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Guasto diodi eccitatrice brushless

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[1] Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto UtenteAlessandro1971 » 17 nov 2020, 10:26

Buon giorno, vorrei approfondire alcune problematiche che coinvolgono un turbogruppo sincrono (da 20 MVA) con eccitatrice brushless attraverso ponte diodi rotanti che a sua volta prende l'eccitazione da un GMP che alimenta il quadro di regolazione.
Quello che vorrei verificare, non essendo espertissimo in tema, sono le cause tipiche che potrebbero dar luogo al guasto dei diodi e quindi seguire la strada corretta per evitare che si ripeta.
In entrambi i casi di guasto i diodi (2 guasti 2 su 6) all'apparenza sembrano perfetti, solo strumentalmente si rileva il difetto.

MI sono posto alcune domande di cui non ho risposte, che condivido:

Quali sono le condizioni che potrebbero influenzare la corrente di eccitazione del sincrono e quale è il valore teorico massimo della corrente di eccitazione rispetto alla sua nominale (ho anche dubbi sull'interpretazione delle curve di mordey).

In quali condizioni non si riesce a gestire il cosfi in generazione ai valori soliti (0.96-98 o giu di Li) riscontrando valori vicino a 0.9 (senza cambiare nessuna impostazione del quadro di regolazione eccitazione) ma solo la potenza in generazione??

In che modo il cosfi di un gruppo di utilizzatori che assorbono parte dell'energia prodotta (il 20-40 %) puo' influenzare la regolazione del cosfi in generazione?

Transitori molto rapidi (apertura e chiusura rapida 0.3 s di interruttore MT) che creano perturbazioni dalla rete esterna possono influire sulle cause di guasto?
In assenza repentina di carico dalla rete esterna cosa potrebbe succedere se non è sufficientemente efficace il sistema di regolazione dei giri con un leggero (entro il 10 %) overspeed?
In quale modo un malfunzionamento o tardivo intervento delle protezioni sia di macchina che del DG possono avere ripercussioni sul sistema di controllo di un turbogruppo?

Sovratensioni di origine atmosferica possono creare guasti ai diodi (e solo a questi lasciando integra ogni alta apparecchiatura) ed in che modo?

I diodi possono considerarsi come un "fusibile" o come protezione da una max corrente di eccitazione?

Scusate se entro così diretto con il mio primo post, ringrazio anticipatamente chi vi si dedicherà
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[2] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 18 nov 2020, 10:03

Non conosco granché della materia.
Tempo fa avevo fatto qualche esperimento e avevo trasformato un alternatore a 24 V in 220 V per una micro turbina idroelettrica.
Avrei voluto utilizzare un sistema simile per non avere il problema delle spazzole ma su una macchina di 350w non aveva senso.
Tornando al problema che tipo di diodi monta?
Che tensione devono raddrizzare e corrente di progetto dovrebbe interessare ogni diodo?
C'è una qualche protezione condensatori o varistori?
Ciao
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[3] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto UtenteAlessandro1971 » 19 nov 2020, 9:32

ciao, grazie per l'interesse, i diodi sono i VS-SD1100C20 da 1400 A nominali, (non trovo come allegare il data sheet o l'immagine) che raddrizzano una tensione di circa 120 V e una corrente circolante di 600 A circa all'indotto dell'eccitatrice brushless. Come protezione ci sono dei varistori, ma credo proteggano il quadro di eccitazione preposto all'eccitazione del brushless ed alimentato dal GMP.
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[4] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 19 nov 2020, 9:40

Il guasto ai diodi rotanti è frequente, penso che la forza centrifuga possa avere qualche effetto.
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[5] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 19 nov 2020, 13:21

