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Le armoniche in un impianto industriale possono contribuire a surriscaldamenti, guasti ricorrenti e perdite elettriche difficili da spiegare. Il problema spesso emerge quando aumentano gli inverter o vengono ampliate le linee automatizzate: i macchinari continuano a lavorare, ma trasformatori, cavi e protezioni operano in condizioni più gravose. Per capire se la causa è la distorsione armonica servono misure mirate. Energia Europa affianca le aziende in questo percorso con il sistema di analisi Aladin e i dispositivi di compensazione PQ-PRO e PQ-MAX.
Cosa sono le armoniche elettriche
In una rete elettrica ideale, tensione e corrente hanno un andamento sinusoidale alla frequenza fondamentale di 50 Hz. Le armoniche sono componenti con frequenze multiple di quella fondamentale: la terza è a 150 Hz, la quinta a 250 Hz e la settima a 350 Hz. Quando si sommano alla componente principale, deformano la forma d’onda.
La distorsione armonica può riguardare la corrente, la tensione o entrambe. I carichi non lineari assorbono correnti deformate; attraversando l’impedenza dell’impianto, queste correnti possono produrre anche distorsione della tensione. Per questo due stabilimenti dotati di macchine simili possono presentare problemi molto differenti.
La Power Quality studia proprio questi fenomeni e il loro impatto sulla rete interna. La presenza di armoniche, di per sé, non indica necessariamente un guasto: contano la loro intensità, la distribuzione delle frequenze e la capacità dei componenti di sopportarle.
DA RICORDARE — Le armoniche sono componenti elettriche a frequenze multiple di 50 Hz. Il loro effetto dipende dai carichi e dalle caratteristiche dell’impianto, non soltanto dalla presenza di un inverter.
Da dove arrivano le armoniche negli impianti industriali
Consideriamo una linea con motori controllati da inverter. La regolazione elettronica permette di adattare velocità e coppia alle esigenze produttive, ma il raddrizzatore dell’azionamento può assorbire corrente non sinusoidale. Se sulla stessa distribuzione lavorano più convertitori, il contributo armonico complessivo può diventare significativo.
Tra le sorgenti più comuni ci sono inverter e azionamenti a velocità variabile, raddrizzatori, alimentatori switching, UPS e alcune apparecchiature di saldatura. Anche i driver LED e gli inverter fotovoltaici possono contribuire alla distorsione, in misura variabile secondo la tecnologia impiegata.
Non basta però contare i dispositivi installati. Le armoniche dipendono da come vengono utilizzati, dalle condizioni di carico e dall’impedenza della rete. Una misurazione durante un turno a pieno regime può raccontare una situazione diversa da quella registrata durante l’avviamento delle macchine.
Per le aziende energivore, Energia Europa inquadra il problema all’interno della power quality per le aziende, considerando insieme disturbi elettrici, caratteristiche dei carichi e continuità produttiva.
Per approfondire: leggi l’intervista sui dispositivi Power Quality nelle imprese energivore, dedicata alle criticità che spesso sfuggono ai normali controlli sui consumi.
Effetti delle armoniche negli impianti elettrici
Uno dei segnali da approfondire è il surriscaldamento. Le armoniche contribuiscono al valore efficace della corrente e possono aumentare le perdite nei cavi e nei trasformatori. In alcuni impianti trifase con molti carichi monofase, le armoniche multiple della terza possono inoltre sommarsi nel neutro, sottoponendolo a correnti elevate.
Le conseguenze dipendono dalle condizioni della rete. I tecnici possono riscontrare interventi inattesi delle protezioni, sollecitazioni sui condensatori di rifasamento, disturbi nelle apparecchiature sensibili e invecchiamento accelerato di alcuni componenti. In presenza di determinate configurazioni di rifasamento, è necessario valutare anche il rischio di risonanza armonica.
Immaginiamo un reparto che presenta guasti ricorrenti a un’apparecchiatura elettronica: sostituirla senza analizzare l’alimentazione potrebbe non risolvere il problema. Allo stesso modo, una temperatura elevata nel quadro non dimostra da sola la presenza di armoniche. Servono dati per distinguere la distorsione da sovraccarichi, connessioni difettose o altri disturbi.
