Misure e verifiche con un analizzatore di potenza PCE-830

Stesura del Report in data: 15/12/2014
Pubblicazione: 22/12/2014

LineaSommario del Post:

1.0 Introduzione
2.0 Esempio di applicazione – Misura classica del consumo di un carico Trifase
3.0 Applicazione dello strumento – Misura del consumo di carichi connessi a linee Trifase parzializzate
4.0 La nostra sperimentazione – Misura su linee Trifase parzializzate tramite TRIAC
   4.1 Prove con lo strumento connesso “a monte”
   4.2 Prove con lo strumento connesso “a valle”
   4.3 Prove con lo strumento in condizioni di OverLoad (OL)
5.0 Ulteriori considerazioni
6.0 Conclusioni

Linea

1.0 Introduzione

Il PCE-830 è un analizzatore di potenza ed armoniche, costruito dalla PCE, destinato alla verifica delle reti elettriche di alimentazione e alla determinazione di  consumi energetici. Una breve descrizione dello strumento e dei suoi accessori è disponibile a questo link.

Per chi fosse maggiormente interessato è disponibile il Manuale completo in inglese dello strumento che, oltre alla descrizione delle sue funzioni e caratteristiche, riporta anche dei classici esempi applicativi di set-up di misura. Una versione più ridotta del manuale è scaricabile da qui.

Questo strumento solitamente si utilizza per misure di consumo di energia elettrica, stima della potenza elettrica (Attiva, Reattiva ed Apparente) ed analisi armonica su Tensioni e Correnti di linee Trifase, sia quando sia presente anche la connessione di Neutro [in questo caso si definisce una configurazione di tipo 3P4W (3-Phase Four Wires)], sia quando la connessione del Neutro è assente [in questo caso si definisce una configurazione di tipo 3P3W (3-Phase 3-Wires)].

Quando lo strumento è connesso per eseguire delle misure di tipo 3P3W necessita del collegamento delle 3 Tensioni V1, V2 e V3, dalle quali sono deducubili le 3 Tensioni concatenate V12, v23 e V31, ed ovviamente delle 3 Correnti di Linea I1, I2 e I3 che vengono prelevate dal circuito tramite apposito Current Probe (uno per ogni Linea) ad accoppiamento magnetico la cui portata è scelta e commisurata al valore di corrente che si intende misurare. Un esempio di connessione tipo 3P3W, tratto dal Manuale dello strumento, è riportato in Figura 1.

Figura 1 - Connessione 3P3W

Figura 1 – Connessione 3P3W

 

2.0 Esempio di applicazione – Misura classica del consumo di un carico Trifase

In figura 2 è mostrata la connessione 3P3W di un PCE-830 effettuata in una applicazione reale al fine di misurare il consumo di una apparecchiatura elettrica che viene alimentata da una linea elettrica Trifase. I Current Probe in uso sono il modello PCE-6801 che hanno come portata di f.s. 100 Arms.

Figura 2 - Esempio connessione reale 3P3W

Figura 2 – Esempio connessione reale 3P3W

 

Per quanto riguarda la misura dell’apparecchiatura del nostro esempio, lo strumento mostra, all’interno della schermata principale, un riassunto dati contenente i principali parametri elettrici necessari per stimare il consumo di energia e l’assorbimento di potenza. La schermata principale è visibile in Figura 3.

Figura 3 - Esempio di misura di potenza su carico trifase

Figura 3 – Esempio di misura di potenza su carico trifase

 

I valori delle Tensioni concatenate mostrate sullo schermo V12, V23 e V31 ci indicano che ci troviamo di fronte ad un sistema Trifase 380 Vac nominali (Frequenza di rete di 50 Hz) e che le Correnti di Linea si aggirno intorno ai 5.8 Arms. Specificatamente per quanto riguarda la misurazione di alcuni parametri elettrici, lo strumento stima:

1)  una Potenza Attiva complessiva pari a circa 2.477 kW

2)  una Potenza Reattiva complessiva pari a circa -3.019 kVAR

3)  una Potenza Apparente complessiva pari a circa 3.905 kVA

4) un cos(φ) di valore 0.63

5) una Frequenza di rete di 50Hz

Le Tensioni V1, V2, V3 risultano ovviamente pari a 1/√(3) rispetto alle Tensioni concatenate, il loro valore è prossimo ai 220 Vac nominali. Nella Figura 4 è mostrata la schermata specifica dello strumento che riporta tali valori ed include anche il Diagramma dei Fasori che mostra la relazione di fase tra le varie grandezze elettriche.

Figura 4 - Diagramma dei Fasori

Figura 4 – Diagramma dei Fasori

Nell’esempio riguardante la misura di questa apparecchiatura (un motore Trifase) si può notare che le correnti I1, I2 e I3 risultano in ritardo (di circa 51°)  rispetto alle corrispondenti Tensioni in quanto le relazioni riferite ad un carico a Triangolo regolare resistivo prevedono un ritardo di 30°:

Correnti nel sistema Trifase - Terna equilibrata con carico a Triangolo

Correnti nel sistema Trifase – Terna equilibrata con carico a Triangolo regolare

mentre nel nostro esempio di Figura 4 complessivamentela la I3 risulta 81° in ritardo rispetto alla V31, questo è il motivo per cui il cos(φ) misurato risulta 0.63 invece che unitario.

Si può notare che questo strumento effettua una misura della potenza anche nel caso che uno (o più) dei suoi Current Probe erroneamente sia stato collegato invertito come convenzione del verso della corrente. La Figura 5 mostra l’inversione del Current Probe n.3 (quello di colore blu) e la Figura 6 mostra la schermata dei parametri elettrici rilevati in questa condizione (virtualmente indistinguibile dalla precedente misura di Potenza).

Figura 5 - Connessione 3P3W con Current Probe 3 invertito

Figura 5 – Connessione 3P3W con Current Probe 3 invertito

Figura 6 - Misura di potenza con Current Probe 3 invertito

Figura 6 – Misura di potenza con Current Probe 3 invertito

Specificatamente in questo caso (Current Probe invertito) lo strumento rileva:

1)  una Potenza Attiva complessiva pari a circa 0.788 kW

2)  una Potenza Reattiva complessiva pari a circa -0.935 kVAR

3)  una Potenza Apparente complessiva pari a circa 1.222 kVA

4) ancora un cos(φ) di valore 0.64

5) una Frequenza di rete di 50Hz

E’ da rilevare quindi che in queste condizioni la potenza stimata dallo strumento (p.e. quella Attiva) risulta essere 0.788W/2.477W, cioè circa 1/3 di quella effettivamente consumata dal motore.

Solo osservando il Diagramma dei Fasori l’inversione di uno dei Current Probe appare evidente come mostrato in Figura 7. Lo sfasamento complessivo tra I3 e V31 è in questo caso di 261° a cui corrisponderebbe un  cos(φ) di -0.63.

