A3 ELETTRONICA: DESCRIZIONE DEI METODI DI MISURA DEI VARI TEST E DELLE MISURE CHE POSSONO ESSERE FATTE DALLE NOSTRE APPARECCHIATURE

RESISTENZA OHMICA

Un generatore di corrente programmabile eroga una corrente che viene applicata alla resistenza da misurare; la tensione presente ai capi della resistenza viene amplificata. La tensione continua in uscita dall’amplificatore ha un valore proporzionale alla resistenza in prova secondo il fondo scala scelto (5-10 Vdc f.s.)

La misura è sempre fatta con la tecnica a 4 fili (metodo Kelwin), il che permette una buona precisione anche con bassi valori resistivi.

Per correggere la deriva termica degli avvolgimenti è possibile attivare la  compensazione della lettura in funzione della temperatura ambiente; una apposita sonda legge la temperatura ambiente e il programma di lavoro, in funzione della temperatura di riferimento programmata, effettua la correzione automatica del valore letto. La deriva termica degli avvolgimenti in rame non è un parametro trascurabile in quanto il suo valore è pari a circa lo 0,4% per °C (4% in soli 10°C).

FILO DI TERRA

Il filo di terra è il conduttore che assicura la massima protezione dell’utilizzatore verso eventuali dispersioni di corrente delle parti in tensione. Questo controllo consiste nel verificare non solo la presenza di tale conduttore, ma anche che il suo valore di resistenza sia inferiore al valore massimo ammesso dalla normativa (di solito 100 milliohm) quando lo stesso è attraversato da una forte corrente il cui valore è indicato dalle norme in funzione del tipo di prodotto. I valori di corrente solitamente usati in questo test sono >10Aac per potenze fino a 500W e  > 25 Aac per potenze maggiori.

RIGIDITA' DIELETTRICA

Questa è la prova “principe” per quanto riguarda la sicurezza dei prodotti elettrici. Essa consiste nel sottoporre le parti elettriche del prodotto sotto esame ad una tensione sinusoidale alternata regolabile, di valore elevato, e verificare, tramite un elemento serie, la corrente in circolo; un valore di corrente superiore alla soglia impostata fa intervenire il circuito di esclusione del generatore di tensione e segnala lo scarto avvenuto.

In assenza di uno scarto vengono letti il valore di tensione applicata e il valore della corrente in circolo.

Va precisato che, anche in assenza di difetti, viene sempre rilevata una certa corrente in quanto il prodotto in prova ha una impedenza finita (che dipende in gran parte dalle sue dimensioni, dal tipo di isolanti usati e dal loro spessore).  Questo fa si che le soglie di scatto (solitamente sono 4) vadano scelte in funzione di quanto detto sopra ovvero saranno più basse per i prodotti più piccoli e più alte per i prodotti più grandi.

RESISTENZA DI ISOLAMENTO

Questa prova è simile alla precedente in quanto i punti di applicazione della tensione di prova sono gli stessi ma, in questo caso, le parti elettriche da provare sono sottoposte ad una tensione continua da 500 Vdc e viene poi misurata la corrente in circolo; il valore della Resistenza di Isolamento è dato dal rapporto tra la Tensione imposta e la corrente misurata ovvero R(is) = V / l

Un dispositivo si considera di scarto se il valore della sua Resistenza di Isolamento è inferiore al valore minimo indicato dalla normativa di riferimento.

Durante questa prova, se si stanno misurando resistenze di isolamento molto alte (per es. > di 200Mohm) possono verificasi dei comportamenti del valore misurato non costanti ovvero può capitare di vedere che il valore tende ad aumentare con il passare del tempo; questo fenomeno è noto con il nome di “polarizzazione” e in certi casi il suo valore viene precisato con il nome di “Indice di Polarizzazione”. Un prodotto buono ha un basso indice di polarizzazione.

CORRENTE DI DISPERSIONE

La presenza, in qualsiasi apparato elettrico, di una capacità parassita (inevitabile anche se indesiderata) tra le parti elettriche e le parti metalliche esterne, fa circolare una corrente che viene definita “Corrente di Dispersione”. Il controllo consiste nel misurare il valore di tale corrente su tutti i conduttori elettrici. Si considera scarto il prodotto che ha una corrente di dispersione maggiore del limite massimo indicato dalla norma di riferimento (tipicamente viene considerato come massimo un valore pari a 2,5 mA).

PROVA SURGE

La prova di Surge può essere eseguita solo se si è in presenza di un avvolgimento (motori, bobine, ecc.) e consiste nel sottoporre l’avvolgimento in prova ad un impulso di alta tensione tale da verificare la tenuta alla tensione delle spire all’interno dello stesso avvolgimento e rispetto ad avvolgimenti contigui.

La tensione di prova è impostabile da software e viene applicata da un interruttore elettronico adeguato.

In assenza di difetti l’informazione risultante è una tensione continua il cui valore è correlato al valore di induttanza.

Una qualsiasi anomalia dell’avvolgimento dà come risultato un diverso valore di induttanza e in particolare i corti-spira provocano una netta riduzione dell’induttanza misurata.

