La distorsione armonica rappresenta oggi una delle principali minacce per la stabilità e l’efficienza degli impianti elettrici industriali. Con l’aumento esponenziale di carichi non lineari, dai variatori di frequenza nei sistemi di automazione alle tecnologie LED per l’illuminazione industriale, eliminare le correnti armoniche è diventato fondamentale per garantire continuità operativa e ridurre i costi energetici.
In questa guida tecnica scoprirai le cause della distorsione armonica, i danni concreti che può causare al tuo impianto e le soluzioni avanzate di filtraggio attivo sviluppate da Ortea Next per risolvere definitivamente questi problemi di Power Quality.
Cosa sono le correnti armoniche e quali problemi causano agli impianti
Le correnti armoniche sono componenti di frequenza multipla rispetto alla frequenza fondamentale di rete (50Hz in Europa) che si sovrappongono alla sinusoide perfetta dell’alimentazione elettrica. Queste distorsioni vengono misurate attraverso l’indice THD (Total Harmonic Distortion), che quantifica il grado di inquinamento armonico presente nell’impianto.
Definizione di distorsione armonica totale (THD)
Secondo la normativa CEI EN 50160, il limite per il THD di tensione è fissato a ≤ 8% per la bassa tensione e ≤ 5% per la media tensione [Fonte: CEI EN 50160, 2024]. Lo standard internazionale IEEE 519:2014 è ancora più restrittivo, limitando generalmente il THD di corrente al 5% per la maggior parte degli utenti industriali [Fonte: IEEE 519:2014].
Effetti su trasformatori e cavi
La presenza di armoniche causa una serie di problemi tecnici ed economici:
- Surriscaldamento dei conduttori neutrali: Le correnti di terza armonica si sommano algebricamente nel neutro, causando sovraccarichi fino al 173% rispetto alla corrente fondamentale [Fonte: Intone Power, 2024]
- Perdite aggiuntive nei trasformatori: L’aumento delle perdite può raggiungere il 10-15%, riducendo significativamente la vita utile dei componenti
- Malfunzionamenti delle protezioni: Interventi intempestivi che causano fermi impianto non programmati
Rischio di guasti e fermo impianto
I costi medi per fermo impianto causati da problemi di power quality oscillano tra 10.000 e oltre 100.000 euro per ogni ora di interruzione nelle industrie manifatturiere e automotive [Fonte: Report Tecnici Internazionali, 2024]. Negli impianti fortemente automatizzati, le perdite annuali legate alla qualità della potenza possono raggiungere l’1% del fatturato annuo.
Come si generano le correnti armoniche: cause e diagnosi
La proliferazione di apparecchiature elettroniche negli impianti moderni ha reso la distorsione armonica un fenomeno sempre più diffuso e problematico.
I carichi non lineari come fonte di armoniche
I principali generatori di armoniche negli impianti industriali contemporanei sono:
- Convertitori elettronici di potenza (inverter e VFD per controllo motori)
- Alimentatori switching (server, computer, automazione industriale)
- Sistemi di illuminazione LED con ballast elettronico
- Gruppi di continuità UPS ad alta potenza
- Caricatori rapidi per veicoli elettrici
- Robotica industriale e macchinari CNC
Tutti questi dispositivi assorbono corrente in modo non sinusoidale, generando principalmente armoniche di ordine dispari (3ª, 5ª, 7ª, ecc.) [Fonte: ABB Technical Papers, 2024].
L’importanza di un’analisi della rete elettrica
Una corretta analisi di Power Quality è il primo passo per identificare le sorgenti di distorsione e dimensionare la soluzione ottimale. Ortea Next offre servizi di diagnosi approfondita che includono:
- Misure prolungate del THD di tensione e corrente
- Identificazione delle armoniche dominanti
- Mappatura dei carichi critici
- Valutazione dell’impatto sui componenti dell’impianto
Normativa di riferimento: la CEI EN 50160
La norma CEI EN 50160 definisce le caratteristiche della tensione fornita dalle reti pubbliche di distribuzione, stabilendo i limiti di qualità che devono essere rispettati per garantire il corretto funzionamento delle apparecchiature utilizzatrici. Il rispetto di questi standard è fondamentale per evitare penali e garantire la continuità operativa.
Il tuo impianto soffre di distorsione armonica? Parla con un nostro esperto per un’analisi gratuita della Power Quality.
La soluzione Ortea Next: i filtri attivi per eliminare la distorsione armonica
Ortea Next ha sviluppato una gamma completa di filtri attivi che rappresentano la soluzione tecnologicamente più avanzata per eliminare definitivamente le correnti armoniche dagli impianti elettrici.
Principio di funzionamento di un filtro attivo
I filtri attivi ACTIVEmatic FA40 di Ortea Next operano secondo un principio di cancellazione attiva: il sistema rileva in tempo reale le correnti armoniche presenti nell’impianto e inietta correnti di uguale ampiezza ma fase opposta (180°), annullando matematicamente la distorsione.
