Cosa sono le armoniche

Cenni di teoria sul rifasamento
e criteri di scelta prodotto
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Cosa sono le armoniche
• L’ente fornitore dell’energia elettrica “garantisce”
che la tensione ai morsetti di allacciamento è
“perfettamente sinusoidale”: se i carichi
dell’impianto sono lineari, anche la corrente che
fluisce nell’impianto sarà sinusoidale
Tensione sinusoidale
Carichi lineari
Corrente sinusoidale
Cosa sono le armoniche
• Se i carichi dell’impianto non sono lineari, la
corrente che fluisce nell’impianto non sarà
sinusoidale
Tensione sinusoidale
Carichi non lineari
Corrente non sinusoidale
Cosa sono le armoniche
• Una corrente distorta non si può analizzare con
la matematica standard, per capire cosa succede
in un impianto dove circola una corrente distorta,
bisogna scomporla in tante sinusoidi.
=
Ieff
+
I(50Hz)
+…
I(250Hz)
Il contenuto armonico di una corrente (o di una tensione) viene
sintetizzato con un indicatore numerico: il THD
Cosa sono le armoniche
Corrente distorta (50Hz): 55A
150
5a armonica (250Hz): 17A
Fondamentale (50Hz): 50A
100
150
150
50
100
100
50
50
=
0
-50
0
-100
-50
-150
-100
0
+
-150
+
150
100
100
50
50
+
0
-50
3
4
5
6
0
-50
-100
-100
-150
-150
25
2
11a armonica (550Hz): 7A
150
50
1
-100
-150
6a armonica (300Hz): 12A
A
-50
7
8
9
10 11
Cosa sono le armoniche
Corrente distorta (50Hz): 55A
150
5a armonica (250Hz): 17A
Fondamentale (50Hz): 50A
100
150
150
50
100
100
50
50
=
0
-50
0
-100
-50
-150
-100
0
+
-150
+
11a armonica (550Hz): 7A
150
150
100
100
50
50
+
0
-50
-100
-150
-150
50
2
3
4
5
6
0
-50
-100
100
1
-100
-150
6a armonica (300Hz): 12A
%
-50
7
8
9
10 11
F (x 50Hz)
Cos’è il THD
• Il THD% è un indicatore “sintetico” della
situazione di armonicità di una grandezza
sinusoidale distorta
∞
THD%=
∑ ( In2 )
n=2
I1
ovvero
Valore efficace di tutte le armoniche
Valore efficace della fondamentale
Cosa sono le armoniche
Corrente distorta (50Hz): 55A
150
5a armonica (250Hz): 17A
Fondamentale (50Hz): 50A
100
150
150
50
100
100
50
50
=
0
-50
0
-100
-50
-150
-100
0
+
-150
-100
-150
6a armonica (300Hz): 12A
+
-50
11a armonica (550Hz): 7A
150
150
100
100
50
50
0
-50
+
0
-50
-100
-100
-150
-150
THD%=100 x (radq(172+122+72)):50= 43,9%
Limiti del THD
THD= 31,6%
THD= 30,4%
Limiti del THD
THD= 31,6%
• Forte presenza di 5a armonica
– Probabili problemi: surriscaldamenti, vibrazioni
– Rifasamento da utilizzarsi: filtro detuned con
frequenza di blocco 180Hz (FH20)
Limiti del THD
• Forte presenza di terza armonica
– Probabili problemi: surriscaldamenti, in particolare
del neutro
– Rifasamento da utilizzarsi: filtro detuned con
frequenza di blocco 135Hz (FH30)
THD= 30,4%
THD e terminologia del rifasamento
I condensatori hanno associato un
dato di THDi% massimo in termini
di corrente che li percorre: spesso
è indicato come THDic%
I costruttori di rifasamento
esprimono anche il dato di THD%
massimo della corrente di impianto
che il condensatore può
sopportare: spesso è indicato
come THDir%
ic
ir
U
THD e terminologia del rifasamento
Che relazione c’è tra THDic e THDir?
Non è esprimibile con una relazione
matematica o elettrotecnica valida per tutti
gli impianti, i costruttori di rifasamento si
basano sulla loro esperienza (e sulla
propensione al rischio) per esprimere il
THDir di un determinato condensatore, una i
r
volta stabilito (in laboratorio) il suo THDic
Regola generale: per confrontare due
condensatori di costruttori differenti,
bisogna paragonare i THDic e non i THDir
ic
U
Criteri di scelta in funzione del THD
Affidarsi alle indicazioni dei costruttori, che valutano il
rischio di risonanza tra trafo e rifasatore
QC= potenza in kvar della batteria dei condensatori
AT= potenza apparente del trasformatore MT/BT che
alimenta l’impianto