Figura 7 - Diagramma dei Fasori con Current Probe 3 invertito

Figura 7 – Diagramma dei Fasori con Current Probe 3 invertito

La Figura precedente mostra come, al fine di verificare e testimoniare il corretto orientamento dei Current Probe, e più in generale il corretto collegamento dello strumento al sistema Trifase, è necessario controllare e testimoniare le connessioni del PCE-830 attraverso la schermata che riporta il Diagramma dei Fasori. A seguito dell’inversione del Current Probe i valori delle correnti non cambiano e non viene mostrato nessun allarme. Solo quando collegato in modo regolare lo strumento opera realmente una misura corretta delle grandezze.

3.0 Applicazione dello strumento – Misura del consumo di carichi connessi a linee Trifase parzializzate

Questo analizzatore di potenza è stato utilizzato per la stima del consumo elettrico del dispositivo denominato Hot-Cat. Il documento denominato Observation of abundant heat production from a reactor device and of isotopic changes in the fuel (TPR2) a firma dei professori:

G. Levi, E. Foschi, Bo Höistad, R. Pettersson, L. Tegnér e H. Essén

(nel seguito denominati Autori “AA”) viene preso come traccia di riferimento per discutere alcuni aspetti delle misure eseguite con il PCE-830.

Nel TPR2 viene descritto un sistema di 3 Resistenze (che per quanto desumibile dal documento risultano essere di pari valore), tra loro connesse in una configurazione a Δ (carico connesso a Traingolo) alimentate attraverso un sistema di parzializzazione delle tre Tensioni derivanti da una rete Trifase. Dalla descrizione e dalla documentazione fotografica riportata nel documento, il parzializzatore sembrerebbe essere un dispositivo a semiconduttori in grado di realizzare una parzializzazione “di fase” con angoli di conduzione anche stretti, in particolare la Figura 3 del TPR2 riprende come facente parte del set-up utilizzato, un parzializzatore di tipo Phase Angle molto simile al prodotto della Fusion del quale a questo link è disponibile documentazione tecnica. Una tipica applicazione del Fusion quando connesso ad un sistema Trifase, senza Neutro, è mostrata in Figura 8.

Figura 8 - Connessioni FUSION

Figura 8 – Connessioni FUSION

 

In riferimento allo schema riassuntivo riportato nel TPR2, la Figura 9 mostra i collegamenti elettrici realizzati per quel set-up.

Figura 9 - TPR 2 Schema dei collegamenti

Figura 9 – TPR 2 Schema dei collegamenti

Si nota come una linea Trifase 380Vac alimenti un carico resistivo composto da 3 Resistori connessi a Triangolo attaverso un sistema di parzializzazione. Gli strumenti di misura raffigurati sono due, uno primo PCE-830 posto “a monte” (upstream) del Control Sysytem (che include il sistema di parzializzazione delle tensioni tipo Fusion) cioè il PCE [A] e poi un secondo PCE [B] posizionato invece “a valle” (downstream) del Control System.

Lo strumento PCE [A] posto a monte misura la potenza Trifase complessivamente utilizzata, è connesso alle 3 Tensioni di Linea (senza il collegamento di Neutro) e alle 3 Correnti di Linea. Lo strumento PCE [B], posto a valle, misura la potenza assorbita dalle Resistenze essendo connesso alle 3 Tensioni di Linea dopo il sistema di parzializzazione e ovviamente alle medesime 3 Correnti di Linea. In questa configurazione di connessione entrambi gli strumenti devono operare nella modalità di misura denominata 3P3W.

Sempre attraverso la consultazione del documento TPR2 è possibile rilevare quale tipo di Current Probe, molto probabilmente (gli AA non esplicitano), sia stato utilizzato in congiunzione al PCE-830 per le misure. La Figura 10, sulla destra in alto, riporta un dettaglio del set-up del TPR2 ed in alto a sinistra mostra i Current Probe PCE-6801 (tipo quelli da noi utilizzati per le precedenti misure).

Figura 10 - Current Probe PCE-6801

Figura 10 – Current Probe PCE-6801

Quando all’analizzatore PCE-830 si collegano i Currenti Probe tipo PCE-6801, lo strumento assume un Range di misura operativo, per la misura della corrente (nel range 50-60 Hz) che, da specifica costruttore, arriva fino a 100Arms.

Figura 11 - AC Range con Current Probe PCE-6801

Figura 11 – AC Range con Current Probe PCE-6801

Superato questo valore di corrente di 100 Arms si opera al di fuori dalle caratteristiche dicharate del costruttore e non è garantito che lo strumento rispetti le specifiche di misura di cui sopra. Inoltre il Manuale dello strumento fa riferimento ad un altro limite assoluto sulla corrente per il sistema di misura, che è rappresentatala dalla condizione di OverLoad protection AC, una soglia limite di OL  per correnti prossime a 200A.

A questo proposito una prima valutazione operativa può essere fatta prendendo a riferimento i dati riportati in Tabella 7 del TPR2. In quella Tabella sono riassunti i principali dati che riguardano i consumi e le varie potenze misurate e sono anche riportati i valori, calcolati dagli AA, che riguardano la potenza dissipata per effetto Joule dai conduttori che collegano i tre Resistori di carico con il sistema di alimentazione Trifase. In particolare la Tabella 7 riporta nella terz’ultima colonna i valori di potenza, attribuiti dagli AA, al “Joule Heating”.

Tabella 7 del TPR2

Tabella 7 del TPR2

I valori sono stati calcolati dagli AA utilizzando le relazioni (9) e (10) riportate a pagina 14 del documento, cioè:

Relazioni (9) e (10) di pagina 14 del TPR2

Relazioni (9) e (10) di pagina 14 del TPR2

e le correnti considerate sono valori rms dato che si esegue il calcolo della dissipazione dei conduttori. Su queste relazioni torneremo anche in seguito ma per il momento ci limitiamo ad utilizzarle, così come gli AA hanno definito i legami tra le grandezze, rielaborandole unicamente al fine di ricavare, in prima approssimazione, le Correnti rms di Linea che gli AA affermano di aver misurato (senza esplicitarle nel documento) durante il Run. Consideriamo le implicazioni conseguenti a quello che gli AA hanno scritto nelle loro (9) e (10),  e considerando che:

Ptot/3 = (P1 + 2 * P2)

(dove P1 è la potenza dissipata in R1, P2 è la potenza dissipara in R2 e Ptot è la potenza complessiva dissipata per Joule heating)

si possono ricavare i valori della Corrente rms di Linea, a partire dalle quantità riportate come potenza dissipata nella colonna “Joule heating”, utilizzando i valori R1 ed R2 dichiarati nel TPR2. In prima approssimazione la Corrente di Linea vale:

I Linea = √[(Ptot/3)/(R1+R2/2)]

Si ottengono in questo modo i valori delle Correnti di Linea da associare ad ognuno dei File del Run della Tabella 7 e per il test Dummy, e cioè:

Tabella 7 del TPR2 rielaborata

Tabella 7 del TPR2 rielaborata

I valori di Corrente di Linea così calcolati per i File del Run risultano in buon accordo con quanto descritto nel documento, infatti  gli AA riportano che:

The regulator is driven by a potentiometer used to set the operating point (i.e. the current through the resistor coils, normally 40-50 Amps)

inoltre, specificatamente per il test Dummy, gli AA riportano di aver misurato una Corrente di Linea di 19.7 A.

