione a livello hardware migliora la precisione del sistema su tutti i canali attivi.

Il software semplifica anche il metodo di misura a tre fili. Le trasformazioni matematiche integrate, come la conversione stella-triangolo, trasformano diverse configurazioni di cablaggio in circuiti equivalenti e mantengono risultati coerenti per l'analisi della qualità della potenza.

Raggruppamento flessibile dei canali per applicazioni multifase

Gli analizzatori serie LMG600 consentono il raggruppamento dinamico di canali consecutivi dello stesso tipo per una configurazione coerente in tutto il sistema. Raggruppare i canali consente di applicare uniformemente specifiche quali filtri, impostazioni per il calcolo delle armoniche e sorgenti di sincronizzazione, eliminando la necessità di configurazioni manuali ripetitive.

Ogni gruppo può essere configurato e personalizzato in ogni dettaglio per soddisfare specifici requisiti del progetto e ottimizzare i flussi di lavoro. È possibile apportare rapidamente modifiche flessibili alle configurazioni dei canali, consentendo all'hardware di adattarsi a un'applicazione anziché limitarla.

Ai gruppi possono anche essere assegnati nomi personalizzati per migliorare la chiarezza organizzativa, ridurre gli errori di configurazione e facilitare la gestione di configurazioni complesse articolate in più fasi.

Applicazioni

Risultati accurati dipendono dall'allineamento delle impostazioni del software e del cablaggio fisico. Per indicazioni, seguire gli esempi di configurazione dell'analizzatore LMG600.

Misure a tre canali

Cablaggio a stella

Quando il neutro del sistema è accessibile, si consiglia il cablaggio a stella.

1. Cablare il sistema come mostrato nella Fig. 3
2. Andare a Configurazione del gruppo
3. Scegliere il raggruppamento
4. Fare clic sul pulsante Raggruppamento per accedere all'Editor raggruppamento
5. Unire i tre canali corrispondenti ai canali collegati fisicamente facendo clic due volte su una freccia orizzontale
6. Assegnare un nome al gruppo dopo il passaggio di conversione della potenza facendo clic sul nome predefinito
7. Andare alla scheda del gruppo corrispondente
8. Scegliere “U⅄I⅄” tenendo premuto a lungo sul cablaggio

Misure a tre canali
Fig. 2: Configurazione delle impostazioni del gruppo durante l'utilizzo del cablaggio a stella | Fig. 3: Cablaggio a stella pratico di tre canali sull'analizzatore LMG600
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Cablaggio diretto

Se non è necessaria alcuna conversione, scegliere il cablaggio diretto.

1. Cablare il sistema come mostrato nella Fig. 5
2. Andare a Configurazione del gruppo
3. Scegliere il raggruppamento
4. Fare clic sul pulsante Raggruppamento per accedere all'Editor raggruppamento
5. Unire i tre canali corrispondenti ai canali collegati fisicamente facendo clic due volte su una freccia orizzontale
6. Assegnare un nome al gruppo dopo il passaggio di conversione della potenza facendo clic sul nome predefinito
7. Andare alla scheda del gruppo corrispondente
8. Scegliere "Diretto" tenendo premuto a lungo sul cablaggio

Misure a tre canali
Fig. 4: Configurazione delle impostazioni del gruppo durante l'utilizzo del cablaggio diretto | Fig. 5: Cablaggio diretto pratico di tre canali sull'analizzatore LMG600
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Cablaggio a triangolo

Se non è disponibile una connessione al neutro, il cablaggio a triangolo è spesso l'opzione migliore.

1. Cablare il sistema come mostrato nella Fig. 7
2. Andare a Configurazione del gruppo
3. Scegliere il raggruppamento
4. Fare clic sul pulsante Raggruppamento per accedere all'Editor raggruppamento
5. Unire i tre canali corrispondenti ai canali collegati fisicamente facendo clic due volte su una freccia orizzontale
6. Assegnare un nome al gruppo dopo il passaggio di conversione della potenza facendo clic sul nome predefinito

Misure a tre canali
Fig. 6: Configurazione delle impostazioni del gruppo durante l'utilizzo del cablaggio a triangolo | Fig. 7: Cablaggio a triangolo pratico di tre canali sull'analizzatore LMG600
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Misure a due canali

Metodo dei due wattmetri

Se minimizzare l'uso dei canali è più importante di un'elevata precisione, il metodo dei due wattmetri (Aron) è vantaggioso.

1. Cablare il sistema come mostrato nella Fig. 9
2. Andare a Configurazione del gruppo
3. Scegliere il raggruppamento
4. Fare clic sul pulsante Raggruppamento per accedere all'Editor raggruppamento
5. Unire i due canali corrispondenti ai canali collegati fisicamente facendo clic una volta su una freccia orizzontale
6. Assegnare un nome al gruppo dopo il passaggio di conversione della potenza facendo clic sul nome predefinito
7. Andare alla scheda del gruppo corrispondente
8. Scegliere “Aron” tenendo premuto a lungo sul cablaggio

Misure a due canali
Fig. 8: Configurazione delle impostazioni del gruppo quando si utilizza il cablaggio a due wattmetri (Aron) | Fig. 9: Cablaggio Aron pratico di due canali sull'analizzatore LMG600
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Panoramica degli esempi di cablaggio

Raggruppamento impostato Cablaggio disponibile Conversione richiesta?
A 1 canale collegamento diretto no
A 2 canali collegamento diretto,
circuito Aron
no, per la potenza totale diretta o
pura
A 3 canali collegamento diretto,
U⅄I⅄, UΔI⅄
sì, per la trasformazione e
le letture delle singole fasi

Riassunto

Il collaudo di sistemi complessi a più fasi richiede una precisione assoluta nella temporizzazione e configurazioni hardware flessibili per la validità della misura. Gli analizzatori di potenza LMG600 offrono soluzioni avanzate e ad alta precisione che accelerano l'analisi dell'architettura multifase con metodi di cablaggio integrati e software di sincronizzazione avanzato, riducendo i tempi di sviluppo e garantendo risultati validi e privi di sfasamenti.

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