Dopo quale evento i diodi si sono guastati?
Hanno segni di surriscaldamento o sono candidi come gli altri (specialmente le parti metalliche ) ?
Vanno in corto o sono interrotti quando li trovi guasti?
È possibile mettere uno o meglio 3 fusibili sul circuito rotante in serie ai tre catodi?
Potrebbe anche essere una sollecitazione meccanica come una accelerazione a svariati G quando l'alternatore perde il carico bruscamente o semplicemente la forza centrifuga come osservato nel post precedente?
I due che si guastano sono sempre nella stessa posizione o no?
GMP è generatore a magneti permanenti?
Ciao
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[6] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto UtenteAlessandro1971 » 19 nov 2020, 17:38

Ciao, i diodi si sono guastati, entrambe le volte, dopo un problema alla rete esterna che ha comportato quindi l'immediato arresto della macchina. In genere in caso di perturbazione sulla rete esterna dovrebbe automaticamente ridurre la potenza al carico di impianto (il 20% circa della potenza erogata normalmente) rimanendo quindi in isola (con l'apertura dello stallo Vs rete ext), ma è andata in trip.
Ad un esame visivo risultano perfetti, come gli altri, solo strumentalmente si appura il guasto, ma non so se risultino in corto o interrotti (posso informarmi) e purtroppo non ho modo di capire se si sono guastati sempre gli stessi.
Si il GMP è il piccolo generatore a magneti permanenti che alimenta il quadro di eccitazione del brushless.
Sulle cause di guasto pure io sarei propenso per delle sollecitazioni meccaniche ma non vorrei escludere altre ipotesi visto che in tanti anni la macchina ha avuto numerosi arresti improvvisi (del carico ovviamente, la turbina rimane a giri con leggero overspeed iniziale) senza danni ai diodi.
Mettere dei fusibili non credo sia tecnicamente possibile senza modifiche importanti, ma se il problema è la sovracorrente mi piacerebbe conoscere, anche solo dal punto di vista teorico, quali sono le condizioni che potrebbero generare una sovracorrente di eccitazione tale da danneggiare i diodi.
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[7] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 19 nov 2020, 19:22

L'unica idea che si potrebbe valutare è di mettere un sistema che riduca più gradualmente la corrente erogata quando si ha l'apertura verso la rete esterna.
Un carico fittizio che interviene per qualche frazione di secondo e smorza il transitorio.

Una seconda idea è visto che i diodi vengono sostituiti in caso di ulteriore guasto utilizzare quelli di tensione inversa più elevata 600 v invece che 200v se il costo lo consente.
Potrebbe aiutare a far superare il transitorio senza subire danni.
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[8] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto Utentestudiotecnicoac » 19 nov 2020, 23:13

Alessandro1971 ha scritto:Quali sono le condizioni che potrebbero influenzare la corrente di eccitazione del sincrono e quale è il valore teorico massimo della corrente di eccitazione rispetto alla sua nominale (ho anche dubbi sull'interpretazione delle curve di mordey).


Il valore della corrente di eccitazione in condizioni ordinarie è gestita dal sistema di regolazione (che modifica il cosfi in caso di macchina in parallelo rete o la tensione in caso di isola).
Il valore teorico massimo è quello riportato nella scheda tecnica/targhetta dell'alternatore; in caso di perturbazioni di rete/carico si possono avere valori transitori anche molto diversi...

Alessandro1971 ha scritto:In quali condizioni non si riesce a gestire il cosfi in generazione ai valori soliti (0.96-98 o giu di Li) riscontrando valori vicino a 0.9 (senza cambiare nessuna impostazione del quadro di regolazione eccitazione) ma solo la potenza in generazione??
In che modo il cosfi di un gruppo di utilizzatori che assorbono parte dell'energia prodotta (il 20-40 %) puo' influenzare la regolazione del cosfi in generazione?


Dipende se il sistema di regolazione insegue la regolazione del cosfi di macchina oppure di impianto.
Se il regolatore insegue la regolazione del cosfi di macchina e non riesce a mantenere il valore impostato significa che la macchina sta uscendo dai limiti di funzionamento o il sistema di eccitazione non funziona correttamente (es. malfunzionamento del regolatore, guasto di uno o più diodi, ecc...).

