Le Armoniche negli Impianti Elettrici: cosa sono

Gennaio 27, 2019 0 di Vincenzo Ronca

Le Armoniche negli Impianti Elettrici sono Correnti elettriche o Tensioni elettriche sinusoidali che hanno una frequenza pari a un multiplo intero della frequenza del sistema di distribuzione, denominata frequenza fondamentale. Esse, sovrapponendosi rispettivamente alla Corrente Fondamentale e alla Tensione Fondamentale provocano la distorsione della forma d’onda. 

Armoniche negli Impianti Elettrici: cosa sono

Quando si alimenta un’apparecchiatura elettrica in corrente alternata, ci si aspetta che essendo la tensione di forma sinusoidale, anche la corrente assorbita dal carico sia sinusoidale; ciò però, purtroppo,è vero solo per alcuni tipi di carichi ovvero i carichi lineari,ovvero quei carichi dove la relazione che lega l’ingresso e l’uscita (e quindi tensione e corrente), sia rappresentata da una retta. Purtroppo però, oggi, grazie soprattutto all’avvento di nuove tecnologie, l’attenzione si sta spostando verso un’altra tipologia di carichi, ovvero i carichi non lineari nei quali la relazione tra corrente e tensione non è più rappresentata da una retta.

La causa principale delle armoniche negli impianti elettrici risiede proprio nel fatto che nella maggior parte degli impianti si fa uso di apparecchiature che utilizzano l’Elettronica di Potenza (Carichi Non Lineari). In generale, la rete fornisce un’alimentazione di 50/60 Hz di tensione sinusoidale ai carichi e la forma d’onda della corrente fornita dalla sorgente in risposta al fabbisogno del carico, dipende dal tipo di carico. In caso di carichi lineari, la corrente assorbita è sinusoidale e ha la stessa frequenza della tensione (può essere pero sfasata di un angolo ø rispetto alla tensione);la legge di Ohm stabilisce un rapporto lineare tra la Tensione  e la Corrente (V=RI) con un coefficiente costante,ovvero l’impedenza del carico. Nel caso di carichi non lineari, la corrente assorbita dal carico è periodica ma non sinusoidale: in tal caso la forma d’onda della corrente è distorta dalle correnti armoniche. In questo caso l’impedenza del carico varia nel singolo periodo e il rapporto tra la corrente e la tensione non è lineare. La corrente assorbita dal carico sarà data da una combinazione di:

  1. Una corrente sinusoidale denominata fondamentale, alla frequenza di 50/60 Hz
  2. Armoniche negli Impianti Elettrici, ossia correnti sinusoidali con un’ampiezza minore di quella della fondamentale,ma con frequenza che è un multiplo della fondamentale e che definisce l’ordine armonico.

Le armoniche negli impianti elettrici generate dai carichi non lineari generano 3 tipi di correnti armoniche, tutte di ordine dispari (la sinusoide è una funzione dispari) ovvero:

  1. Armoniche H7-H13 – Sequenza Positiva
  2. Armoniche H5-H11 – Sequenza Negativa
  3. Armoniche H3-H9 – Omopolari

Importante porre l’accento sul fatto che le correnti armoniche omopolari (H3 e multipli dispari, scritte 3 (2k+1) con k numero intero), nei sistemi trifase si sommano nel conduttore di neutro e ciò è dovuto al fatto che il proprio ordine 3(2k+1) è multiplo del numero di fasi, ossia coincidono con lo spostamento delle correnti di fase (1/3 di periodo). Ciò ci permette di esprimere un’importante considerazione, ovvero che quando non ci sono armoniche,la corrente nel neutro è uguale a 0; quando ci sono le armoniche,la corrente nel neutro è uguale a: I1+I2+I3=3 I H3  e per questo nei casi di impianti elettrici con neutro distribuito bisogna prestare particolare attenzione alle armoniche di questo tipo.