Cosa sono le armoniche?
In un sistema di energia elettrica, un’armonica è una tensione o corrente a un multiplo della frequenza fondamentale del sistema. Le armoniche possono essere meglio descritte come la forma o le caratteristiche di una forma d’onda di tensione o corrente rispetto alla sua frequenza fondamentale. Quando le forme d’onda si discostano da una forma di onda sinusoidale, contengono armoniche.
Le frequenze armoniche nella rete elettrica sono una causa frequente di problemi di qualità dell’alimentazione, con conseguente aumento del riscaldamento nelle apparecchiature e nei conduttori, misfiring negli azionamenti a velocità variabile e pulsazioni di coppia nei motori.
Quali sono le cause delle armoniche?
I carichi elettrici CA sono indicati come lineari o non lineari, a seconda di come attingono corrente dalla forma d’onda dell’alimentazione di rete. Con un carico lineare, la relazione tra le forme d’onda di tensione e corrente è sinusoidale e la corrente in qualsiasi momento è proporzionale alla tensione; questo è noto come Ohmâ € s legge. Esempi di carichi lineari includono trasformatori, motori e condensatori.
Con un carico non lineare, la corrente non è proporzionale alla tensione e fluttua in base all’impedenza di carico alternata, il che significa che la corrente che disegna non ha la stessa forma d’onda della tensione di alimentazione. I carichi non lineari disegnano correnti in impulsi brevi improvvisi. Questi impulsi distorcono le forme d’onda correnti, che a loro volta generano armoniche che possono portare a problemi di alimentazione che interessano sia le apparecchiature del sistema di distribuzione che i carichi ad esso collegati. Esempi di carichi non lineari includono raddrizzatori, unità a velocità variabile e dispositivi elettronici come computer, stampanti, TV, server e sistemi di telecomunicazione che utilizzano tecnologie di conversione di potenza SMPS (Switched-Mode Power Supply).
Quali sono le conseguenze delle armoniche?
Una potenza systemâs capacità di eseguire a livelli ottimali è compromessa quando distorsione armonica entra nel sistema. Le armoniche creano inefficienze nelle operazioni delle apparecchiature a causa della maggiore necessità di consumo energetico. L’aumento della corrente complessiva necessaria crea costi di installazione e utilità più elevati, surriscaldamento e diminuzione della redditività.
Come si possono ridurre le armoniche?
Alcuni dei modi più popolari per controllare le armoniche includono:
- Cercando di ridurre le correnti armoniche prodotte dal carico. L’aggiunta di un reattore di linea o di un trasformatore in serie ridurrà significativamente le armoniche e fornirà benefici di protezione transitoria.
- L’aggiunta di filtri per sifonare le correnti armoniche dal sistema, bloccando così le correnti di entrare nel sistema in primo luogo, o fornire le correnti armoniche localmente. Ad esempio, l’aggiunta di un filtro shunt cortocircuiti correnti armoniche più vicino alla fonte di distorsione come pratico. Ciò mantiene le correnti fuori dal sistema di alimentazione. Il filtro dello shunt è una scelta popolare del filtro perché è redditizio e può correggere il fattore di potenza del carico mentre inoltre rimuove la corrente armonica.
- Modifica della risposta in frequenza del sistema con filtri, induttori o condensatori. I filtri attivi funzionano alimentando elettronicamente la componente armonica della corrente in un carico non lineare.
- Fornitura di connessioni del trasformatore, che possono ridurre le correnti armoniche nei sistemi trifase.
- Modifica della dimensione del condensatore. Questa è spesso una delle opzioni meno costose sia per le utility che per i clienti industriali.
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