DA RICORDARE — Surriscaldamenti e interventi delle protezioni sono possibili effetti della distorsione armonica, ma non costituiscono una diagnosi. La causa va confermata attraverso misure elettriche.
Se il tuo stabilimento presenta anomalie ricorrenti, chiama Energia Europa al +39 0445 510 156 oppure descrivi il problema nel form di contatto: un’analisi preliminare aiuta a capire quali verifiche effettuare.
Per approfondire: consulta la guida Come ridurre le perdite di rete, che tratta il rapporto tra distribuzione elettrica, dissipazioni e costi energetici.
Come misurare la distorsione armonica
La verifica parte dalla misura di tensioni e correnti nei punti significativi dell’impianto. Due indicatori utili sono il THDi, relativo alla distorsione armonica totale della corrente, e il THDv, riferito alla tensione. I valori percentuali vanno interpretati insieme alle correnti effettive, allo spettro delle armoniche e alle condizioni operative in cui sono stati rilevati.
Un THDi alto, per esempio, non dice da solo quanta corrente armonica debba essere compensata: a parità di percentuale, il dimensionamento può cambiare molto tra una linea poco caricata e una che alimenta grandi azionamenti. È quindi opportuno analizzare anche le singole armoniche e registrare le variazioni durante il ciclo produttivo.
Aladin: dati utili prima dell’intervento
Aladin, il sistema di diagnostica sviluppato da Energia Europa, misura le armoniche di corrente e tensione fino alla 50ª. Monitora inoltre fattore di potenza, squilibri e anomalie di tensione. Può essere installato sul quadro generale o presso specifici carichi da osservare; con Aladin View è possibile consultare i dati e ottenere report periodici.
La funzione di Aladin è diagnostica: misura le anomalie, non filtra le armoniche. Le informazioni raccolte aiutano a individuare il punto d’intervento e a selezionare le tecnologie correttive senza affidarsi a ipotesi sui consumi o sui guasti.
Vuoi verificare il profilo armonico del tuo impianto? Chiama +39 0445 510 156 o richiedi informazioni tramite il form.
Per approfondire: scopri come funziona il Power Quality Analyzer Aladin nell’intervista a Daniele Chiumento.
Come eliminare o ridurre le correnti armoniche
La completa eliminazione delle armoniche non è sempre un obiettivo realistico o necessario. Si interviene per ridurre la distorsione a livelli compatibili con l’impianto e con le prescrizioni applicabili, dopo aver individuato le sorgenti e valutato le possibili soluzioni.
Un primo intervento può riguardare i carichi stessi, per esempio la scelta di azionamenti a minore emissione armonica o l’impiego di induttanze e filtri adeguati. Negli stabilimenti in cui i carichi variano durante il giorno, si possono valutare sistemi attivi di compensazione: rilevano le correnti armoniche e generano correnti che ne contrastano il contributo verso la rete a monte.
La scelta del filtro dipende dagli ordini armonici presenti, dall’entità delle correnti da compensare, dal punto di installazione e dagli altri problemi di Power Quality eventualmente rilevati. Anche la posizione conta: intervenire vicino a un gruppo di carichi distorcenti non equivale a installare un dispositivo sul quadro generale.
È su queste esigenze che si concentra la gamma PQ-LINE di Energia Europa, con dispositivi che combinano in modo diverso filtraggio armonico, compensazione della potenza reattiva e bilanciamento delle correnti.
PQ-PRO e PQ-MAX: due soluzioni per esigenze diverse
PQ-PRO utilizza la tecnologia ASVG e compensa le armoniche di corrente, pari e dispari, fino alla 13ª. Integra anche il rifasamento dinamico e il bilanciamento delle fasi. Nella configurazione commerciale standard, le priorità sono rifasamento, bilanciamento e infine compensazione armonica. È quindi una soluzione da valutare quando queste criticità convivono nello stesso impianto.