Come detto in precedenza la dinamica di misura va verificata in funzione dei valori di corrente circolante. Considerando che l’alimentazione dei Resistori viene ricavata parzializzando le 3 Tensioni di Linea Trifase, le correnti circolanti non risultano essere grandezze puramente sinusoidali bensì assumono caratteristiche fortemente impulsive per cui bisogna assicurarsi che i valori di Picco della Corrente di Linea rimangano sempre contenuti all’interno della dinamica di misura e della specifica dello strumento compreso il relativo Current Probe utilizzato. A questo scopo assume particolare interesse valutare la Ipeak (oltre che il valore Irms), ma nel documento questo dato non viene riportato.

Sulla base della potenza riportata nel documento per il test Dummy è possibile stimare il valore resistivo Rload di ciascuna delle Resistenze di carico ed il risultato che si ottiene, in prima approssimazione, è di circa 1.24 ohm. E’ immediato verificare che tale valore corrisponde ad una potenza dissipata di:

Ptot = {3 * Rload * [I Linea/√(3)]^2} ≈ 480 W

oppure semplicemente Ptot = {Rload * [I Linea]^2} ≈ 480 W

oppure anche considerando la Req pari a:
[Rload*(Rload+Rload)]/(3*Rload) corrispondente a (2/3 * Rload), avremo che:
Ptot = {3/2 * Req * (I Linea)^2} ≈ 480W

In forza del valore Rload di cui sopra è possibile ricavare il valore della  Tensione rms di Linea e questo valore in prima approssimazione vale 15 Vrms. Il valore Vrms è stato ottenuto attraverso calcolo matematico e verificato utilizzando un simulatore circuitale. Considerando che la tensione di alimentazione della rete è di 380Vac, per produrre il valore di tensione di 15 Vrms l’angolo di conduzione del parzializzatore si dovrebbe aggirare intorno ai . La tensione di Picco associata a quest’angolo vale:

Vpeak = 380 * √(2) * sin(180-9) = 84 Vpeak

di conseguenza la corrente Ipeak sarà:

Vpeak/Req = 101 Apeak

[questo valore, presumibilmente, è ridotto per effetto del coefficiente di auto-induzione dei collegamenti; una stima di questo effetto darebbe come risultato una Corrente di Picco che potrebbe aggirarsi intorno ai 85 Apeak]. Il valore calcolato risulta ancora compatibile con la dinamica di misura del Current Probe e il rapporto Ipeak/Irms (il Fattore di Cresta) risulterebbe circa 5.

Analogamente si può ripetere questa breve analisi per quanto riguarda le prove Hot-Cat in Run. Prendiamo in considerazione, ad esempio, la potenza dichiarata dagli AA relativa al File n.9 pari a 917.9W e la Corrente di Linea conseguente era circa 49A. Ricalcolando in base a questi valori la resistenza Rload si scopre che in questo caso (il Run) la resistenza differisce sensibilmente dal precedente valore stimato dal test in Dummy. Il calcolo porta ad ottenere un valore circa 1/3 del precedente in particolare 0.365 ohm. Per verifica ricalcolando la potenza:

Ptot = {Rload * [I Linea]^2} ≈ 877 W (cioè i 918 W al netto del Joule heating dichiarato nel documento dagli AA corrispondente a 41 W)

Questa notevole variazione del valore della resistenza è stata giustificata dagli AA, per voce del dott. Rossi su JoNP, come caratteristica voluta e dovuta alla composizione del resistore molto particolare (si parla di un conduttore drogato) utilizzato nel Hot-Cat, avente caratteristiche fortemente non lineari ed estremamente dipendenti dalla temperatura. Inoltre, considerando i dati riportati nel TPR2, il salto quasi totale di resistenza avverrebbe unicamente tra i 450°C del test Dummy e i 1250°C del test Run in quanto poi la variazione della resistività si stabilizza intorno ad un valore con una variazione minima di pochi punti %.

Di seguito la comunicazione pubblicata su JoNP.

Rossi su JoNP

Rossi su JoNP

Il nuovo valore resistivo però comporta un ricalcolo e una nuova verifica dei parametri di misura. In forza del valore Rload di cui sopra è possibile ricavare il valore della  Tensione rms di Linea e questo valore in prima approssimazione vale 10.5 Vrms. Considerando che la tensione di alimentazione della rete è di 380Vac, per produrre il valore di tensione di 10 Vrms l’angolo di conduzione del parzializzatore si dovrebbe aggirare intorno ai 7.5°. La tensione di Picco associata a quest’angolo vale:

Vpeak = 380 * √(2) * sin(180-7.5) = 70 Vpeak

di conseguenza la corrente Ipeak conseguente sarà:

Vpeak/Req = 285 Apeak

[questo valore, presumibilmente, è ridotto per effetto del coefficiente di auto-induzione dei collegamenti; una stima di questo effetto darebbe come risultato una Corrente di Picco che potrebbe aggirarsi intorno ai 185 Apeak]. In questo caso quindi il valore calcolato come Corrente di Picco risulta a rischio rispetto alla dinamica di misura del Current Probe e la Corrente di Picco della Linea, in funzione dell’effettivo angolo di conduzione, potrebbe uscire dalla specifica dello strumento e risultare persino superiore ai valori e ai limiti previsti per la condizione di OverLoad (OL).

Se queste erano le condizioni di lavoro, sarebbe interessante capire in dettaglio come gli AA possono aver progettato, ed eseguito, delle misure elettriche corrette.

Riprendendo inoltre quanto è stato scritto dagli AA a pagina 14 del TPR2 e che anche il dott. Rossi su JoNP  si premura di confermare in prima persona, fornendo pure una sua deduzione allo scopo di giustificare i contenuti:

Rossi su JoNP conferma correnti I/2

Rossi su JoNP conferma correnti I/2

 “THE ALIMENTATION CABLING OF THE REACTOR IS COMPOSED BY MEANS OF 2 PARTS FOR EVERY ROW:
1- ONE PART FROM THE CONTROL SYSTEM TO THE JOINT (C); THIS PART IS NAMED C1
2- AFTER THE JOINT C THE SAME CURRENT IS SUBDIVIDED INTO 2 ROWS HAVING THE SAME SECTION AND LENGTH: WE CALL THEM C2
BASED ON THE KIRCHHOFF LAW ( ALSO CALLED KICHHOFF JUNCTION RULE) , WE CAN MAKE THE DEDUCTION THAT THE CURRENT THAT FLOWS THROUGH THE ROW C1 IS EQUAL TO THE DOUBLE OF THE CURRENT THAT FLOWS ALONG EACH OF THE ROWS NAMED C2.

