Analisi dell'influenza delle armoniche nell'energia elettrica

Fonti di armoniche

Esistono molteplici cause per la generazione di armoniche, pertanto le fonti sono relativamente numerose e anche le tipologie di apparecchiature coinvolte presentano caratteristiche diversificate. Tra queste, le principali fonti di armoniche includono i gruppi di trasformatori nella rete elettrica, i forni ad arco elettrico industriali, i dispositivi elettronici di potenza monofase di grandi dimensioni e un'ampia gamma di raddrizzatori e dispositivi di regolazione della tensione CA.

Analisi dannosa delle armoniche

La presenza di armoniche nel sistema elettrico equivale a una fonte di inquinamento del sistema stesso, e l'oggetto dell'inquinamento è principalmente l'ambiente elettromagnetico del sistema. In quanto componente ambientale importante del sistema elettrico, l'ambiente elettromagnetico mostrerà diversi livelli di pericolosità a seconda dell'intensità delle armoniche. Tuttavia, anche un livello minimo di pericolosità può ridurre l'efficienza operativa delle apparecchiature elettriche, mentre le conseguenze più gravi possono portare a un'alterazione della stabilità e della sicurezza del sistema elettrico e al danneggiamento delle apparecchiature stesse. I danni derivanti dalla generazione di armoniche comprendono nello specifico i seguenti aspetti:

(1) L'apparecchiatura elettrica si riscalda in modo anomalo sotto l'azione delle armoniche e la perdita aggiuntiva è troppo elevata. Sebbene vi sia un ampio divario tra la quantità di corrente armonica e la corrente fondamentale, la presenza di armoniche aggraverà l'effetto pelle del dispositivo e la resistenza effettiva aumenterà nel processo di rilevamento dell'effetto pelle. Per alcune apparecchiature speciali, si verificheranno anche grandi perdite per correnti parassite e perdite per isteresi, come le apparecchiature elettriche con nuclei di ferro. Quando la forma d'onda è distorta in una certa misura, un'onda di picco di grande ampiezza aumenterà l'intensità della scarica parziale. In tali condizioni di elevato consumo, è facile ridurre la durata di servizio delle apparecchiature elettriche.

(2) Il motore può causare vibrazioni meccaniche. Sotto l'influenza di correnti armoniche, il campo magnetico rotante del motore produrrà una coppia pulsante che può causare la vibrazione del motore. Sotto l'influenza della frequenza naturale del motore, questo tipo di vibrazione può facilmente causare vibrazioni meccaniche più dannose, mettendo così a rischio la qualità delle apparecchiature elettriche e persino minacciando la vita delle persone.

(3) Interferenze alle apparecchiature informatiche e ad altri dispositivi di controllo automatico. In circostanze normali, le apparecchiature di controllo automatico e altri sistemi di controllo automatico correlati sono progettati in base alla corrente normale e alla tensione di carico. Quando vengono generate armoniche, il sistema di controllo automatico non tiene conto di questo fattore di influenza, rendendo facile che le interferenze influenzino le prestazioni della sua funzione di controllo. Quando il grado di inquinamento delle armoniche è elevato, è anche possibile che le procedure operative del sistema di controllo automatico cambino, causando una guida errata. Questo tipo di influenza influirà seriamente sulla produzione e sul funzionamento effettivi e potrà persino causare incidenti di sicurezza irreversibili.