Le armoniche nella rete elettrica : problemi e soluzioni. I filtri attivi e passivi per le armoniche.

Che Problemi creano le Armoniche negli Impianti Elettrici

I principali problemi che possono creare le armoniche negli impianti elettrici sono:

  • Perdita di Potenza Apparente
  • Riscaldamento dei Cavi e delle varie connessioni ( effetto Joule causato dalle singole armoniche di corrente )
  • Presenza di Corrente nel Neutro ( Riscaldamento e Perdite )
  • Inquinamento nell’Impianto Elettrico: la distorsione in corrente THDI introduce a sua volta una distorsione in tensione THDU; la tensione di sbarra pertanto, risulta deformata - per cui tutte le utenze collegate sono alimentate a loro volta da una tensione deformata con conseguenti malfunzionamenti.
  • Rischio di Rottura dei condensatori ; la corrente è pari a: I= UCω; con corrente armonica di classe k avremo: ω=2πkf per cui I= 2πkfUC per cui per una qualsiasi frequenza si può avere un effetto di risonanza tra la capacità C con l’Induttanza L dell’impianto con conseguente aumento della corrente.
  • Problemi nei Trasformatori : riduzione della Potenza,aumento delle perdite a vuoto,aumento delle perdite a carico,aumento rumore
  • Problemi nei Motori : Aumento delle perdite per Effetto Joule nello Statore , presenza di coppie pulsanti
  • Interventi Intempestivi di relè di protezione
  • Interventi intempestivi di interruttori
  • Allarmi Generici ed immotivati su utenze sensibili
  • Disturbo su rete Dati
  • Blocco di apparecchiature elettroniche
  • Errate misure di grandezze elettriche : particolare attenzione all’utilizzo dei contatori per la misura dell’energia scambiata e dell’energia generata in caso di impianti di produzione da fonti rinnovabili ( fotovoltaico , eolico , biomasse , ecc. )
  • Costi aggiuntivi , per tutti i motivi sopra elencati. 

Come si Risolvono i problemi inerenti le Armoniche negli Impianti Elettrici

Le strategie per ridurre o addirittura eliminare le armoniche negli impianti elettrici possono essere di due tipi:

1. Accettare la presenza delle armoniche e quindi sovradimensionare le apparecchiature, in modo particolare raddoppiare la sezione dei cavi e raddoppiare la potenza della sorgente

2. Eliminare parzialmente o totalmente le armoniche utilizzando filtri o compensatori attivi. A tal proposito si possono utilizzare:

A. FILTRI PASSIVI LC

I filtri passivi LC sono dimensionati ( scelta dei valori di L e C ) per essere sintonizzati sulla frequenza da eliminare o  su una banda di frequenze da attenuare. Presentano però due svantaggi ovvero : l’eliminazione delle armoniche è efficace solo per l’impianto specifico, quindi l’aggiunta e la rimozione di carichi potrebbe compromettere il sistema di filtraggio ,  inoltre è spesso difficile implementare tali filtri in un impianto esistente.

B. FILTRI ATTIVI O COMPENSATORI ATTIVI DI ARMONICHE

I filtri attivi, detti anche compensatori attivi di armoniche eliminano le armoniche iniettando correnti armoniche uguali e contrarie nel momento in cui si verifica la presenza di armoniche stesse. Tale tipo di filtro agisce in tempo reale ed è più efficace e flessibile rispetto ai filtri passivi e in più è facilmente adattabile. Trattandosi di un dispositivo complesso ha ovviamente un costo maggiore , soprattutto al crescere della potenza dell'impianto da filtrare ( in foto , i filtri attivi serie Accusine della APC - gruppo Schneider Electric ).

C. FILTRI OMOPOLARI

I filtri omopolari hanno il compito di filtrare le armoniche omopolari di classe 3, permettendo un riequilibrio delle correnti di fase .

[ Autore : Vincenzo Ronca - Perito Industriale Spec. Elettrotecnica e Automazione ] 

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