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Segnali strani sulla rete AC 220V

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ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi
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1 anno 16 settimane fa
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Vorrei avere un vostro parere su un problema che sto cercando di affrontare.
Da diverso tempo sulla rete elettrica di casa, la solita 220V @50Hz, si è sovrapposto un segnale aggiuntivo alla frequenza di 7850Hz più almeno una sua armonica a 15,##KHz.

Io vorrei misurare l'ampiezza esatta di questo segnale aggiuntivo. Ora che dispongo di un oscilloscopio, credo di non avere più molti problemi a fare ciò. In particolare stavo pensando a ridurre la tensione da 220V a tipo 10V usando un semplice partitore resistivo, al posto di un trasformatore, per via delle sue limitazioni in banda. Che ne pensate?

#dettagli aggiuntivi#
Il problema nasce da fatto che questo segnale è talmente forte da produrre vibrazioni meccaniche in tutti i trasformatori e circuiterie degli elettrodomestici di casa. Oltre alle vibrazioni meccaniche, che si traducono in un fischietto che si sente, si aggiungono anche gli effetti elettrici, che mi rendono impraticabile l'uso di qualunque amplificatore (non è che non funziona, ma oltre il segnale amplificano anche questo fischio), e anche la visione di alcune TV, che evidentemente non hanno l'alimentazione adeguatamente filtrata.
Siccome come si suol dire, "chi mezzo non ha, opera ingegna", ho misurato la frequenza esatta utilizzando un'antenna casereccia collegata alla scheda audio del computer (limitandomi di conseguenza a 44100Hz di frequenza di campionamento, e quindi solo a una armonica oltre la fondamentale).

Dopo aver chiamato l'ENEL per comunicare il problema ed essere stato preso a pesci in faccia due volte, mio padre ha chiesto informazioni direttamente ad un responsabile del luogo, il quale ha detto che l'enel manda degli "specialisti" in casi particolari solo a condizione che venga fornita una documentazione sufficiente a dimostrare che il problema sussiste davvero.
Ora io dovrei in qualche maniera realizzare un documento contenente tutti i dati di questo rumore, e vorrei cominciare dall'ampiezza.

ritratto di Emanuele
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230 Vac

La rete elettrica è diventata da alcuni anni 230Vac. Per misurare l'ampiezza, quindi collegare l'oscilloscopio alla rete, ti consiglio un trasformatore di isolamento 1:1 oppure semplicemente di eliminare temporaneamente la terra dell'oscilloscopio, al fine di evitare cc.
Fatto questo puoi tranquillamente usare la sonda configurando l'attenuazione se necessario.
Zoomando sulla forma d'onda sono visibili i disturbi a 7850 Hz?
Stampa tutto ed hai la documentazione.

Nel frattempo che la burocrazia procede, puoi limitare i danni utilizzando un classico filtro di rete, ecco un esempio
http://it.emcelettronica.com/protezione-rete-elettrica-e-linea-telefonica-ac-safe
(semmai lavora un po sulla frequenza di taglio "giocando" con i condensatori)

Tale disturbo potrebbe essere magari generato da apparati che collegati alla rete iniettano disturbi... a proposito hai provato a scollegare uno ad uno i tuoi frigoriferi/lavatrici/etc

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi
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1 anno 16 settimane fa
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Ho misurato il "duty cycle"

Ho misurato il "duty cycle" del disturbo, infatti è un disturbo che è attivo per x minuti e non attivo per y. Gli intervalli sono in genere molto regolari (li ho cronometrati un paio di volte), e stavo pensando a qualche dispositivo temporizzato, magari di tipo switching che funziona proprio a quella frequenza, e immette o preleva grandi quantità di energia in rete. C'è da aggiungere che abito abbastanza vicino una stazione elettrica, di quelle che alimentano la ferrovia, e stavo pensando che il disturbo potesse venire da lì.

