Moduli di filtro armonico attivo da parete e rack

Cosa sono le armoniche?

Le armoniche si riferiscono alle frequenze aggiuntive presenti in un sistema elettrico che sono multipli della frequenza fondamentale. In un sistema di alimentazione ideale, la frequenza fondamentale è tipicamente di 50 o 60 Hz, a seconda della regione. Tuttavia, a causa della presenza di carichi non lineari e di altri disturbi, nel sistema possono essere introdotte armoniche.

Armoniche da carichi non lineari

I carichi on-line, come i dispositivi elettronici di potenza (ad esempio, raddrizzatori, inverter, azionamenti a frequenza variabile), possono causare distorsioni nella forma d'onda della corrente, con conseguenti correnti armoniche. Queste correnti armoniche contengono frequenze che sono multipli interi della frequenza fondamentale. Ad esempio, la 2a armonica è il doppio della frequenza fondamentale, la 3a armonica è tre volte la frequenza fondamentale e così via.

Quali sono gli effetti delle armoniche?

Le armoniche sono componenti di frequenza che sono multipli interi della frequenza fondamentale nel sistema elettrico. Nei sistemi di alimentazione, le armoniche possono essere causate da carichi non lineari come dispositivi elettronici di potenza, azionamenti a velocità variabile e alcuni tipi di illuminazione. Questi carichi non lineari assorbono forme d'onda di corrente non sinusoidali, con conseguente distorsione armonica nelle forme d'onda di tensione e corrente del sistema di alimentazione.

Di seguito sono elencati i dispositivi più comuni che generano armoniche: alimentatori switching, saldatrici, gruppi di continuità (UPS), vecchi convertitori di frequenza con tecnologia di conversione di potenza a tiristori, azionamenti motore, convertitori con raddrizzatori controllati, controller CC per azionamenti CC, forni a induzione.

I più comuni dispositivi che generano armoniche da carichi non lineari

Quali sono gli effetti delle armoniche?

Gli effetti delle armoniche possono essere classificati in diverse aree:

● Surriscaldamento dell'apparecchiatura: le correnti armoniche che fluiscono attraverso trasformatori, cavi e altri componenti possono causare un aumento del riscaldamento a causa delle perdite aggiuntive associate alle armoniche. Ciò può comportare una riduzione della durata delle apparecchiature, un aumento dei costi di manutenzione e persino il guasto delle apparecchiature.

● Distorsione di corrente e tensione: le correnti armoniche possono causare distorsioni di tensione, portando a una forma d'onda distorta della tensione di alimentazione. Ciò può compromettere le apparecchiature elettroniche sensibili, causando malfunzionamenti e un aumento del tasso di errore. Le correnti armoniche possono anche fluire attraverso il conduttore neutro, provocando una distorsione della corrente neutra e un ulteriore riscaldamento nel conduttore neutro.

● Risonanza: le armoniche possono interagire con l'impedenza del sistema e creare condizioni di risonanza, in cui la risposta del sistema a determinate frequenze viene amplificata. La risonanza può portare ad un aumento della distorsione di tensione e corrente, danni alle apparecchiature e instabilità del sistema.

● Degrado della qualità dell'alimentazione: le armoniche possono portare a una scarsa qualità dell'alimentazione, tra cui una riduzione del fattore di potenza, un aumento della distorsione armonica totale (THD) e una simmetria distorta della forma d'onda. Questi problemi possono comportare maggiori perdite di energia, una ridotta efficienza del sistema e un aumento dei costi dell’elettricità.

● Interferenza: le armoniche possono causare interferenze elettromagnetiche (EMI) nei sistemi di comunicazione, influenzando il funzionamento di apparecchiature sensibili come sistemi di telecomunicazione, sistemi audio/video e reti di dati.

Per mitigare gli effetti delle armoniche, è possibile adottare varie misure, tra cui l'uso di filtri armonici, la progettazione e il funzionamento di sistemi di alimentazione con bassa distorsione armonica e l'adesione agli standard e alle linee guida pertinenti per il controllo delle armoniche.

Filtro armonico attivo Intone Power-AHF

Il filtro armonico attivo Intone Power AHF è una soluzione perfetta e completa per i problemi di qualità dell'alimentazione della rete elettrica, come la potenza reattiva armonica e lo squilibrio del carico trifase. Intone Power AHF, installato in parallelo alla rete elettrica, è in grado di rilevare tempestivamente le armoniche presenti nella rete, generare la corrente di compensazione di fase inversa attraverso il convertitore e filtrare dinamicamente le armoniche presenti nella rete.