è necessario chiarire che quanto affermato dal dott. Rossi e quanto scritto nella relazione (10) del TPR2 dal puno di vista teorico è completamente errato. La corrente citata è quella che determinerebbe la dissipazione Joule nei conduttori quindi il suo valore Irms, infatti gli AA attraverso di essa si pongono l’obiettivo di calcolare la potenza dissipata a regime applicando la classica relazione P=R*(I^2), nella quale I rappresenta il valore rms della corrente da considerare (per ciascuno dei tre nodi del sistema) intendendo una linea C1 dalla quale poi si diramano i 2 rami C2 (si noti che gli AA nel loro esposizione fanno conto che il carico era composto da 3 resistenze di pari valore).

Quanto sostenuto dal dott. Rossi e dagli AA è sconcertante e smentito dalle stesse leggi dell’Elettrotecnica che invocano a supporto. Risulta sorprendente soprattutto che sia gli AA, sia tutti coloro che hanno effettuato il prolungato ed approfondito peer-review del TPR2, durato oltre 6 mesi, abbiano creduto alla validità delle relazioni utilizzate nel documento per il calcolo delle correnti nei rami C2. Nella condizione descritta dagli AA, la corrente Irms nei singoli rami C2 vale in modulo 1/√(3) del valore della corrente Irms del ramo C1 e non 1/2; questo è notorio dalla teoria delle reti Trifase, comunque di questo si darà anche evidenza sperimentale nel seguito con delle misure condotte allo scopo di mostrare le vere relazioni tra le correnti.

Se il problema fosse puramente dovuto ad “un errore teorico degli AA” esso avrebbe impatto sul calcolo della potenza dissipata dai fili ma avrebbe effetto marginale rispetto ai valori di potenza dissipata nei resistori, però gli AA nel TPR2 sostengono esplicitamente di aver “misurato” sia la corrente in C1 che quella in C2, infatti scrivono:

Measurements performed during the dummy run with the PCE and ammeter clamps allowed us to measure an average current, for each of the three C1 cables, of I1 = 19.7A, and, for each C2 cable, a current of I1 / 2 = I2 = 9.85 A

quindi secondo gli AA la corrente da loro misurata in C2 era la metà di quella da loro misurata in C1. Questa esplicita affermazione, nell’ipotesi di cui sopra, comporterebbe come conseguenza l’evidenza che il circutito elettrico descritto dagli AA nel TPR2 (3 Resistori connessi a Triangolo) non erano stati connessi a Triangolo durante il test. Questa incongruenza è un altro elemento di dubbio che, a nostro avviso, gli AA dovrebbero spiegare fornendo tutte le evidenze documentali oggettive necessarie a supporto delle loro affermazioni.

4.0 La nostra sperimentazione – Misura su linee Trifase parzializzate tramite TRIAC

Ritorniamo ora agli aspetti di misura sperimentati. Allo scopo di verificare in laboratorio (nei limiti del possibile) condizioni di misura dello strumento come quelle descritte nel TPR2, è stato progettato  e realizzato un sistema di parzializzazione Trifase, basato su semiconduttori di tipo TRIAC, la cui commutazione è stata sequenziata similmente a quella prodotta del Fusion. La figura 12 mostra la scheda TRIAC “custom” realizzata e poi utilizzata per i test seguenti.

Figura 12 - Scheda TRIAC

Figura 12 – Scheda TRIAC

 Il nostro set-up di misura include ovviamente un PCE-830 equipaggiato con 3 Current Probe tipo PCE-6801, i 3 carichi resistivi realizzati uilizzando tre comuni Lampade ad incandescenza da 100W nominali ciascuna, un Scopemeter Fluke 123 con banda 20MHz e collegato ad una  Pinza di Corrente della Chauvin Arnoux avente Banda di frequenza operativa fino a 100 kHz con un fattore di scala di 100 mV/A. La figura 13 mostra il set-up allestito.

Figura 13 - Set-up per le misure

Figura 13 – Set-up per le misure

 

Preliminarmente vanno considerati e chiariti due aspetti che riguardano il set-up realizzato.

Il primo riguarda il valore della tensione Trifase utilizzata per le prove che è stata ricavata attraverso un Variac di potenza a partire dalla rete Trifase 400Vac. Per motivi legati alla tensione massima di lavoro dei semiconduttori utilizzati nella scheda di parzializzazione, il valore delle Tensioni di Linea in uscita dal Variac, che poi vengono utilizzate per alimentare il set-up, è stato regolato a circa 330Vac, invece dei 380Vac dichiarati nel TPR2. Tale variazione non ha impatto sulle misure del PCE-830 che, come verificabile dal Manuale, ha un range operativo, per le Tensioni di ingresso, compreso tra i 20 e i 600 Vac pertanto le misure dello strumento si svolgono regolarmente anche con dei valori di Tensione di Linea leggermente inferiori ai 380Vac. Nella Figura 14 è visibile il Variac Trifase utilizzato per produrre le Tensioni di lavoro.

Figura 14 - Variac Trifase

Figura 14 – Variac Trifase

 Il secondo aspetto riguarda la potenza dei resistori utilizzati (le 3 Lampade) che formano il carico Trifase connesso a Triangolo. La potenza complessiva delle Lampade è inferiore ai valori di potenza dichiarata nel TPR2, circa 480W per il test del Dummy e ancora di più durante il Run del Hot-Cat, di conseguenza a parità di condizioni le correnti di Linea risulterebbero inferiori ai valori riportati in quel documento. Per ovviare si è provveduto ad avvolgere più spire (in paricolare 30 spire) dei conduttori di Linea  intorno ai rispettivi Current Probe, in modo da aumentare il valore del Flusso Magnetico circolante nel Current Probe come risultante dall’accoppiamento degli stessi rispetto ai conduttori di Linea. Un dettaglio della soluzione adottata è riportato in Figura 15.

Figura 15 - Accoppiamento alla Linea dei Current

Figura 15 – Accoppiamento alla Linea dei Current Probe

Lo strumento utilizzato è connesso ai 3 Current Probe e alle 3 Tensioni V1, V2 e V3 che, a seconda dei diversi test, sono state connesse “a monte” (upstream) o “a valle” (downstream) del sistema di parzializzazione Trifase. La Figura 16 mostra lo strumento utilizzato.

