I problemi della continuità dell’alimentazione elettrica e, più in generale, della sua qualità assumono un interesse sempre maggiore. Una interruzione più o meno lunga della fornitura di energia elettrica può creare problemi economici, tecnici e di sicurezza nei processi industriali. Alla regolarità della forma d’onda di tensione attengono invece i problemi subiti dai dispositivi sensibili ai disturbi, seppur di breve durata, eventualmente presenti nella tensione di alimentazione. Tale tematica motiva il capitolo APPLIUSI del sottoprogetto DEMOELEC nel progetto ELTEC di Ricerca di Sistema, il quale è dedicato alla effettuazione di studi sull’uso razionale dell’energia elettrica per usi finali civili ed industriali. In particolare, APPLIUSI ha proprio l’obiettivo di studiare le metodologie ed i dispositivi atti a garantire ed accrescere il livello di qualità dell’alimentazione elettrica “lato carico”. L’attività è iniziata nel 2001. In corso d’anno si è effettuata l’acquisizione di un sistema per Power Quality e lo si è installato presso i laboratori del CESI. Il sistema in prova è dotato di un volano ad alta velocità, realizzato dalla ditta inglese URENCO. Tali sistemi sono noti anche coi nomi di accumulo cinetico, accumulo inerziale, volano o flywheel. Sono state poi svolte delle prove preliminari che hanno avuto lo scopo di verificare il corretto funzionamento del sistema in alcune diverse configurazioni della rete su cui esso era chiamato ad effettuare la compensazione dei disturbi, o addirittura delle mancanze totali, della tensione della rete di alimentazione in modo che non siano sofferte dal carico. Il giudizio stilato, seppur preliminare, è basato sui requisiti richiesti dalla norma CEI EN 50160 usata come riferimento. Nel presente documento sono riportati i risultati principali dell’attività sperimentale condotta su tale sistema nel corso del 1 o semestre 2002. Questa attività ha avuto lo scopo di verificare il corretto funzionamento del sistema inserito nella rete di bassa tensione di un utilizzatore con propria cabina di trasformazione (laboratorio del CESI denominato “Prove batterie complete”, nel seguito individuato con il termine “laboratorio”), esaminando in modo particolare il comportamento del sistema in alcune diverse configurazioni della rete su cui esso è chiamato ad effettuare la compensazione dei disturbi della tensione di alimentazione del carico. L’attività sperimentale condotta nel corso del 1 o semestre 2002 ha consentito una prima valutazione del funzionamento del sistema per P&Q in presenza di disturbi sulla rete di alimentazione, per i quali è richiesta la compensazione. Tale funzionamento è stato indagato sia in presenza che in assenza di carico allacciato al dispositivo stesso.

Inoltre, sono state condotte delle prove per valutare l’autonomia del funzionamento del dispositivo in mancanza di alimentazione da rete, facendo particolare riferimento a condizioni di funzionamento con carico fortemente squilibrato. Per quanto riguarda la compensazione dei disturbi presenti sulla rete di alimentazione, il sistema, sulla base della soglia di intervento impostata (abbassamenti di tensione superiori al 15 % del valore nominale), ha generalmente risposto secondo le aspettative riuscendo a compensare, sul lato del carico, i disturbi presenti nella tensione sul lato della rete (fra rete e carico è inserito appunto il dispositivo in questione). Questo giudizio preliminare è basato sui requisiti richiesti dalla norma CEI EN 50160 usata come riferimento. Per quanto riguarda la valutazione dell’autonomia del sistema di accumulo inerziale, in mancanza dell’alimentazione dalla rete, si è fra l’altro sperimentato che la presenza di un carico fortemente squilibrato (una fase non carica, e una fase caricata il doppio della rimanente, con potenza complessiva di circa 24 kVA) determina un funzionamento “gravoso” da parte del sistema. In ogni caso, superata l’autonomia del sistema di accumulo inerziale (nel caso esaminato, poco più di 2 min) mentre la tensione sulle fasi caricate si porta immediatamente a zero, sulla fase non carica si instaura un transitorio di scarica dei condensatori, che si esaurisce dopo poco più di 1 min. Per quanto riguarda il comportamento del dispositivo per P&Q in regime nominale delle grandezze di rete (volano meccanico alimentato) si nota la presenza di ciclici assorbimenti di corrente dalla rete di alimentazione, di ampiezza dell’ordine della decina di ampere e di durata di circa 70 s, con periodo di ripetizione di circa 4 min, che si sovrappongono alla corrente richiesta dal carico. Tali assorbimenti, il cui picco massimo assume valori di circa 10 kW, sono dovuti alla richiesta di energia per mantenere il volano alla sua velocità di rotazione nominale (36000 giri/min). Nella condizione di funzionamento a vuoto, con volano alla sua velocità di rotazione nominale, il sistema assorbe dalla rete una potenza attiva di circa 1,1 kW ed una potenza reattiva di circa – 10,8 kVar (il segno – sta a significare che il sistema si comporta come “carico capacitivo”). Tali potenze sono espressive rispettivamente delle componenti resistive e reattive equivalenti del dispositivo per P&Q. Dal punto di vista energetico globale, la potenza attiva media richiesta dal dispositivo per P&Q, prendendo in considerazione anche gli ausiliari (dispositivo per il vuoto e condizionatore termico), è di circa 4 kW.