Il trasformatore vorrei evitarlo per il fatto che per quanto possa avere una banda passante larga, a un certo punto di sicuro attenua. magari potrei misurare l'attenuazione e rapportare tutto... potrei sfruttare il laboratorio dell'uni

Di filtri ne ho acquistati un paio della EPCOS che dovrebbero attenuare 20dB a quella frequenza, ma sembra non essere abbastanza

ritratto di electropower
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Ma da quanto tempo persiste

Ma da quanto tempo persiste questo problema? Come ti ha suggerito Emanuele, hai pensato di scollegare un pò tutti i carichi in casa vedendo se il problema persiste? Tu sai meglio di me che la maggiorparte delle alimentazioni fornite ad elettromestici e device provengono da sorgenti che lavorano in switching, anche se una frequenza di 8KHz mi sa un pò bassina per applicazioni di questo genere. Se non dovesse essere in casa il problema, allora mi verrebbe da dire che a parte l'ipotesi della ferrovia nei pressi(i treni hanno al loro interno un inverter per la regolazione della velocità e della coppia di trazione e questi, che io sappia, lavorano a frequenza di poco superiore ai 10kHz...che si tratti di un accoppiamento EM con la linea che porta l'energia a casa tua?? non lo so...) ci potrebbe essere anche quella di un inverter fotovoltaico (peggio ancora se un intero campo) che inietta l'energia sporca di armoniche direttamente in rete (impianti grid connected). Lo switching di questi inverter è ancora una volta attorno ai 10kHz, ma nulla vieta che qualche produttore, per adottare un DSP più lento ma anche più economico, si sia visto costretto ad abbassare tale frequenza ricadendo nei tuoi 8kHz. Penso che questa ipotesi sia la più plausibile perchè tu parli di intervalli di tempo dell'ordine dei minuti e sai perchè mi è venuto il sospetto dell'inverter fotovoltaico? Perchè devi sapere, o forse già lo sai, che questi inverter non iniettano nella rete nel caso in cui non ci dovessero essere le condizioni necessarie perchè questo avvenga e in particolare il valore RMS della tensione di rete deve essere compreso tra l'85 e il 110% della valore nominale oppure la frequenza non può uscire fuori dal range compreso tra 47,5 e 50,2 Hz, oppure ancora l'inverter non deve assolutamente iniettare componente continua nella rete Enel, altrimenti andrebbe a saturare il nucleo ferromagnetico dei trasformatori di linea. Insomma, esistono dei controlli non passati i quali l'inverter non inietta. Immagina ora di avere una linea particolarmente sporca di armoniche dovuto ad esempio alla condivisione delle linea stessa con quella ferroviaria. Ogni volta che un treno parte o si ferma, il sovraccarico della linea sia dal punto di vista della potenza che eventualmente delle armoniche fa si che il valore RMS della tensione dil linea sia soggetto a fluttuazioni o che la frequenza a 50Hz non sia l'unica armonica che viaggia lungo la linea (non lo è a prescindere) e l'inverter fotovoltaico, di queste anomalie, se ne accorge. Alla luce di quanto ti ho detto, il convertitore lavorerà in maniera dscontinua, attaccando e staccando l'erogazione dell'energia estratta dai pannelli nei momenti in cui la linea è particolarmente "malmessa". La frequenza di switching di 8kHz, potenzialmente, non la si dovrebbe vede all'uscita dell'inverter se questa è ben filtrata, ma non ti nascondo che in un reverse engeneering su un inverter commerciale,il filtro LC di rete era davvero sottodimensionato e lo schifo ad alta frequenza (rispetto ai 50Hz) veniva non solo iniettato ma anche emesso nell'etere, per dirti che a volte non si capisce proprio come certa apparecchiatura riesca a superare le certificazioni d'obbligo. Quindi, se il tentativo di trovare la fonte del disturbo in casa dovesse fallire, allora documenta la presenza del disturbo secondo quanto ti ha suggerito Emanuele (attenzione a non misurare la tensione di rete direttamente con la sonda dell'oscilloscopio, perchè la massa dello strumento coincide con la massa dell'impianto e quindi è allo stesso potenziale del neutro della linea monofase...l'ideale sarebbe adottare un trasformatore con rapporto di trasformazione 1:1 o, in caso contrario, siccome l'oscilloscopio sarà equipaggiato sicuramente di una spina tedesca, acquista un adattatore Shuko-spina italiana e con una pinza togli il contatto di terra, in questo modo isoli l'oascilloscopio dalla massa dell'impianto) e manda tutto all'Enel, il loro tecnico """"dovrebbe"""" riuscire a capire l'origine del disturbo e """""risolverti""""" il problema (gli apici sono d'obbligo, per brutte esperienze personali vissute con l'assistenza Enel)...Facci sapere gli sviluppi! ;)