Figura 16 - PCE-830

Figura 16 – PCE-830

4.1 Prove con lo strumento connesso “a monte”

Dopo aver connesso lo strumento al circuito connettendo le 3 pinze di Tensione prima del sistema di parzializzazione (condizione upstream), si procede al controllo delle grandezze attraverso l’esame del Diagramma dei Fasori che sono visibili nella Figura 17. L’angolo complessivo tra I3 e V31, che appare dai dati sullo schermo, risulta 105° per cui il cos(φ) dovrebbe essere  0.25.

Figura 17 - Diagramma dei Fasori normale

Figura 17 – Diagramma dei Fasori normale

La Tensione è stata parzializzata con una durata pari a 1 ms come visibile nella Figura 18. La scelta del valore è ispirata a quanto mostrato nella Figura 5 del TPR2 (sulla quale torneremo in seguito) nella quale la parzializzazione utilizzata corrisponde all’incirca ad un angolo di conduzione di 18°, cioè ad un periodo di tempo pari a 1 ms.

Figura 18 - Parzializzazione durata 1 ms

Figura 18 – Parzializzazione durata 1 ms

Le 3 Lampade sono debolemente illuminate a causa della parzializzazione delle tensioni  come visibile in Figura 19.

Figura 19 - Il carico composto dalle 3 Lampade

Figura 19 – Il carico composto dalle 3 Lampade

Lo strumento indica le grandezze misurate come in Figura 20. Il  cos(φ) calcolato dallo strumento ed indicato sullo schermo è 0.12.

Figura 20 - Potenza misurata

Figura 20 – Potenza misurata

In queste condizioni la Potenza Attiva stimata dal PCE vale 570W.

A fini di verifica della misura dello strumento si procede ad una misura parallela attraverso la stima del valore rms della Tensione ai capi di una delle lampade utilizzando lo Scopemeter al quale viene anche collegata la Pinza di Corrente Chauvin Arnoux per acquisire il valore della corrente Irms che scorre nel carico. Essendo questo un caso di carico resistivo sarà sufficiente poi moltiplicare tra loro i valori ottenuti per ottenere la potenza consumata da ciascuna Lampada e poi ovviamente moltiplicare il risultato per 3. L’accuratezza del PCE da manuale teoricamente è superiore al sistema Scopemeter + Pinza di Corrente, inoltre le 3 Lampade non sono esattamente identiche per cui la verifica andrebbe considerata unicamente a scopo di verifica del o.d.g.

In figura 21 sono riportati i valori e le forme d’onda rilevati ai capi di una Lampada. Il valore della Tensione Vrms è pari a 35 V mentre la Corrente si calcola tenendo conto del fattore di scala della Pinza di Corrente Chauvin Arnoux (100mV/A), per cui 15.1mVrms misurati dallo Scopemeter corrispondono ad una corrente di 0.151 Arms.

Figura 21 - Potenza misurata. con Scopemeter

Figura 21 – Potenza misurata. con Scopemeter

Sulla base dei valori rilevati la Potenza misurata vale:

Ptot = 3 * [35Vrms * 0.151Arms * 30 * cos(φ)] = 476.6 W

Il coefficiente 30 tiene conto che la corrente misurata in precedenza con il PCE era fittizia perchè ottenuta avvolgendo 30 spire di filo intorno al Probe di Corrente e il cos(φ) unitario è assunto per via del carico resistivo delle Lampade. Questa misura, in teoria meno raffinata, in realtà si avvivcina ai valori reali di potenza consumata. Il valore misurato dal PCE invece è una stima della potenza con un errore di circa il 20%, come anche il Fattore di Cresta.

In Figura 22 (sulla sinistra) sono mostrate invece le tre Tensioni V1, V2 e V3 e le forme d’onda delle tre Correnti di Linea rappresentate temporalmente rispetto alle rispettive Tensioni. La Tensione V1 funge da sincronismo della base tempi e la rappresentazione dello strumento è compatibile con i risultati delle simulazioni del circuito (sulla destra). Nella colonna centrale sempre le stesse Correnti di Linea ma questa volta rappresentate nella schermata che le mostra insieme all’andameno spettrale del segnale parzializzato. In quest’ultima modalità la Corrente di Linea I1 non viene più rappresentata temporalmente in modo corretto e sembra fungere da sincronismo per la sua rappresentazione in accordo a quanto indicato in una nota inserita a pagina 26 del Manuale d’uso:

Nota sul Trigger dal manuale PCE

Nota sul Trigger dello strumento, dal manuale PCE

Figura 22 - Forme d'onda delle Correnti di Linea I1 I2 e I3

Figura 22 – Forme d’onda delle Correnti di Linea I1 I2 e I3

La Figura 23 mostra l’evidenza sperimentale di quanto da noi (e dalla teoria delle reti in Elettrotecnica) affermato in precedenza. Se il carico è costituito dai 3 Resistori connessi a Δ cioè a Triangolo (nel ns caso le 3 Lampade), allora la relazione tra la corrente che scorre in ciascun ramo del carico (la C2 del TPR2) e la corrente di Linea da cui a monte della giunzione (la C1 del TPR2) vale assolutamente  1/√(3).

Figura 23 - Verifica rapporto corrente di Linea (C1) e corrente nella Lampada (C2)

Figura 23 – Verifica rapporto corrente di Linea (C1) e corrente nella Lampada (C2)

 Infatti (sulla sinistra) lo Scopemeter mostra il valore di corrente di Linea misurato attraverso la Pinza di Corrente Chauvin Arnoux, esso vale 27.3 mVrms che per il fattore di scala corrisponde a 0.273 Arms mentre nella parte destra della figura è visibile lo Scopemeter mentre misura la corrente nel carico (una delle Lampade). Il secondo valore è di 15.2 mVrms che, per la medesima ragione di cui sopra, corrisponde a 0.152 Arms. Calcolando il rapporto tra le correnti:

Rapporto tra le correnti = 0.273/0.152 = 1.79

(ricordiamo che √(3) vale circa 1.73)

quindi un rapporto tra le correnti misurate in  accordo con quanto atteso sulla base delle relazioni teoriche che governano i circuiti elettrici, compresa la legge di Kirchhoff (KCL) che il dott. Rossi nella sua esposizione su JoNP applica a suo modo in maniera errata.

Come in precedenza se si inverte un Current Probe (nel caso mostrato quello relativo alla corrente I3)  una Potenza (errata)  viene comunque rilevata. Il Current Probe inveritito è visibile nella Figura 24.

Figura 24 - Current Probe I3 invertito

Figura 24 – Current Probe I3 invertito

Il valore di potenza misurato dallo strumento in queste condizioni è di 150W come visibile in Figura 25.