Alessandro1971 ha scritto:Transitori molto rapidi (apertura e chiusura rapida 0.3 s di interruttore MT) che creano perturbazioni dalla rete esterna possono influire sulle cause di guasto?


Sicuramente e non solo ai diodi

Alessandro1971 ha scritto:In assenza repentina di carico dalla rete esterna cosa potrebbe succedere se non è sufficientemente efficace il sistema di regolazione dei giri con un leggero (entro il 10 %) overspeed?


Entro certi limiti niente di particolare, è normale avere sotto/sovravelocità transitorie in occasione di distacchi dalla rete.

Alessandro1971 ha scritto:Sovratensioni di origine atmosferica possono creare guasti ai diodi (e solo a questi lasciando integra ogni alta apparecchiatura) ed in che modo?


E' molto difficile che sovratensioni di origine atmosferica possano danneggiare i diodi; in genere i diodi si danneggiano in caso di transitori di corrente.

Alessandro1971 ha scritto:I diodi possono considerarsi come un "fusibile" o come protezione da una max corrente di eccitazione?


No, occorrono idonee protezioni sul circuito di eccitazione.

Alessandro1971 ha scritto:Come protezione ci sono dei varistori, ma credo proteggano il quadro di eccitazione preposto all'eccitazione del brushless ed alimentato dal GMP.


Quando saltano dei diodi sarebbe bene sostituirli tutti anche quelli non danneggiati ed anche i varistori.

Vista la taglia dell'impianto immagino che nell'impianto siano presenti registratori oscilloperturbografici, se fossero presenti e riesci ad avere accesso alle registrazione sicuramente puoi vedere perché i diodi sono saltati...

Saluti
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[9] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto UtenteAlessandro1971 » 20 nov 2020, 9:19

Quando saltano dei diodi sarebbe bene sostituirli tutti anche quelli non danneggiati ed anche i varistori.

Vista la taglia dell'impianto immagino che nell'impianto siano presenti registratori oscilloperturbografici, se fossero presenti e riesci ad avere accesso alle registrazione sicuramente puoi vedere perché i diodi sono saltati...

Saluti[/quote]

ciao, grazie delle risposte, che mi tolgono qualche dubbio. In merito a strumentazioni dedicate purtroppo non ce ne sono, ne si possono reperire altre info utili (intervento della protezione per il trip e sequenza). La cosa anomala è che questo tipo di guasto non si è mai verificato e non sembra siano cambiate le condizioni al contorno (tranne un cosfi molto piu basso per gli autoconsumi e un po piu basso per la macchina in generazione).

Quali potrebbero essere dei transitori di corrente e causati da cosa, da poter danneggiare i diodi?
Non riesco a dedurre il massimo valore della corrente di eccitazione, ho come dato quello nominale del sincrono e la corrente del brushless (ovviamente simili) non quello della max Iecc. La In nominale dei diodi è circa doppia della corrente di eccitazione.
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[10] Re: Guasto diodi eccitatrice brushless

Messaggioda Foto Utentestudiotecnicoac » 20 nov 2020, 10:52

Su macchine di questa taglia sarebbe opportuno implementare protezioni con registrazioni oscilloperturbografiche e verificare il corretto coordinamento delle protezioni di generatore.

Tutti i transitori di sovracorrente (i danni maggiori si hanno sui cortocircuiti e eventuali chiusure in controfase) possono creare danni più o meno grandi alla macchina sia elettrici che meccanici.

Il valore è quello di targa ma come già detto nei transitori questo valore può essere anche molto più alto.
Per fare un paragone è come avere la corrente nominale del generatore sincrono, in condizioni normali sarà quella ma in condizioni di regime perturbato può assumere valori molto diversi: non ci si può fare nulla se non prevedere adeguate protezioni che interrompano tempestivamente le condizioni di guasto.

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