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi
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Questo problema va avanti da

Questo problema va avanti da almeno un paio di anni. Ci sono stati dei mesi in cui non era presente. l'ultima volta che è mancato è stato il periodo di dicembre-gennaio.
Ho pensato anche all'attività dell'inverter dei pannelli fotovoltaici di un vicino, ma il rumore c'è anche di notte, e quindi li escluderei.
qua dovrebbe vedersi un pò di spettro
http://www.facebook.com/media/set/?set=a.1082854723888.2013160.1601960258#!/photo.php?fbid=1101040218514&set=a.1082854723888.2013160.1601960258&type=1
(l'album è pubblico, ma non so se il link diretto funziona)

comunque anche questo disturbo (ovviamente) finisce nell'etere. per provare questa cosa ho messo a registrare lo spettro con la solita antenna made myself dal portatile alimentato a batteria. nel momento in cui ho staccato il quadro il campo si è ridotto notevolmente, ma non è sparito.

intanto cerco di inventare qualche circuito, magari con l'arduino per misurare come vanno questi disturbi durante il giorno

ritratto di electropower
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fai questa prova...con la tua

fai questa prova...con la tua antenna homemade stacca il contatore e avvicinati a esso con il pc alimentato dalla batteria. Se è una sporcizia che si riversa in linea dall'esterno, nell'intorno del contatore dovresti vedere aumentare l'ampiezza del disturbo. Ma è sicuro che non sia il contatore stesso ad essere difettoso? Può essere che ad esempio un flyback interno che alimenta la logica può disturbare la linea...che ne so...bisogna ipotizzarle tutte! Prova con l'antenna vicino al contatore e poi fammi sapere! Questi casi sono meglio dei gialli di Agatha Christie...:D

ritratto di Emanuele
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Sono filtri a doppio stadio?

Sono filtri a doppio stadio? Puoi anche inserirne piu di uno per aumentare gli stadi di attenuazione e poi una bella capacità, spesso durante le prove di marcatura CE le emissioni condotte si risolvono cosi

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi
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il fatto è che io posso pure

il fatto è che io posso pure mettere quanti filtri mi pare in cascata, ma mi farebbe molto piacere che non ce ne fosse il bisogno, visto che la responsabilità di questo problema non è mia.
comunque i filtri che ho sono questi
http://pdf1.alldatasheet.net/datasheet-pdf/view/184491/EPCOS/B84134-A20-R52/+074W-_VwxwOTc...

ritratto di Emanuele
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Si certo hai ragione, il

Si certo hai ragione, il filtro serve solo a "tamponare" mentre attivi le procedure affinche il gestore ti risolva il problema.
Per la documentazione da inviare potresti realizzare delle immagini con l'oscilloscopio, catturando le forme d'onda disturbate

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi
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sì, l'idea è proprio quella.

sì, l'idea è proprio quella. intanto ho fatto alcune misure con un trasformatore con un rapporto delle spire di 10:1. Se a 8kHz non attenuasse, il disturbo sarebbe di circa 5 Volt picco picco. Ora dovrei fare un pò di misure sul trasformatore che sto usando per capire se e quanto attenua a quella frequenza.
Per misurare i periodi di ON-OFF ho disegnato uno schema di rivelatore passa banda e l'ho simulato con spice. Dopo fatta la misura dell'ampiezza del segnale posso stabilire se il rivelatore è adeguato. Sembra una banalità, ma bisogna realizzare un filtro passa alto che in due decadi attenui un sacco la 230V e lasci più intatto possibile il segnale a 8kHz. inoltre pare che spice si confonda un pò quando nel circuito ci sono dei diodi...

 

 

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