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Armoniche e sistemi di alimentazione elettrica: cause, effetti e soluzioni Markus Bakker Fluke La qualità dell’alimentazione è un buon indicatore del- la salute di un sistema elettrico industriale trifase. Una qualità dell’alimentazione inadeguata può causa- re molti problemi, non ultimo il rischio di danneggia- mento delle apparecchiature, così come un aumento dei consumi energetici. Uno dei principali problemi che devono essere affrontati per garantire la massima ef- ficienza nei sistemi di alimentazione elettrica di qual- siasi azienda sono le armoniche, ovvero le distorsioni causate dalle variazioni nella forma d’onda di tensione o corrente rispetto all’ideale forma sinusoidale. Ci sono circa 40 Paesi al mondo che utilizzano una frequenza di alimentazione fondamentale della rete elettrica di 60 Hz, mentre i restanti Paesi, come quel- li europei, utilizzano una frequenza di rete di 50 Hz. Qualunque sia la frequenza di rete, le armoniche sono un fastidio e possono portare al surriscaldamento dei conduttori neutri, degli avvolgimenti dei motori e dei trasformatori. Quali sono le cause delle armoniche nei sistemi di alimentazione elettrica? Di solito, le tensioni e le correnti in un sistema di ali- mentazione elettrica hanno una forma d’onda sinusoi- dale “perfetta” con una frequenza di 50 Hz (60 Hz negli Poiché le distorsioni causate dalle variazioni di tensione o corrente possono causare problemi significativi in un sistema elettrico trifase industriale, il controllo del comportamento delle armoniche può aiutare a prevenire molti problemi Stati Uniti, nella zona Caraibica, in Arabia Saudita e in alcuni altri Paesi). Questo 50 Hz è l’unico componente armonico di cui è composta la forma d’onda ideale. Non appena questa forma d’onda viene distorta, ci saranno più armoniche contenute nella forma d’onda dell’ali- mentazione elettrica. Queste componenti aggiuntive, dette armoniche, hanno una frequenza pari alla fre- quenza fondamentale moltiplicata per un numero in- tero dispari. Quindi, per esempio, la terza armonica ha una frequenza di 150 Hz. e così via, fino alla 50 a ar- monica. La causa più importante di questa distorsione della forma d’onda sono i diversi carichi non puramen- te resistivi collegati al sistema di alimentazione, come inverter, adattatori di alimentazione per PC e lampade LED. Questi carichi distorcono la forma d’onda della corrente e, a seconda della qualità del cablaggio di rete, possono anche distorcere la forma d’onda della tensio- ne. Gli azionamenti a frequenza variabile sono disposi- tivi che trovano sempre più applicazioni in molti setto- ri e vengono utilizzati per controllare la velocità di un motore elettrico che, ad esempio, fa girare una pompa, una ventola o un compressore. Che cosa s’intende con THD? La Distorsione Armonica Totale, o THD ( Total Harmo- nic Distortion ), è un modo di esprimere sinteticamen- te tutte le componenti armoniche combinate che sono presenti in una rete elettrica come percentuale della componente a 50 Hz. Maggiore è questa percentuale, maggiore è il contenuto di armoniche. Quindi, questo numero mostra a colpo d’occhio il contenuto armoni- T&M HARMONICS ELETTRONICA OGGI 510 - MAGGIO 2023 62