La prova di Surge viene generalmente usata per il controllo degli statori, ma è efficace anche su motori finiti in quanto, dal punto di vista della qualità, rappresenta un ulteriore controllo della efficienza dello statore che, prima diventare un motore, subisce una serie di manipolazioni (carico, trasporto, scarico, immagazzinamento e infine montaggio) che possono danneggiarlo. Inoltre la prova Surge su motore finito, in assenza di danni allo statore, può evidenziare differenze della impedenza del motore che possono essere dovute a diversi fattori come per esempio un traferro inferiore o superiore al valore nominale, una qualità del materiale magnetico diversa dal solito o un rotore con eccessive soffiature.

TEST QF

Il test di Surge da come risultato il valore della induttanza, e come tutte le misure deve avere una tolleranza.

Quando nell'avvolgimento c'e un corto circuito tra due spire adiacenti, per esempio una spira in corto circuito su 100 spire totali,  la differenza sulla lettura della induttanza è piccola e sta sicuramente dentro la tolleranza di controllo; questo tipo di difetto sfugge quindi al controllo Surge sul valore della induttanza.

Analizzando il segnale di Surge in presenza di un corto circuito tra due spire adiacenti, si nota un netto abbassamento della forma d'onda a partire dalla 2° armonica in poi.

Il test di QF consiste nel misurare l'ampiezza della 3° armonica, che in presenza del corto circuito anche di una sola spira subisce un calo molto evidente e quindi permette di filtrare questo tipo di difetto che altrimenti sfuggirebbe al solo controllo della induttanza.

PROVA A ROTORE BLOCCATO

Questa prova è molto utile per i motori a induzione e consiste nell’alimentare ad una tensione ridotta il dispositivo in prova per pochi secondi (dopo averne bloccato l’albero) e misurare i parametri elettrici in tale condizione. Questa prova ha lo scopo di evidenziare le difettosità tipiche dei rotori pressofusi ovvero la presenza all’interno della fusione di alluminio di bolle d’aria che aumentano la resistenza del rotore e quindi  riducono la potenza trasmessa all’albero. In motore con questo tipo di difetto presenta un coppia insufficiente.

PROVA DI AVVIAMENTO

Viene eseguita questa prova sui dispositivi che devono avviarsi anche con l’alimentazione ridotta come per esempio i ventilatori. La prova viene eseguita a tensione ridotta e viene controllato che le letture dei dati elettrici siano entro i parametri impostati. Ciò permette di selezionare i prodotti idonei da quelli di scarto.

MISURA DEI PARAMETRI ELETTRICI (V,A,W,cos-fi)

E’ il classico controllo che viene sempre fatto su tutte le macchine elettriche per verificarne la corretta funzionalità e viene anche chiamato Prova Funzionale; viene eseguita alimentando il pezzo in prova alla tensione nominale in una o più condizioni di carico; i parametri elettrici misurati vengono confrontati con i valori programmati ± la tolleranza di controllo impostata. Saranno considerati scarti i prodotti con almeno uno dei dati fuori dalla tolleranza impostata.

CONTROLLO BILANCIAMENTO DELLE CORRENTI

Nelle macchine elettriche trifase è importante che l’assorbimento sulle tre fasi sia ben bilanciato; questo controllo permette, dopo la lettura delle tre correnti, di controllare che la differenza massima tra di esse non superi il valore massimo impostato.

CONTROLO DELLE PRESE (di tensione o di velocità)

Questo tipo di prova permette di controllare il corretto collegamento dei fili sui dispositivi con più punti di alimentazione come i sistemi di ventilazione a plurivelocità e i trasformatori a più tensioni di alimentazione. Il controllo viene fatto confrontando le tensioni presenti sulle varie prese con i valori limite programmati.

SENSO DI ROTAZIONE

Per tutte le macchine elettriche che trasformano energia elettrica in movimento c’è la necessita di controllare che il senso di rotazione sia quello corretto. Questo controllo viene eseguito disponendo nella postazione di prova degli appositi trasduttori che permettono di rilevare se il senso di rotazione è quello corretto per l’apparecchio in prova.

NUMERO DI GIRI

Questo controllo riguarda quelle macchine elettriche che hanno degli elementi in rotazione.

Per la misura del numero di giri possono essere usati diversi tipi di trasduttori (ottici o magnetici) secondo il tipo di oggetto rotante.

MISURA DELLE VIBRAZIONI

Attrezzando la postazione di prova con un sistema meccanico dotato di uno o più trasduttori di vibrazioni è possibile verificare che il livello di vibrazioni non superi un limite massimo impostato. Per discriminare meglio il tipo di vibrazione è possibile dotare il sistema di filtri selettivi; questi faranno passare preferibilmente determinate frequenze ed è quindi possibile discriminare tipo diversi di difetto come per esempio cuscinetti rumorosi, pacchi magnetici che ronzano problemi di eccentricità. Per la determinazione di tali frequenze è necessaria una analisi preliminare di laboratorio.