Figura 25 - Potenza misurata con Current Probe 3 invertito

Figura 25 – Potenza misurata con Current Probe 3 invertito

In Figura 26 è mostrato il Diagramma dei Fasori che ovviamente evidenzia l’inversione di 180° del Current Probe della corrente I3.

Figura 26 - Diagramma dei Fasori con Current Probe 3 invertito

Figura 26 – Diagramma dei Fasori con Current Probe 3 invertito

In Figura 27 sono mostrate invece le tre Tensioni V1, V2 e V3 e le forme d’onda delle tre Correnti di Linea rappresentate temporalmente rispetto alle rispettive Tensioni. Ricordiamo che la Tensione V1 funge da sincronismo della base tempi e nella colonna di destra sempre le medesime Correnti di Linea rappresentate nella schermata che le mostra insieme all’andameno spettrale del segnale parzializzato. In quest’ultima modalità la Corrente di Linea I1 non viene più rappresentata temporalmente in modo corretto e sembra fungere da sincronismo per la sua rappresentazione.

Figura 27 - Forme d'onda delle Correnti di Linea I1 I2 e I3 invertita

Figura 27 – Forme d’onda delle Correnti di Linea I1 I2 e I3 invertita

 

4.2 Prove con lo strumento connesso “a valle”

La Figura 28 mostra il set-up per le misure con il PCE connesso “a valle” (downstream) del parzializzatore di Tensione. Per queste prove la tensione delle linee Trifase in ingresso al parzializzatore è stata regolata a 310VAc.

Figura 28 - Set-up per le misure a valle

Figura 28 – Set-up per le misure a valle

La figura 29 mostra il Diagramma dei Fasori come risulta quando il PCE è connesso a valle del parzializzatore. Si noti l’instabilità del diagramma dovuto alla parzializzazione del riferimento che questa volta è anch’esso interrotto dalla commutazione ciclica attraverso i TRIAC della scheda elettronica. Un breve filmato disponibile a questo link mostra la condizione sopra descritta.

Figura 29 - Diagramma dei Fasori (a valle) normale

Figura 29 – Diagramma dei Fasori (a valle) normale

 Lo strumento indica le grandezze misurate come visibili in Figura 30.

Figura 30 - Potenza misurata (a valle)

Figura 30 – Potenza misurata (a valle)

In queste condizioni la Potenza Attiva stimata dal PCE vale 410W.

Anche in questo caso, a fini di verifica della misura dello strumento, si procede ad una misura parallela attraverso la stima del valore rms della Tensione ai capi di una delle lampade utilizzando lo Scopemeter al quale viene anche collegata la Pinza di Corrente Chauvin Arnoux per acquisire il valore della corrente Irms che scorre nel carico. Essendo questo un caso di carico resistivo sarà sufficiente poi moltiplicare tra loro i valori ottenuti per ottenere la potenza consumata da ciascuna Lampada e poi ovviamente moltiplicare il risultato per 3.

In figura 31 sono riportati i valori e le forme d’onda rilevati ai capi di una Lampada. Il valore della Tensione Vrms è pari a 31.7 V mentre la Corrente si calcola tenendo conto del fattore di scala della Pinza di Corrente Chauvin Arnoux (100mV/A), per cui 14.4mVrms misurati dallo Scopemeter corrispondono ad una corrente di 0.144 Arms.

Figura 31 - Potenza misurata. con Scopemeter (a valle)

Figura 31 – Potenza misurata. con Scopemeter (a valle)

Sulla base dei valori rilevati la Potenza misurata vale:

Ptot = 3 * [31.7Vrms * 0.144Arms * 30 * cos(φ)] = 410.8 W

Il coefficiente 30 tiene conto che la corrente misurata in precedenza con il PCE era fittizia perchè ottenuta avvolgendo 30 spire di filo intorno al Probe di Corrente e il cos(φ) unitario è assunto per via del carico resistivo delle Lampade. In questo caso i valori di potenza misurati con i due metodi praticamente coincidono.

La Figura 32 mostra nuovamente anche l’evidenza sperimentale di quanto da noi affermato in precedenza. Se il carico è costituito dai 3 Resistori connessi a Δ cioè a Triangolo (nel ns caso le 3 Lampade), allora la relazione tra la corrente che scorre in ciascun ramo del carico (la C2 del TPR2) e la corrente di Linea da cui a monte della giunzione (la C1 del TPR2) vale assolutamente  1/√(3).

Figura 32 - Verifica rapporto corrente di Linea (C1) e corrente nella Lampada (C2)

Figura 32 – Verifica rapporto corrente di Linea (C1) e corrente nella Lampada (C2)

Analogamente a quanto misurato in precedenza, lo Scopemeter mostra il valore di corrente di Linea misurato attraverso la Pinza di Corrente Chauvin Arnoux, esso vale 25.3 mVrms che per il fattore di scala corrisponde a 0.253 Arms mentre nella parte destra della figura è visibile lo Scopemeter mentre misura la corrente nel carico (una delle Lampade). Il secondo valore è di 14.4 mVrms che, per la medesima ragione di cui sopra, corrisponde a 0.144 Arms. Calcolando il rapporto tra le correnti:

Rapporto tra le correnti = 0.253/0.144 = 1.76 (√(3) vale circa 1.73)

quindi ancora si conferma che il rapporto tra la corrente misurata nel tratto C1 del TPR2 e quella misurata nel tratto C2 del TPR2, in  accordo con quanto atteso dalla teoria delle reti, avrebbe dovuto valere √(3) e non 1/2.

La Figura 33 mostra come vengono rappresentate dallo strumento le Tensioni parzializzate V1, V2 e V3. Si noti che le forma d’onda sullo schermo fluttuano e non risultano sempre ben sincronizzate.

Figura 33 - Rappresentazione PCE delle tensioni a valle

Figura 33 – Rappresentazione PCE delle tensioni a valle

 La Figura 34 mostra come vengono rappresentate dallo strumento le Correnti parzializzate I1, I2 e I3. Sono ripresi 2 diversi istanti successivi, si noti che la forma d’onda sullo schermo non risulta più sincronizzata per quanto riguarda la I2 e la I3 mentre la corrente I1 appare sincronizzata sempre sul suo fronte di salita.

Figura 34 - Rappresentazione PCE delle correnti a valle

Figura 34 – Rappresentazione PCE delle correnti a valle

Un breve filmato di ciò che risulta visibile sullo schermo dello strumento come Tensioni e Correnti è disponibile a questo link.

Se si inverte un Current Probe (nel caso mostrato quello relativo alla corrente I3)  una Potenza (errata)  viene comunque rilevata. Il Current Probe inveritito è visibile nella Figura 35.

Figura 35 - Set-up per le misure a valle Current Probe 3 invertito

Figura 35 – Set-up per le misure a valle Current Probe 3 invertito

Il valore di potenza misurato dallo strumento in queste condizioni è di 90W come visibile in Figura 36.

