La qualità dell’energia elettrica è un problema

Ecco perché è fondamentale sapere come amministrarla. Approssimativamente il 55% dell’elettricità prodotta viene consumato dai settori commerciali e industriali. Pertanto, il buon uso dell’energia elettrica consente alla realtà industriale di essere sempre più competitiva, in un’economia che tende alla globalizzazione, quindi il risparmio energetico è un’alternativa praticabile per ridurre i costi operativi e migliorare i livelli della competitività nel mondo industriale.

La qualità dell’energia elettrica può essere definita come assenza di interruzioni, sovratensioni e deformazioni prodotte da armoniche nella rete e variazioni della tensione fornita all’utente; questo si riferisce alla stabilità della tensione, alla frequenza e alla continuità del servizio elettrico. È stato inoltre appurato che uno dei problemi più comuni che provoca dissipazione di energia elettrica nelle aziende è la qualità di esso, poiché influenza l’efficienza delle apparecchiature elettriche che lo utilizzano.

Attualmente, la qualità dell’energia è il risultato di una continua attenzione; negli ultimi anni questa attenzione è stata di maggiore importanza a causa dell’aumento del numero di carichi sensibili nei sistemi di distribuzione, che da soli risultano essere la causa del degrado della qualità dell’energia elettrica. Questo articolo fornisce un’introduzione ai fenomeni della qualità dell’energia elettrica secondo gli standard internazionali, punto di partenza per iniziare uno studio più approfondito dei fenomeni della qualità dell’energia elettrica.

Energiaelettrica: le caratteristiche

I parametri fondamentali che determinano un carico sono: la tensione di alimentazione (U) e la corrente (I). La corretta alimentazione di tensione (U) e la capacità di fornire l’energia elettrica necessaria agli utenti in un determinato momento dipende da delle società di servizi responsabili della distribuzione dell’energia elettrica dipende dalle società fornitrici.

In Italia, la tensione è fornita a 400 Volt (V) in un sistema trifase con una frequenza di 50 Hz, considerando questa tensione bassa fino al valore di 1000 V. Da 1000 V fino a 35 kilovolt (kV) è considerato di media tensione, che dipende dalle zone e dalle società di fornitura. Infine, da 35 kV è considerato alta tensione e viene utilizzata, principalmente, per trasportare energia elettrica su lunghe distanze.

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Disturbi delle reti elettriche

L’energia elettrica viene fornita sotto forma di un sistema di tensione trifase di natura sinusoidale. Ci sono quattro parametri che caratterizzano l’onda di tensione e che consentono di misurare il suo grado di purezza:
– Frequenza
– Ampiezza
– Forma
– Simmetria

Le centrali elettriche producono un’onda sinusoidale di 50 cicli al secondo praticamente perfetta, quindi, dal punto di vista della fornitura al cliente, i parametri citati sono considerati costanti nella generazione. Tuttavia, nel processo di trasporto e distribuzione di energia dalle centrali elettriche ai punti del consumo finale, che avviene attraverso le reti elettriche, queste grandezze subiscono alterazioni che possono interessare determinati utenti.

Queste alterazioni hanno origine negli impianti elettrici stessi – come conseguenza di manovre, guasti, ecc. – nei fenomeni naturali – scariche atmosferiche – e nel normale funzionamento di alcuni raddrizzatori a ponte, forni ad arco, ecc. – che li trasmettono ad altri carichi attraverso la rete elettrica. La sua completa eliminazione è, quindi, impossibile. Pertanto, è necessario adattare i carichi, al fine di ridurre al minimo le emissioni che possono influenzare il funzionamento di altri carichi, nonché ridurre il più possibile le ripercussioni che queste alterazioni potrebbero avere sul loro normale funzionamento.

Di seguito sono riportati alcuni importanti disturbi nella rete elettrica.

Le variazioni di frequenza

Si dice che ci sono variazioni di frequenza in un sistema elettrico CA quando c’è un’alterazione dell’equilibrio tra carico e generazione. La frequenza, in un sistema elettrico di corrente alternata, è direttamente correlata alla velocità di rotazione, cioè al numero di giri al minuto degli alternatori. Poiché la frequenza è comune all’intera rete, tutti i generatori ad essa collegati ruotano in modo sincrono alla stessa velocità angolare elettrica.

Squilibrio del sistema trifase

Nei sistemi elettrici convenzionali le tensioni trifase soddisfano le seguenti caratteristiche:
– sono di uguale ampiezza;
– sono di uguale frequenza, 50 Hz per il nostro sistema italiano;
– le fasi sono sfalsate di 120 ° l’una dall’altra.

Lo squilibrio di un sistema elettrico trifase si ha nelle condizioni in cui le tre fasi hanno diversi valori di tensione nel modulo e sfasamento angolare tra diverse fasi diverso da 120º elettrico.

Sistema trifase squilibrato

Le cause che originano lo squilibrio sono il collegamento di carichi monofase in bassa, media e alta tensione che assorbono in ciascuna fase diverse intensità di corrente che producono tensioni asimmetriche. Questo è il caso, ad esempio, della connessione dei forni monofase. I carichi monofase tra conduttore di fase e conduttore neutro, che sono possibili solo in reti a bassa tensione, non hanno, in generale, una rilevanza particolare.

Questo perché, nel punto di fornitura, il rapporto tra la potenza dei carichi collegati e la potenza di cortocircuito è bassa: normalmente 1/150. Anche così, l’effetto generato da diversi carichi monofase collegati sulla stessa fase deve essere evitato. Per ottenere ciò, è necessario effettuare un’adeguata distribuzione di detti carichi tra le tre fasi della rete a bassa tensione.

Le tensioni asimmetriche producono effetti diversi a seconda del tipo di carico.
– Trasformatori e linee. Per lo stesso carico attivo, l’intensità causata dall’asimmetria può essere il doppio di quella che esisterebbe in una situazione simmetrica.
– Nei motori asincroni, gli aumenti di temperatura dovuti al riscaldamento sono significativi per valori di asimmetria superiori all’1%. E sono particolarmente dannosi quando si raggiunge il 2% su macchine a pieno carico.
– Regolazione e apparecchiature di controllo. Devono essere pronti ad accettare un grado di asimmetria fino al 2%. Nel caso in cui questo livello viene superato, il suo funzionamento può essere influenzato in modo significativo.