I filtri armonici attivi Intone Power-AHF sono prodotti elettronici di potenza statici che utilizzano logica digitale e semiconduttori IGBT per sintetizzare una forma d'onda di corrente che viene iniettata nella rete elettrica per annullare le correnti armoniche causate da carichi non lineari. Gli AHF utilizzano trasformatori di corrente per misurare la corrente di carico e determinare il contenuto di armoniche presenti. Il funzionamento degli AHF non è influenzato dalle molteplici forme di carico e dalle strutture della rete elettrica. Inoltre, non genera oscillazioni armoniche insieme al sistema, realizzando così un perfetto controllo armonico sotto carichi diversi.

Struttura della topologia interna del filtro armonico attivo

Gli AHF hanno anche la capacità di correggere lo scarso fattore di potenza di spostamento (DPF) e il bilanciamento della corrente di rete. La correzione DPF può essere fornita per carichi anticipati (capacitivi) o ritardati (induttivi) che causano un DPF scarso. Il bilanciamento della corrente di rete si ottiene misurando la corrente di sequenza negativa presente e iniettando il negativo inverso. sequenza di corrente per bilanciare la corrente per la rete a monte. Nel frattempo, Intone Power-AHF ha la funzione di controllare lo squilibrio della corrente di carico trifase, gestendo così in modo completo varie questioni relative alla qualità dell'energia nella rete elettrica.

Le principali funzioni

● Combinazione del metodo FFT e della teoria della potenza istantanea

● Multifunzionale – Combinazione di mitigazione armonica, correzione del fattore di potenza (sia potenza induttiva che capacitiva) e compensazione dello sbilanciamento

● Ampio intervallo di filtraggio delle armoniche: dalle armoniche dal 2° al 51° ordine

● Eccellente correzione dello squilibrio: sia la sequenza negativa che quella zero attenuano la corrente neutra

● Elevata efficienza di filtraggio delle armoniche > 98,4%

Principali funzioni del filtro armonico attivo

● Tempo di risposta rapido: meno di 5 ms

● Elevata stabilità: evita la risonanza dovuta all'eliminazione automatica delle armoniche

● L'ampio intervallo di tensione e frequenza in ingresso si adatta agli ambienti elettrici difficili.

● Esente da sovraccarico grazie all'uscita di limitazione automatica della corrente

● HMI touch screen da 7 o 10 pollici per la programmazione e il monitoraggio di vari parametri elettrici, PQ, allarmi e registri

● Disponibile funzionamento collegato in parallelo: è possibile collegare in parallelo 12 moduli

● Applicazione flessibile: design modulare integrato in custodie standard o personalizzate

● Adattabilità ambientale: temperatura da 10°C a 50°C (senza declassamento)

● Facilità di installazione e manutenzione – Installazione plug-in di moduli AHF per sostituzione o espansione

● Protezione hardware: protezione da sovratensione del bus V; protezione da sovratensione

● Protezione software: protezione da sovracorrente istantanea CA; protezione da sovracorrente CA reale; Protezione da sovratensione V Bus; protezione da sovratensione CA; protezione da sottotensione CA, protezione da sovratemperatura;

Moduli a rack e a parete

I moduli rack Intone Power Active Harmonic Filter si riferiscono a unità AHF progettate per essere installate in un rack o in un armadio. Questi moduli in genere contengono i componenti necessari, come elettronica di potenza, circuiti di controllo e sistemi di raffreddamento, per eseguire la funzione di compensazione della potenza reattiva. I moduli montati su rack sono comunemente utilizzati in applicazioni industriali, data center e installazioni elettriche su larga scala in cui sono necessarie più unità AHF.

moduli rack di filtro armonico attivo

I moduli a parete Active Harmonic Filter sono progettati per l'installazione direttamente su una parete o su una superficie di montaggio. Sono unità compatte che integrano i componenti necessari in un unico involucro, rendendole adatte per applicazioni più piccole o luoghi in cui lo spazio è limitato. I moduli AHF montati a parete sono comunemente utilizzati negli edifici commerciali, negli uffici e negli impianti elettrici più piccoli.

moduli a parete di filtro armonico attivo

I moduli Intone Power-AHF supportano: 15A,25A,30A,50A,75A,100A,125A,150A, da 220V a 690V,sia per reti a 50Hz che a 60Hz.

Sia i moduli AHF montati su rack che quelli montati a parete hanno lo stesso scopo di compensazione della potenza reattiva e stabilizzazione della tensione. La scelta tra i due dipende dai requisiti specifici dell'installazione, dallo spazio disponibile e da altri fattori come le esigenze di scalabilità ed espandibilità.