Figura 36 - Potenza misurata (a valle) Current probe 3 invertito

Figura 36 – Potenza misurata (a valle) Current Probe 3 invertito

 La Figura 37 mostra come vengono rappresentate dallo strumento le Tensioni parzializzate V1, V2 e V3.

Figura 37 - Rappresentazione PCE delle tensioni a valle Current Probe 3 invertito

Figura 37 – Rappresentazione PCE delle tensioni a valle Current Probe 3 invertito

La Figura 38 mostra come vengono rappresentate dallo strumento le Correnti parzializzate I1, I2 e I3 con il Current Probe 3 invertito. Sono ripresi 2 diversi istanti successivi. La forma d’onda sullo schermo non risulta più sincronizzata per quanto riguarda la I2 e la I3 mentre la corrente I1 appare sincronizzata sempre sul suo fronte di salita.

Figura 38 - Rappresentazione PCE delle correnti a valle Current Probe 3 invertito

Figura 38 – Rappresentazione PCE delle correnti a valle Current Probe 3 invertito

Un breve filmato di ciò che risulta visibile sullo schermo dello strumento come Tensioni e Correnti nel caso Current Probe 3 invertito è disponibile a questo link.

4.3 Prove con lo strumento in condizioni di OverLoad (OL)

Al fine di verificare gli effettivi limiti di misura del PCE-830 + Probe PCE-8601 specificatamente per quanto riguarda i valori massimi di corrente che lo strumento è in grado di misurare rimanendo all’interno della dinamica di misura, è stato incrementato il numero di spire avvolte intorno al Current Probe 3, portandolo a 180 spire, al fine di simulare la condizione operativa derivante da una corrente di Linea più elevata rispetto ai precedenti test. L’incremento del numero di spire è stato realizzato, dato lo scopo prettamente dimostrativo, unicamente sulla Linea 3 e la variazione al set-up è mostrata in Figura 39.

Figura 39 - Set-up Correnti elevate su Linea 3

Figura 39 – Set-up Correnti elevate su Linea 3

La Figura 40 mostra la condizione estrema di misura della corrente che cade ancora all’interno della dinamica dello strumento. Il PCE-830 da noi utilizzato arriva a coprire valori di ampiezza della corrente di Linea fino a circa 160 Apeak. La condizione limite di 160 Apeak, come la dinamica del PCE-830 utilizzato, è documentata nel filmato visibile da questo link.

Figura 40 - Corrente di Linea I3 di ampiezza 160 Apeak

Figura 40 – Corrente di Linea I3 di ampiezza 160 Apeak

Appena la corrente di Linea viene incrementata ulteriormente e supera il valore soglia di 160 Apeak lo strumento non consente più la rilevazione dei parametri di misura mostrando chiaramente l’indicazione di “OL” (OverLimit). La Figura 41 mostra la condizione di OL del PCE-830 quando utilizzato in combinazione al Current Probe PCE-8601 e la condizione di OL per la Line 3 è documentata nel filmato visibile da questo link. E’ da notare che quando lo strumento opera in queste condizioni di OL, i valori numerici di Tensione Corrente e Potenza misurati, eccedendo la dinamica dello strumento, non vengono più presentati sullo schermo poichè, verosimilmente, in queste condizioni i valori misurati sono ritenuti inaffidabili.

Figura 41 - Corrente di Linea I3 di ampiezza superiore ai limiti con conseguente segnalazione di OL

Figura 41 – Corrente di Linea I3 di ampiezza superiore ai limiti con conseguente segnalazione di OL

 

5.0 Ulteriori considerazioni

La condizione di OverLimit (OL) del PCE, mostrata in precedenza, è da porre in relazione con quanto gli AA hanno documentato nel TPR2 attraverso la Figura 5. Ricordiamo che questa condizione si manifesta quando lo strumento opera al di fuori della dinamica di misura prevista dalla specifica.

Figura 5 del TPR2

Figura 5 del TPR2

Il testo a commento alla Figura 5 del TPR2 chiarisce che l’immagine in oggetto è relativa al PCE [B], quello posto a valle del parzializzatore, ed il suo scopo è quello di dimostrare che il contenuto in termini di componenti armoniche del segnale misurato (la corrente I3), relativamente alla parte significativa dello spettro, è contenuto entro la 2oa armonica della frequenza fondamentale di rete. Considerare la 20a armonica della fondamentale 50Hz vuol significare che lo spettro, considerato significativo dagli AA, è quello che si estende fino alla frequenza di circa 1kHz.

Inoltre questa figura, fatte le debite proporzioni con il periodo di rete (pari a 20ms), consente (grossomodo) di stimare  l’angolo di conduzione utilizzato  (il tempo di conduzione dei semiconduttori del Fusion che parzializzavano le tensioni Trifase). La stima sulla base di questa immagine è ovviamente un dato approssimato,  però la durata degli impulsi visibili lascerebbe intendere un angolo di circa 17-18°.

Questa stima dell’angolo di conduzione è confermata dall’esame dello spettro del segnale. Le ampiezze delle componenti dello spettro sono distribuite con un andamento assimilabile ad una Sinc [sin(x)/(x)]  il cui primo “null” è posizionato intorno alla 20a armonica (ogni divisione del display del PCE copre 9 armoniche) cioè come detto alla frequenza di 1kHz. A questo spettro in banda base, avente il primo “0” di ampiezza posizionato alla frequenza 1kHz, corrisponde nel dominio del tempo un impulso di durata 1 ms (quindi 1/20 del periodo da 20 ms) che, se proporzionalmente riferito al periodo di 360°, da come risultato un angolo di conduzione di 18°.

Quanto scritto nel TPR2, a commento della Figura 5, riferisce l’intenzione da parte degli AA di documentare che le componenti significative dello spettro del segnale, utilizzato durante i loro test del Hot-Cat, erano limitate ed i valori corrispondenti sono quelli calcolati sopra (se 20a armonica, f=1kHz). Se l’angolo di conduzione fosse stato più stretto (ad esempio i 7-8° da noi citati in precedenza) lo spettro del segnale conseguente risulterebbe più esteso ed il primo “0” delle componenti si sposterebbe a 2.5 kHz cioè non più alla 20a armonica ma oltre la 50a per cui la Figura 5 perderebbe il suo scopo dichiarato, quello di fornire evidenza che le componenti armoniche significative del segnale erano limitate alla 20a armonica. Questa considerazione ci suggerisce di verificare i parametri elettrici e le relative dinamiche di misura sulla base di questo angolo di conduzione (un angolo di circa 18°), in particolare per quanto rigurda il test Hot-Cat in Run.