PQ-MAX estende la mitigazione armonica fino alla 50ª e assegna priorità al filtraggio, seguito da rifasamento e bilanciamento. Energia Europa lo indica in particolare per ambienti sensibili alla distorsione, come data center, robotica e automazione avanzata.
La differenza tra i due non si esaurisce nel numero di armoniche trattate. Se la compensazione richiesta supera la capacità disponibile o se altre funzioni assorbono parte delle risorse del dispositivo, il risultato può cambiare. Per scegliere è necessario valutare le misure e il dimensionamento, non soltanto la scheda commerciale.
DA RICORDARE — PQ-PRO compensa le armoniche fino alla 13ª e dà priorità al rifasamento; PQ-MAX arriva fino alla 50ª e privilegia il filtraggio armonico. Il dimensionamento dipende dai dati raccolti sull’impianto.
Per valutare la soluzione adatta ai tuoi carichi, contatta Energia Europa al +39 0445 510 156 oppure utilizza il form nel footer.
Per approfondire: leggi come scegliere tra i dispositivi Power Quality PQ-LINE, un confronto tecnico tra PQ-VAR, PQ-PRO e PQ-MAX.
Un’applicazione reale: il data center in Finlandia
Nel data center collegato a Vatajankoski ed E-Heat, in Finlandia, le misure avevano rilevato un’elevata distorsione armonica della corrente, energia reattiva capacitiva e temperature critiche nella sala elettrica. Il partner OtsoSmart OY, dopo una campagna di misura, ha installato il dispositivo OTSOMAX-RACK-600A, prodotto da Energia Europa.
Secondo il caso documentato dall’azienda, dopo l’intervento il THDi è sceso a circa il 2% e il fattore di potenza ha raggiunto 0,995, con eliminazione della potenza reattiva capacitiva rilevata. Sono risultati riferiti a quella installazione: non vanno interpretati come valori garantiti in qualunque altro impianto.
Il dato più interessante è il metodo seguito: analisi delle anomalie, scelta del dispositivo e verifica successiva. Per una fabbrica con azionamenti e carichi variabili, lo stesso ordine di lavoro permette di affrontare il problema senza confondere sintomi e cause.
Per approfondire: trovi il caso finlandese nell’articolo dedicato a The Smarter E Europe.
Domande frequenti
Come eliminare le correnti armoniche?
Si possono ridurre intervenendo sui carichi distorcenti o installando filtri armonici opportunamente dimensionati. PQ-PRO e PQ-MAX sono due soluzioni di Energia Europa per la compensazione attiva delle armoniche di corrente. La completa eliminazione non è sempre necessaria né garantibile.
Quali sono i segnali di armoniche in un impianto elettrico?
Tra i possibili segnali ci sono surriscaldamenti, interventi inattesi delle protezioni e disturbi nelle apparecchiature. Nessuno è sufficiente per confermare la diagnosi: occorre misurare la distorsione e verificare le altre cause possibili.
Le armoniche fanno aumentare la bolletta elettrica?
Possono aumentare le perdite nei componenti e quindi incidere sull’efficienza, ma l’impatto economico varia da impianto a impianto. Non è corretto associare a una riduzione del THDi una percentuale fissa di risparmio.
Che differenza c’è tra PQ-PRO e PQ-MAX?
PQ-PRO compensa le armoniche fino alla 13ª e dà priorità al rifasamento; PQ-MAX arriva fino alla 50ª e privilegia la mitigazione armonica. La scelta richiede comunque una valutazione delle correnti e delle esigenze dell’impianto.
Analizza le armoniche del tuo impianto con Energia Europa
Se noti anomalie elettriche ricorrenti o stai ampliando una linea con numerosi carichi elettronici, una misura della Power Quality può aiutarti a definire le priorità. Energia Europa propone un percorso che parte dalla diagnostica con Aladin e arriva, quando necessario, alla valutazione di PQ-PRO o PQ-MAX.
Chiama +39 0445 510 156 oppure compila il form di contatto per descrivere le caratteristiche del tuo impianto.
