1 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Correnti di...

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Università degli studi di PadovaDipartimento di ingegneria elettrica

G.Pesavento

Correnti di elevato valore

• DC - HVDC – Galvaniche Shunt – Accoppiamento galvanico Misuratori ad effetto HALL

• AC – Impianti AC, spesso bt TA – offrono separazione galvanica Problemi di non linearità nel caso di prove di breve durata

• Impulsive• Prove su scaricatori• Studio effetti correnti di fulmine

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G.Pesavento

Generazione di impulsi di corrente

Forme d'onda

Prove sugli scaricatoriImpulsi di corrente di grande ampiezza (da 1 a 100 kA)Le forme d'onda più caratteristiche si distinguono in onde impulsive doppio-esponenziali, simili agli impulsi di tensione ma con minor rapporto fra la durata all'emivalore e la durata del fronte (onde 1/20, 4/10, 8/20, 30/80 s etc.Onde rettangolari, con durate dell'ordine delle migliaia di s; le ampiezze di queste ultime, nell’ambito delle prove sono, di norma, relativamente basse (qualche centinaio di A). Per tutte queste forme d'onda, la normativa fornisce le definizioni e le tolleranze in modo analogo a quello adottato per le tensioni. La durata del fronte viene determinata sui punti al 10 e al 90% (T1=1,25 T); sui parametri temporali e sul valore di cresta la tolleranza è tipicamente del 10%.

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G.Pesavento

0

0,1

0,5

0,9

1,0

B

C

T

T

T

1

2

O1

Tt

Td

00,1

0,9

1,0

4


G.Pesavento

C

L R

SHi

E

Schema di generatore di correnti impulsive

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G.Pesavento

z1tωsin

z1

1

L

CE)

T

texp()t(i 2

n2

LC

1

L

C

2

Rz = T=2L/R.

C

L R

iVC

nω

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G.Pesavento

Circuito per la generazione di correnti impulsive

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G.Pesavento

Rm

i (t)

Zovm(t)

Circuito per la misura di una corrente i(t)

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G.Pesavento

z1tωsin

z1

1

L

CE)

T

texp()t(i 2

n2

LC

1

L

C

2

Rn = z = T=2L/R.

C

L R

iVC

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G.Pesavento

Influenza degli elementi parassiti

i (t)

Rm

L

C vm (t)

i (t)

vm (t)

Rm

L

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G.Pesavento

Le dimensioni dello shunt sono determinate dal sovrariscaldamento permesso, essendo diverse le considerazioni da fare nel caso di shunt per la misura di correnti alternate ed impulsive.

Es. shunt di 0,1 per 500 A efficaci; la potenza dissipata è di 2500 W e richiederà un raffreddamento forzato. Nel caso di shunt per correnti impulsive si può invece trascurare la trasmissione di calore all'esterno e considerare il riscaldamento adiabatico. Ciò comporta, fissato la massima temperatura ammissibile, un minimo per il volume dello shunt.

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G.Pesavento

dove v è il volume, rappresenta il salto di temperatura, c il calore specifico e il peso specifico del materiale.

E’ quindi possibile che gli shunt debbano essere massicci, con problemi legati allo spessore di penetrazione.

o

2 θW/cγvcuidaγvΔθcdtRiW

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G.Pesavento

i

i

d

r

i

i

i vm

l

Shunt coassiale πrd2

ρlR

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G.Pesavento

Rm

i (t)

Zovm(t)

Circuito per la misura di una corrente i(t)

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G.Pesavento

1n

2n

o T

tnexp121GG

Nell'ipotesi che sia d«r, la densità di corrente sulla superficie interna varia nel tempo con la legge

ρπ

μdTe

πrd2

IG

2

2o

o

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G.Pesavento

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

[t/T]

[g]

Risposta normalizzata di shunt coassiale

Risposta normalizzata ad un gradino di shunt coassiale

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G.Pesavento

T

tnexp121RIρ1GtV

2

1n

no

La tensione misurata vale:

1n

2n

ooo dt

T

tnexp12dttηT

6

μd

12

π2T

n

12T

2

1n

2

2

n

La costante di tempo generalizzata vale:

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G.Pesavento

3

190 mm

12

5 m

m

2 1 4

30

mm

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G.Pesavento

Shunt a gabbia – 250 kA

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G.Pesavento

i(t)

vi(t)

Sonda di Rogowski

vi (t) = M di(t)/dt

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G.Pesavento

Rs

L R

i2(t) ~vi(t)

Z0

Z0 Vm(t)

2i

di(t)=Lvdt

2 i

1da cui i = v (t)dt

L )t(Mi

L

Rdt)t(v

L

RRiv 1i2m

ωL >> R+Rs

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G.Pesavento

R

L

vi(t)Z0

~CZ0 Vm(t)

)t(iRC

Mdt)t(v

RCv 1i

1m

ωRC>>1 limite inferiore

ωL << Z limite superiore

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G.Pesavento

FESSURA

RESISTENZADI CARICO

BOBINA DIROGOWSKIIN RESINA

RIVESTIMENTODI ALLUMINIO

a

d

r

Sonda di Rogowski

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G.Pesavento

A

v

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G.Pesavento

y x

z

S z

S x

S y

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