Vantaggi del filtro armonico attivo

Miglioramento della qualità dell'energia

Il vantaggio più evidente dei filtri armonici attivi è il miglioramento della qualità dell’alimentazione. Mitigando attivamente le armoniche e correggendo i fattori di potenza, questi filtri garantiscono che l'alimentazione elettrica sia stabile e pulita. Ciò si traduce in una significativa riduzione della distorsione della tensione, minimizzando il rischio di malfunzionamenti delle apparecchiature e migliorando le prestazioni complessive dei dispositivi sensibili.

Efficienza energetica

I filtri armonici attivi possono aiutare a migliorare l’efficienza energetica in diversi modi. Riducendo la necessità di potenza reattiva da parte dell’utenza, riducono le perdite di energia. Inoltre, consentono alle apparecchiature di funzionare in modo più efficiente mantenendo un fattore di potenza prossimo all'unità. Ciò si traduce in bollette energetiche più basse e in un minore impatto ambientale.

Vantaggi del filtro armonico attivo

Vantaggi del filtro armonico attivo

La presenza di armoniche può essere dannosa per le apparecchiature elettriche. Può portare al surriscaldamento, alla riduzione della durata delle apparecchiature e, in alcuni casi, a guasti catastrofici. I filtri armonici attivi svolgono un ruolo cruciale nel proteggere le apparecchiature da questi effetti dannosi, garantendo che le risorse della struttura rimangano in buone condizioni di funzionamento.

Conformità agli standard

Molti paesi e regioni dispongono di normative e standard rigorosi per garantire la qualità dell’energia. I filtri armonici attivi aiutano le strutture a soddisfare questi requisiti controllando efficacemente il fattore di potenza e la distorsione armonica. La conformità non solo evita potenziali sanzioni, ma garantisce anche un'alimentazione elettrica affidabile e stabile.

Risparmio sui costi

Sebbene esista un costo iniziale associato all’installazione di filtri armonici attivi come gli SVG, i risparmi sui costi a lungo termine possono essere sostanziali. Bollette energetiche inferiori, costi di manutenzione ridotti e durata prolungata delle apparecchiature contribuiscono a un ritorno sull'investimento convincente.

Applicazioni tipiche dei filtri armonici attivi

I filtri armonici attivi trovano applicazioni in una varietà di settori e strutture in cui la qualità dell'energia e l'efficienza sono fondamentali. Alcune applicazioni tipiche includono:

Impianti di produzione

Gli ambienti di produzione hanno spesso una moltitudine di carichi non lineari, come azionamenti a frequenza variabile, saldatrici e macchine CNC. Questi carichi sono noti per la creazione di armoniche che possono portare a problemi di qualità dell'energia. I filtri armonici attivi vengono utilizzati per garantire una qualità dell'energia stabile, ridurre al minimo i tempi di inattività delle apparecchiature e ottimizzare il consumo di energia.

Filtro armonico attivo negli impianti di produzione

Centri dati

I data center sono altamente sensibili ai disturbi della qualità dell'energia. Qualsiasi interruzione dell'alimentazione elettrica può portare alla perdita di dati e a guasti del sistema. I filtri armonici attivi vengono utilizzati per salvaguardare dalla distorsione della tensione e garantire il funzionamento continuo delle infrastrutture IT critiche.

Filtro armonico attivo nel data center

Edifici commerciali

Negli edifici commerciali sono presenti numerosi carichi, tra cui illuminazione, sistemi HVAC e ascensori, che possono causare problemi di qualità dell'energia. I filtri armonici attivi aiutano a mantenere la qualità dell'energia, riducono i costi energetici e proteggono i sistemi dell'edificio.

Filtro armonico attivo nel sistema HVAC

Sistemi di energia rinnovabile

Man mano che le fonti di energia rinnovabile come il solare e l’eolico diventano sempre più diffuse, i filtri armonici attivi svolgono un ruolo vitale nel garantire la qualità dell’energia generata e immessa nella rete. Aiutano a regolare la produzione di queste fonti energetiche intermittenti, rendendole più affidabili ed efficienti.

Filtro armonico attivo nella stazione di ricarica dei veicoli elettrici

Grandi impianti industriali

I grandi impianti industriali con un’ampia gamma di macchinari e processi spesso affrontano sfide legate alla qualità dell’energia. I filtri armonici attivi vengono utilizzati per gestire i fattori di potenza e mitigare le armoniche, con conseguente miglioramento dell'efficienza e della protezione delle apparecchiature.

Filtro armonico attivo nei forni elettrici ad arco