Forma d'onda corrente condensatore

[MarcoFry]

Ciao a tutti,
tempo fa, venendo a conoscenza di varie problematiche che possono affliggere gli impianti di rifasamento, ho provato ad alimentare per un tempo molto breve un condensatore di rifasamento di piccole dimensioni allo scopo di osservarne la corrente assorbita. Il condensatore aveva caratteristiche:

Un=480V
C=29microF

Quindi mi aspettavo di vedere, a 230V, una corrente assorbita attorno ai 2A e così è stato.
Vedere una forma d'onda così distorta mi ha sopreso, anche se in realtà sapevo già che avrei visto qualcosa di diverso da una sinusoide in quanto il condensatore per sua natura tenderà ad avere una bassa impedenza alle alte frequenze creando verso di se una via preferenziale per queste, quindi ecco la presenza di varie componenti armoniche (ed eventualmente anche il motivo per cui si dovrebbero installare delle reattanze di blocco).
Questa è stata la mia interpretazione, può essere corretta? Secondo voi ci sono altre considerazioni?
Possibile che, comunque, sia così tanto distorta? La sopresa più grande in effetti è stata la forma d'onda molto "sporca", mi sarei aspettato un qualcosa di diverso da una sinusoide ma non così tanto.
Per la misura ho usato una sonda di corrente Kyoritsu 8112 e un Rigol ds1054z.

[IsidoroKZ]

Questa è stata la mia interpretazione, può essere corretta? Secondo voi ci sono altre considerazioni?

Considerazioni corrette: il condensatore e` un fitro passa alto, ed evidenzia le armoniche. Se vuoi vederlo nel dominio del tempo, la corrente nel condensatore è la derivata della tensione ai suoi capi moltiplicata per C e la derivata tira fuori le armoniche perche' la derivanta di è , e il termine moltiplica tanto piu` l'effetto dell'ennesima aromonica.

[stefanopc]

Anche la sonda che hai utilizzato potrebbe essere la causa di quanto hai osservato.
Consultando il manuale si nota che 50 Hz è in alcune scale al di fuori della banda di corretto utilizzo.
Prova ad usare un trasformatore 220 - >12v ad esempio e misura la corrente tramite una normale resistenza in serie al condensatore.
Cosi sei isolato e a bassa tensione e puoi utilizzare le classiche sonde senza nessun problema.
Ciao

[MarcoFry]

Grazie Isidoro!
Appena ho un minuto libero proverò a vedere se riesco a fare la FFT mediante matlab. Il rigol pur avendo la funzione ricordo che non riusciva ad estrarre correttamente le varie componenti.

Una volta quantificate queste armoniche, come si potrebbero considerare? Sbaglio, o non ha proprio senso considerarle?
Cerco di spiegarmi meglio:ora queste sono state evidenziate grazie alla presenza del condensatore, ma immagino che se avessi un carico puramente resistivo e ne misurassi il THDi, troverei che questo è inferiore al 5% come da normativa (o almeno così dovrebbe essere). E' corretto dire ciò? In effetti le armoniche in corrente assorbite dal condensatore deriverebbero da armoniche in tensione presenti in rete (che però se ne andassi a misurare il THDv a carico disconnesso anche questo dovrebbe, teoricamente, rimanere inferiore al 5%).
Ho sparato castronerie o quanto detto rispecchia effettivamente la teoria?


Ciao Stefano, grazie anche a te. Riguardavo proprio ora il datasheet della mia sonda e sulla scala dei 2A la banda passante è tra i 40hz e 10kHz (con i rispettivi errori relativi), perché dici che potrebbe essere fuori banda?

Ad ogni modo posso riprovare senza problemi isolando il condensatore e utilizzando uno shunt in serie al C, appena ho tempo provo e ne approfitto anche per acquisire i valori su memoria.

Buon sabato!

[EcoTan]

Il rigol pur avendo la funzione ricordo che non riusciva ad estrarre correttamente le varie componenti.

Anche questo mi sembra strano. Hai provato a rallentare l'orizzontale in modo che la schermata del canale col segnale si presenti come un pettine fittissimo?

[IsidoroKZ]

Ho sparato castronerie o quanto detto rispecchia effettivamente la teoria?

No, niente castronerie! La tensione di rete e` distorta a causa di un carico non lineare e della impedenza di linea. Se il generatore fosse ideale la corrente sarebbe distorta, ma la tensione sarebbe sinusoidale, e quindi anche la corrente nel condensatore sarebbe sinusoidale.

Puoi vedere la situazione anche in quest'altro modo, con questo modello semplificato, che ha un generatore sinusoidale con la sua impedenza interna, un carico non lineare e in condensatore:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Il carico non lineare inietta una corrente armonica in rete, che si divide fra impedenza del condensatore e impedenza di linea. Al salire dell'ordine dell'armonica l'impedenza del condensatore diminuisce, mentre aumenta quella di linea che ha sempre una componente induttiva, e quindi le armoniche di corrente passano sempre piu` facilmente attraverso il condensatore.

[MarcoFry]

Grazie Isidoro per il chiarimento!

EcoTan, ho riprovato ieri mattina ed effettivamente il rigol qualcosa estrae, ricordavo male. Ovviamente se dovessi fare una misura anche no, però restituisce abbastanza bene l'ordine di grandezza dell'armonica.

Stefanopc, anche tu avevi ragione! Per onor di causa alla fine ho fatto tre misure:
- Misura ripetuta come l'iniziale, ovvero sonda di corrente con scala 2A e condensatore direttamente connesso alla rete
- Misura con oscilloscopio isolato dalla rete mediante trasformatore 230/230V e il condensatore in serie a un resistore da 75 Ohm, connesso direttamente alla rete, dal quale prelevo poi mediante sonda di tensione il segnale della CDT sulla resistenza
- Misura con il condensatore e il resistore in serie isolati dalla rete mediante trasformatore 230/230V, con sonda di tensione per la misura della CDT sulla resistenza.

Nel primo caso, esattamente come l'altra volta, noto più o meno la stessa forma d'onda.

Nel secondo caso ho una corrente più piccola a causa della resistenza in serie da 75 Ohm ma la forma d'onda è nettamente più pulita, pur mantenendo le sembianze originali, deduco quindi che a "sporcare" così tanto la sinusoide fosse anche la sonda di corrente.

Il terzo caso avrei quasi voluto non farlo, poiché pensavo che l'induttanza del trasformatore avrebbe influito pesantemente sull'assorbimento armonico del condensatore e quindi non avrei ottenuto un confronto oggettivo tra la forma d'onda rilevata dalla sonda amperometrica e quella rilevata dalla sonda di tensione in parallelo al resistore in serie. Proprio per questo alla fine ho voluto provare e ciò che si nota è effettivamente un "ammorbidimento" (scusate il termine) dei vari spigoli della sinusoide, anche se molto impercettibile (dalla FFT non cambia quasi nulla).

Un saluto e grazie a tutti per i chiarimenti, didatticamente mi è servito molto.

[MarcoFry]

Caso 2

[MarcoFry]

Caso 3

[stefanopc]

Per completare la trattazione dell'argomento sarebbe interessante ripetere le misure con "vecchio " un oscilloscopio analogico.
L'ideale sarebbe usare i due canali in modalità differenziale (senza collegare la massa delle sonde ) negli strumenti che lo permettono.
Il trasformatore di isolamento per alimentare lo strumento ( cosa che facevo anche io) non sarebbe il giusto approccio.

Ciao