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Data center e filtri anti armoniche per l'impianto elettrico

Filtri anti armoniche: il mercato dei data center chiama, Ziehl-Abegg risponde

Le armoniche, pane quotidiano per chi mastica elettrotecnica ma sconosciute ai più, possono creare qualche grattacapo agli utenti e al distributore di energia. Il tempo dirà se rappresentano solo un problema da risolvere o un'opportunità per migliorare il funzionamento della rete. Ziehl-Abegg se ne è occupata, vediamo perché e quale soluzione ha proposto, anzi quali.

Le armoniche in pillole

Le armoniche, presenti in quasi in tutti i luoghi del vivere quotidiano, non sono certo una novità ma con l'inarrestabile diffusione dell'elettronica di potenza, oggi se ne parla più di ieri. Elettronica che da una parte ha consentito di raggiungere alti livelli di efficienza energetica delle macchine - col principale scopo di ridurre gli assorbimenti di corrente e quindi risparmiare energia - dall'altra ha generato alcune anomalie nei circuiti di alimentazione.

Le armoniche rappresentano un tipo di disturbo negli impianti elettrici che si manifesta in presenza dei cosiddetti carichi non lineari cioè macchine e apparecchiature che assorbono corrente sotto forma di brevi impulsi. Lo sono ad esempio: ascensori, forni ad arco, trasformatori, compressori, saldatrici, lampade LED ed elettronica di potenza (motori a velocità variabile, inverter, server, tv, computer, cellulari...).

Questi carichi generano, a partire dalla forma d'onda sinusoidale con la frequenza di rete fondamentale 50Hz, altre onde di frequenze diverse. Il risultato della somma della frequenza fondamentale e delle frequenze disturbate più alte (armoniche) dà luogo a un'onda della corrente assorbita non più sinusoidale che in fig.1 è rappresentata dalla linea rossa.

La fig. 1bis indica chiaramente come appare la forma d'onda sinusoidale della corrente assorbita se in presenza di carichi lineari e non sinusoidale se i carichi non sono lineari. Il punto è che sia i circuiti elettrici sia i dispositivi e le macchine collegate alla rete funzionano correttamente in condizioni normali cioè in presenza di onde sinusoidali.

Cosa comportano le distorsioni armoniche?

Le armoniche non danneggiano nulla se l'impianto elettrico è progettato in modo corretto o sufficientemente dimensionato. Ma nella realtà molti impianti elettrici esistenti sono datati e anno dopo anno aumentano i carichi non lineari che ad essi attingono. In questi contesti e proprio perché oggi si punta alla massima efficienza, contenere le armoniche diventa importante.

I problemi più comuni indotti dalle armoniche, in presenza di molti carichi non lineari, sono di tipo tecnico ed economico. Esse possono disturbare gli apparati di controllo usati nei sistemi elettronici, provocare il surriscaldamento e il sovraccarico di condensatori, cavi, motori, trasformatori, causare vibrazioni e disturbi acustici nei dispositivi elettromagnetici e altro.

Dal punto di vista economico possono comportare perdite di energia, costi di fermo impianto, maggiori oneri di manutenzione per la ridotta durata dei materiali, sovraccosti contrattuali con il fornitore energetico, sovradimensionamenti di componenti come cavi e trasformatori.

ZIEHL-ABEGG pioniere tecnologico per davvero

Ziehl-Abegg, stimolata dai clienti costruttori di batterie di raffreddamento per data center, ha sviluppato i propri filtri attivi progettati per adattarsi perfettamente ai ventilatori elettronici ECblue con inverter integrato. La funzione principale del filtro attivo è quella di iniettare una corrente di compensazione in modo da ridurre la distorsione armonica totale (THDi).

Allo stesso tempo è in grado di mantenere il PF a livelli elevati e di correggere lo squilibrio delle tensioni così da riportare la forma d'onda della rete praticamente sinusoidale. Niente sorprese quindi negli impianti di raffreddamento per data center, con un potenziale risparmio fino al 50% di potenza reattiva inutilizzabile e costi di sistema sensibilmente ridotti.

I filtri Ziehl-Abegg forniscono la compensazione continuativa e istantanea delle armoniche tramite correzione del fattore di potenza 3~ (PFC) fino ad un valore unico di 6kW. In fig. 2 e 3 le immagini di alcune misurazioni reali: si noti come a parità di un'alimentazione perfetta in ingresso (V) quindi priva di distorsioni, sia evidente la differenza di qualità della corrente assorbita prima e dopo l'installazione del filtro attivo Ziehl-Abegg (C e C1).

Ziehl-Abegg oltre ad essere l'unico produttore di ventilatori al mondo a introdurre i propri filtri armonici come accessorio da abbinare alle unità ventilanti, ha reso ancora più smart una serie di ventilatori centrifughi dedicati alle UTA inserendo all'interno dei motori elettronici il filtro attivo (fig. 4). Di questa novità e unicità Ziehl-Abegg va molto fiera e conferma la propria vocazione all'innovazione tecnologica in ambito azionamenti e ventilazione.

In allegato, è possibile scaricare il pdf completo dell'articolo.

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Fonte: La Termotecnica settembre 2023
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