Questo processo avviene attraverso:
- Campionamento continuo delle correnti di carico tramite trasformatori amperometrici
- Elaborazione digitale per identificare le componenti armoniche
- Generazione controllata delle correnti di compensazione tramite inverter PWM
- Iniezione selettiva delle correnti correttive
Differenze tra filtri attivi e filtri passivi
| Caratteristica | Filtri Attivi Ortea Next | Filtri Passivi Tradizionali |
| Compensazione | Multibanda dinamica fino alla 50ª armonica | Sintonizzati su armoniche specifiche |
| Adattabilità | Risposta automatica ai carichi variabili | Compensazione fissa |
| Efficacia | Riduzione THD dal 20-30% a <5% | Limitata alle armoniche di progetto |
| Rischio risonanza | Assente | Presente se mal dimensionati |
| Flessibilità | Elevata, anche correzione squilibri | Limitata |
La gamma di filtri attivi ACTIVEmatic di Ortea Next
La serie ACTIVEmatic FA40 comprende soluzioni da 25A a 800A per tutte le esigenze industriali, con possibilità di configurazioni in parallelo per impianti di grande potenza. Ogni filtro è progettato con tecnologia “Made in Italy” e supportato da oltre 50 anni di esperienza nel settore della Power Quality.
Vantaggi e criteri di scelta di un sistema di filtraggio armonico
L’investimento in tecnologie per eliminare le correnti armoniche genera benefici economici misurabili e miglioramenti operativi significativi.
Aumento dell’efficienza energetica e riduzione dei costi
L’installazione di filtri attivi consente:
- Riduzione fino al 30% nei consumi energetici legati a inefficienze e perdite aggiuntive [Fonte: Intone Power, 2024]
- Diminuzione dei costi di manutenzione grazie alla riduzione dello stress termico sui componenti
- Evitare penali per superamento dei limiti normativi (fino a 50.000 euro/mese in settori regolamentati)
Maggiore affidabilità e vita utile dei macchinari
Nei nostri interventi presso clienti industriali, abbiamo riscontrato una riduzione media del 68% nei guasti di apparecchiature sensibili dopo l’installazione dei sistemi ACTIVEmatic FA40, con un conseguente aumento della disponibilità degli impianti e riduzione dei costi di sostituzione prematura.
Conformità normativa e standard di Power Quality
I filtri attivi Ortea Next garantiscono il rispetto di tutti gli standard internazionali:
- CEI EN 50160 per la qualità della tensione
- IEEE 519 per i limiti di distorsione armonica
- IEC 61000 per la compatibilità elettromagnetica
Come dimensionare il filtro corretto per il tuo impianto
Il corretto dimensionamento richiede un’analisi tecnica approfondita che consideri:
- Potenza e tipologia dei carichi non lineari installati
- Profilo temporale delle armoniche (variazioni durante il ciclo produttivo)
- Topologia dell’impianto e punti di installazione ottimali
- Obiettivi di riduzione THD e requisiti normativi
Ortea Next mette a disposizione il proprio team di ingegneri per consulenze tecniche gratuite e dimensionamenti personalizzati.
Domande frequenti sulle correnti armoniche
Ecco una serie di domande frequenti sulla riduzione delle armoniche:
Qual è il livello di THD considerato critico?
Valori di THD di corrente superiori al 15-20% richiedono interventi immediati per evitare danni alle apparecchiature. La normativa IEEE 519 fissa il limite generale al 5%, mentre per applicazioni critiche (ospedali, data center) si raccomandano valori inferiori al 3%.
I filtri attivi funzionano anche per la compensazione della potenza reattiva?
Sì, i filtri attivi ACTIVEmatic di Ortea Next integrano anche la funzione di rifasamento dinamico, compensando simultaneamente potenza reattiva e correnti armoniche con un’unica soluzione.
È possibile installare un filtro attivo su un impianto esistente?
Assolutamente sì. I filtri attivi si installano in parallelo all’impianto esistente senza modifiche strutturali. L’installazione è rapida e può essere effettuata durante le normali finestre di manutenzione. Richiedi una consulenza tecnica per valutare la fattibilità nel tuo impianto.
Quanto tempo è necessario per vedere i primi risultati?
I benefici sono immediati: il filtro attivo inizia a compensare le armoniche nel momento stesso dell’accensione. I risparmi economici diventano evidenti già dalla prima bolletta energetica.
Quali incentivi fiscali sono disponibili?
Per il 2024-2025 sono attivi diversi strumenti di agevolazione fiscale per investimenti in efficientamento energetico e tecnologie Industry 4.0, con crediti d’imposta e possibilità di finanziamenti agevolati. Il nostro team commerciale può supportarti nell’identificare le opportunità più vantaggiose.
Contattaci per dimensionare la soluzione di filtraggio ideale per le tue esigenze. I nostri esperti sono a tua disposizione per un’analisi tecnica gratuita e personalizzata.
