Garantire l'integrità della rete elettrica
Test delle armoniche IEC 61000-3-2 e misura del flicker IEC 61000-3-3
Le armoniche sono correnti o tensioni con frequenze che sono multipli interi della frequenza fondamentale della rete elettrica (solitamente 50/60 Hz). Si verificano in presenza di un carico non lineare – come spesso accade nel caso degli alimentatori a commutazione (SMPS) – e possono causare una serie di problemi in termini di qualità dell’energia. Ecco perché l’analisi delle armoniche è importante: permette di identificare quali armoniche sono presenti, qual è la loro ampiezza e come si evolvono nei diversi stati di funzionamento. Questi dettagli determinano sia la causa principale delle armoniche sia il rischio per la rete elettrica.
Per "flicker", o sfarfallio, si intendono le fluttuazioni di breve durata della tensione e della corrente. Ciò spesso significa che un dispositivo presenta variazioni repentine nel proprio consumo energetico. Mentre le armoniche descrivono la distorsione in una forma d’onda periodica, il flicker riguarda piuttosto la variazione nel tempo della richiesta di carico sulla rete elettrica. Il flicker è importante perché sia la rete elettrica che le apparecchiature collegate presuppongono la presenza di un’alimentazione stabile. Un dispositivo che provoca ripetutamente cali di tensione improvvisi o variazioni rapide del carico può causare disturbi agli altri dispositivi collegati alla stessa rete.
Lo scopo principale dei test delle armoniche e del flicker è garantire che un dispositivo non comprometta l'integrità della rete elettrica, piuttosto che dimostrare che svolga la funzione prevista. Un dispositivo può “funzionare bene” ma interagire in modo inadeguato con l’ecosistema circostante.
I test di conformità delle armoniche e del flicker vengono solitamente effettuati in un ambiente controllato, con una fonte di corrente alternata stabilizzata e strumenti di misura calibrati.
Tra i motivi più comuni per cui i prodotti non superano i test di conformità figurano:
- Assorbimento di corrente non lineare: gli alimentatori a commutazione assorbono corrente in brevi impulsi, il che può causare distorsioni delle armoniche. Ciò può essere evitato ricorrendo al filtraggio in ingresso o alla correzione passiva.
- Correzione PFC insufficiente: i dispositivi ad alta potenza (oltre 75 W) dovrebbero essere dotati di un circuito per la correzione del fattore di potenza (PFC). Un circuito PFC realizzato in modo non corretto può causare emissioni che superano i limiti accettabili, generando armoniche di basso ordine e aumentando il fattore di cresta.
- Corrente di spunto all'accensione: alla messa in funzione di un dispositivo possono verificarsi picchi di corrente di breve durata. Questi picchi possono superare i limiti di corrente delle armoniche, anche quando nello stato stazionario siano accettabili.
- Transizioni tra stati di alimentazione: i sistemi embedded cambiano spesso stato operativo. Queste transizioni possono causare armoniche o flicker.
Analizzatori di potenza e oscilloscopi possono rivelare armoniche indesiderate e flicker. Gli analizzatori di potenza dispongono di una modalità “armoniche” che esegue una trasformata di Fourier veloce (FFT) per calcolare il valore quadratico medio (RMS) e l'angolo di fase. Alcuni analizzatori di potenza, come gli strumento serie LMG600 di ZES Zimmer, sono in grado di eseguire questa operazione fino alle prime 200 armoniche. Le armoniche di corrente vengono solitamente misurate utilizzando un oscilloscopio e sonde adeguate. I risultati vengono solitamente presentati sia in formato grafico che numerico. In alcuni casi, un oscilloscopio può anche supportare un test automatico per verificare la conformità a uno o più standard delle armoniche. Durante le fasi di validazione e di verifica della conformità, gli analizzatori di potenza vengono utilizzati per generare rapporti e aiutare a identificare quali armoniche superano i limiti massimi previsti dagli standard.