MISURA DEL RUMORE

Come per la prova precedente, attrezzando la postazione di prova con chiocciole fono-assorbenti con inserito un microfono direzionale puntato sul dispositivo in prova è possibile controllare che il livello di rumore generato non superi un limite massimo impostato.

La misura del rumore e della vibrazione hanno lo stesso scopo, ma con due differenti tipi di difficoltà per quanto riguarda l’isolamento del pezzo in prova dall’ambiente circostante:

- nel primo caso serve un isolamento di tipo vibrazionale (da tutto ciò che vibra e che transita nelle vicinanze)

- nel secondo caso serve un isolamento di tipo acustico (da tutti i rumori presenti nell’ambiente)

In ambedue i casi le difficoltà di realizzare un buon isolamento ambientale non sono semplici da risolvere e questa parte del problema non va sottovalutato nella fase di definizione del progetto.

PRESSIONE

Per il settore delle pompe vi è la necessità di eseguire la misura di un parametro fondamentale e cioè la pressione. Un trasduttore di pressione (tipo 4-20 mA o similare), inserito nel circuito idraulico, fornisce il segnale necessario per il controllo di tale parametro.

PORTATA

Sempre per il settore delle pompe e anche per quello della ventilazione forzata si ha la necessità di eseguire anche la misura della portata. Anche in questo caso un trasduttore di portata adeguato, inserito nel circuito del fluido, fornisce il segnale necessario per tale controllo.

TEMPERATURA AMBIENTE

La verifica della temperatura dell’ambiente permette di tenere sotto controllo l’andamento di alcuni parametri che sono dipendenti da tale fattore, come - ad esempio - la resistenza dei conduttori in rame.

ANDAMENTO TERMICO

Uno degli aspetti fondamentali di un apparecchio elettrico è il suo comportamento termico nelle peggiori condizioni di utilizzo (massimo carico e massima temperatura ambiente).

I sistemi di misura e controllo gestiti da computer, dotati di un software specifico e dei trasduttori necessari, permettono una semplice e veloce verifica dell’andamento termico di apparecchi elettrici.

MICRO SCARICHE

Questo controllo può essere applicato alle prove di Rigidità Dielettrica e alle prove di Surge e ha lo scopo di evidenziare difettosità latenti del materiale isolante ovvero quelle lievi perdite di isolamento che non si trasformano subito in una perdita di isolamento netta ma che in un futuro prossimo hanno molte probabilità di trasformarsi in un difetto di isolamento netto.

H.I.T. (Hight Frequency Interface Test)

L’uso dei motori a induzione con gli “azionamenti” o “inverter” ha evidenziato un nuovo tipo di difettosità negli avvolgimenti degli statori: la scarsa tenuta dell’isolamento ai picchi di tensione molto ripidi. Per risolvere il problema abbiamo sviluppato questo nuovo tipo di test che sottopone gli avvolgimenti dello statore ai dei picchi di tensione elevati e molto rapidi che simulano le condizioni a cui vengono sottoposti i motori quando sono alimentati tramite gli “Inverter”. 

Altri aspetti che caratterizzano le apparecchiature prodotte da A3 ELETTRONICA

- i limiti di controllo e delle finestre di accettazione sono programmabili secondo esigenza, in modo da poter essere adattati alle richieste delle varie normative tra le molte esistenti.

- le apparecchiature sono costruite con la tecnica modulare (ad ogni prova corrisponde un cassetto di misura autonomo);  questa caratteristica permette, in caso di necessità, di fare interventi tecnici in modo veloce.

- le apparecchiature possono facilmente essere integrate su linee automatiche pre-esistenti, minimizzando i costi di innovazione e di automazione.

 

Gli strumenti di misura e controllo gestiti da computer costruiti da A3 ELETTRONICA, oltre ad eseguire le prove descritte, offrono anche una serie di strumenti di lavoro molto utili quali:

 

- La possibilità di gestire la tensione di alimentazione da software per adeguarla al prodotto in prova (115V, 230V, 400V, 440V, 480V, ecc.) qualore la tensione di prova del motore in esame venga fornita da un variac elettromeccanico motorizzato oppure da un generatore a stato solido. Per i motori più grossi, è anche possibile fare la partenza con rampa di tensione.

- possibilità di memorizzazione dei dati di prova quasi illimitata (la capacità degli HD attuali) 

- archiviazione dei documenti di collaudo nell’Hard Disk dello stesso strumento (divisi per anno)

- possibilità di fare la compensazione delle letture dei parametri elettrici in funzione delle variazioni di rete

- raccolta dei dati statistici nelle forme più idonee alle esigenze del cliente: tutte le letture, valori minimi, medi e massimi, i conteggi dei buoni e degli scarti - divisi per tipo, ecc.

- stampa diretta o differita del certificato di collaudo

 

Queste e altre possibilità che in seguito potranno essere sviluppate in base a precise necessità rendono questi strumenti di misura e controllo estremamente versatili, pronti per affrontare con sicurezza ed affidabilità le attuali esigenze di collaudo e facilmente adattabili alle prossime problematiche tecniche che il futuro certamente presenterà.

 

La fase di collaudo è un elemento essenziale nella produzione di dispositivi e motori elettrici.
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