Sulla base del valore dell’angolo di conduzione di 18° e considerando che la tensione di alimentazione della rete è di 380Vac, è possibile ricavare il valore della  Tensione di Picco associata a quest’angolo vale:

Vpeak = 380 * √(2) * sin(180-18) = 166 Vpeak

se il valore resistivo di ciascuno dei resistori  fosse quello ricavato attraverso il precedente calcolo, cioò sulla base della potenza misurata riportata nel TPR2 per il Run, Rload=0.365 ohm, la corrente Ipeak teorica conseguente varrebbe:

Vpeak/Req = 682 Apeak

[questo valore, presumibilmente, è ridotto per effetto del coefficiente di auto-induzione dei collegamenti; una stima di questo effetto darebbe come risultato una Corrente di Picco che potrebbe aggirarsi intorno ai 420 Apeak]. Eseguendo quindi la verifica, utilizzando il valore di resistenza calcolato sulla base della potenza riportata nel documento, si ottiene un valore di Corrente di Linea di Picco che non risulta per nulla compatibile con la dinamica di misura del Current Probe del PCE 830. La Corrente di Picco risulta assolutamente fuori dalla specifica dello strumento e largamente superiore ai valori e ai limiti previsti per la condizione di OverLoad (OL).

Alle spiegazioni contenute nel TPR2 si aggiunge una precisazione del dott. Rossi su JoNP che specificatamente in merito al significato della Figura 5 scrive:

Spiegazione di Rossi in merito alla Figura 5 del TPR2

Spiegazione di Rossi in merito alla Figura 5 del TPR2

They explained to me that the photo has been taken during the set up of the measurement stuff and they were controlling that the PCE830 was surely able to read perfectly the waves also in extreme conditions: for this reason , as surely have understood the experts and the reviewers to whom the Professors have given the report before the publication, the photo shows the wave also when the system has been put in overload; you can understand it from the acronym “OL” that you can read on the display, while the wave is perfectly described by the instrument.

In questo commento il dott. Rossi, sostanzialmente, sembra confermare che alcune misure (o una parte di esse) del PCE sono state condotte anche in condizioni di forme d’onda “extreme condition“, cioè in particolare quando i parametri elettrici da misurare  erano tali da comportare la condizione operativa di OverLoad per lo strumento. Se questa condizione di OL è stata raggiunta durante il test, si capisce il motivo per il quale gli AA vadano ad occuparsi della condizione anomala del PCE in OL, in quanto lo strumento di per sè, nasce per stimare correttamente i parametri elettrici della rete quando il segnale da misurare resta confinato all’interno del range di misura e della dinamica definita nelle specifiche del costruttore.

Quanto esposto in precedenza, a cui si aggiunge questa ultima considerazione operativa, non risolve i dubbi sulla correttezza delle misure anzi confermerebbe che, in qualche fase della misura del Hot-Cat, lo strumento è stato utilizzato in una condizione di OverLoad e non all’interno della specifica di misura nell’ambito della quale le misure dei parametri elettrici sono definite come accuratezza.

Sulla base di quanto discusso e considerando che le informazioni attualmente inserite nel TPR2 non chiariscono questi importanti aspetti della misura, a nostro avviso sarebbe opportuno gli AA rendano disponibili delle evidenze documentali (Logfile, foto, filmati o altro) utili ad illustrare con sufficiente dettaglio tecnico e chiarezza, lo svolgersi effettivo delle misure.

 

6.0 Conclusioni

Le misure e le considerazioni esposte in questo Post, oltre che come esperienza di laboratorio utile ad approfondire la conoscenza dello strumento in oggetto, hanno messo in evidenza errori ed aspetti dubbi in riferimento alle misure documentate nel TPR2, cioè le misure prese come riferimento applicativo.

A nostro avviso sarebbe auspicabile che gli AA del documento forniscano tutte le spiegazioni e i chiarimenti necessari in riferimento, ad esempio, alla questione della misura della corrente C2 (che non risulta sia 1/2 di quella in C1) ovvero in merito al collegamento effettivo dei resistori durante le prove, ed inoltre le dovute evidenze tecniche che in tutte le prove condotte sia stata sempre rispettata la corretta modalità/dinamica di misura prevista dalla specifica dello strumento.

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2 risposte a Misure e verifiche con un analizzatore di potenza PCE-830

  1. Adriano Bassignana ha detto:

    Sulla misura del hotcat le vostre considerazioni sono interessati, ma non le trovo determinanti in quanto l’abbassamento della R in regime è dovuto semplicemente dall’effetto di conducibilità elettrica che si ha con materiali refrattari come allumina. Ad elevate temperature si comportano da conduttori e quindi giustificano questo fatto. Ho usato questo fenomeno per un esperimento di catalizzatori elettroattivati al politecnico di Torino. Nulla di straordinario quindi. Invece vorei far notare il solito problema della misura della temperatura esterna fatta con IR e senza il feedback di una termo resistenza al platino e/o una termocoppia adeguata. Ho notato che chi ha fatto le misure con questa tecnica non rileva niente di anomalo entro una tolleranza del 10%… Personalmente quindi nin andrei ad infognarmi sui problemi della misura della reale potenza trasferita, ma punterei sul metodo di misura diretta della temperatura esterna, ricordando che essendo la misura della P dipendente dalla T4… basta solo poca differenza nella misura e/o distribuzione termica che automaticamente si ha un errore considerevole. Non solo, ma essendo il cover di allumina conduttore con la temperatura esso stesso partecipa al riscaldamento del materiale modificando in questo modo la distribuzione termica sull’oggetto.

    • gsvit ha detto:

      … l’abbassamento della R in regime è dovuto semplicemente dall’effetto di conducibilità elettrica che si ha con materiali refrattari come allumina. Ad elevate temperature si comportano da conduttori e quindi giustificano questo fatto.

      La resistività elettrica dell’Inconel (il materiale di cui presumibilmente sono composti i Resistori), ad esempio Inconel 625 @1100°C, è dell’ordine di 134 [μΩ·cm] cioè 0.00000134 [Ω·m], da cui la sua conducibilità elettrica vale circa:
      750000 [S/m]

      La resistività dell’Allumina (Al2O3) @1000°C secondo il testo:
      James F. Shackelford, William Alexander
      Materials Science and Engineering Handbook
      CRC – Third Edition

      vale 2×10^6 [Ω·cm] cioè 20000 [Ω·m], la sua conducibilità circa:
      0.00005 [S/m]

      e secondo altre fonti @1600°C la conducibilità dell’Allumina potrebbe valere valori compresi tra 10^-6 e 10^-4 [S/cm], quindi:
      0.0001 – 0.01 [S/m]

      per cui, seppur ad alta temperatura, per quanto concerne la conducibilità dell’Allumina rispetto ai Resistori siamo almeno a 6-7 ordini di grandezza di differenza, valori troppo distanti per ipotizzare quanto sostiene.

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