Mitigazione armonica efficiente con i filtri attivi Danfoss Drives
![](https://automazione-plus.it/wp-content/uploads/sites/3/2023/09/Mitigazione_Armonica-Danfoss-300x137.jpg)
La gamma delle soluzioni di azionamento sviluppate da Danfoss Drives garantisce agli utilizzatori prestazioni al top di gamma. Le avanzate funzionalità di cui dispongono, consentono infatti di massimizzare la disponibilità degli impianti e minimizzare i costi operativi.
La tecnologia inverter applicata al controllo di velocità dei motori, ad esempio nelle grandi applicazioni HVAC, in ambito di ventilazione forzata o nel comando di pompe per il sollevamento acque, consente di ottenere notevoli risparmi energetici, che in alcuni casi possono addirittura arrivare a superare il 60-70%.
Azionare elettricamente un motore mediante l’impiego di un variatore di velocità è dunque molto conveniente, in quanto i rapidi tempi di ritorno, in termini di risparmio energetico, ripagano l’investimento, consentendo per di più di prolungare la vita utile dell’applicazione.
Il fenomeno della distorsione armonica
A fronte dei numerosi vantaggi che offrono, gli azionamenti elettrici possono però trasformarsi in una potenziale fonte di disturbi, originando fenomeni di distorsione armonica che, incidendo sulla qualità della linea elettrica, riducono l’efficienza del sistema, apportando tra l’altro una serie di problematiche soprattutto nei casi in cui le potenze in gioco iniziano ad assumere valori rilevanti.
Il fenomeno della distorsione armonica non è legato solamente agli ambienti industriali, all’utilizzo dei motori elettrici e dei convertitori di frequenza, ma riguarda anche altri ambiti e apparecchiature. Tra queste ve ne sono molte di uso comune, come ad esempio le fotocopiatrici, i PC o tutti quegli elettrodomestici che dispongono di sistemi di alimentazione switching, ovvero di tipo elettronico a commutazione.
In generale, le armoniche vengono generate dalla presenza sulla rete di carichi non lineari. La loro comparsa genera distorsioni della forma d’onda sinusoidale che, sia essa di tensione o di corrente, produce sui carichi allacciati alla rete una serie di effetti indesiderati. L’incidenza delle armoniche sulla forma d’onda “pura” viene espressa in valore percentuale dal parametro THD (Total Harmonic Distorsion): quanto più il valore di THD è basso, quanto maggiore è la qualità della forma d’onda.
Un problema da non sottovalutare
Oltre al maggiore stress a cui, in via generale, è sottoposto l’impianto, tra gli effetti più comuni generati dalle armoniche di rete si annoverano l’aumento della potenza assorbita, l’incremento delle perdite, l’amplificazione delle correnti di risonanza, nonché l’invecchiamento precoce delle apparecchiature allacciate alla rete, come i motori elettrici. I fenomeni armonici causano infatti surriscaldamenti e vibrazioni degli organi rotanti, situazioni che possono causare l’intervento dei circuiti di protezione, nonché accorciare notevolmente la vita utile del sistema, con conseguenti ricadute economiche legate a fermi impianto imprevisti.
Senza contare l’incremento dei costi energetici che, a causa delle componenti elettriche spurie che interferiscono negativamente, possono lievitare di una cospicua percentuale. La presenza di fenomeni di distorsione armonica rappresenta dunque un ostacolo per il risparmio e l’incremento dell’efficienza energetica.
Mitigare la componente armonica delle linee di alimentazione è una necessità quanto mai concreta: non solo nelle applicazioni industriali, ma anche in quelle civili, ad esempio in tutti quegli edifici o infrastrutture dove si trovano installati impianti HVAC, sistemi di ventilazione forzata e, in generale, motorizzazioni di potenza rilevante.
Come intervenire per mitigare le armoniche?
Al fine di incrementare l’efficienza energetica e non influenzare negativamente le linee di alimentazione, gli standard di riferimento europei identificano precisi limiti ai valori di distorsione massimi consentiti che, a seconda dell’applicazione, possono essere molto stringenti (max. 3%) o decisamente più permissivi (max. 10%). I progettisti possono fare riferimento a normative, ad esempio la EN6100-3-12, e raccomandazioni, come la IEEE 519.1992, per raggiungere questo obiettivo, che può essere perseguito in più modalità, la più comune delle quali si basa sull’impiego dei filtri attivi.
Utilizzati in alternativa ai filtri passivi o agli inverter di tipo AFE (Active Front End, azionamenti dotati di capacità di recupero e reimmissione in rete dell’energia), i filtri attivi si dimostrano una soluzione particolarmente efficace nella riduzione delle armoniche di rete fino a 3 kHz, ovvero fino al 60° ordine nelle reti elettriche a 50 Hz (60 x 50 Hz = 3.000 Hz).
Ma come opera un filtro attivo?
Il principio di funzionamento dei filtri attivi è del tutto similare a quello delle cuffie che effettuano la cancellazione del rumore: analizzata la forma d’onda, esse generano segnali uguali e contrari alle armoniche da sopprimere, così da annullarle.
Analogamente, il filtro attivo rileva le armoniche presenti sulla linea di alimentazione e, allo stesso modo, genera forme d’onda antagoniste alle armoniche da cancellare. L’unica differenza è che, in questo caso, non parliamo di mA, ma di decine se non addirittura di centinaia di ampère.
La soluzione Danfoss: il filtro attivo VLT AAF 007
Nel portafoglio delle soluzioni Danfoss, il filtro attivo VLT Advanced Active Filter AAF 007 consente di elevare la qualità dell’alimentazione e incrementare l’efficienza del sistema, mitigando in modo mirato le armoniche sulla base delle specifiche esigenze dell’applicazione.
Il filtro attivo VLT AAF 007 può essere utilizzato in modo sia centralizzato che decentralizzato. È possibile installarlo per intervenire su un singolo specifico convertitore di frequenza, ma all’evenienza anche come soluzione compatta stand-alone in un punto della rete per compensare più carichi contemporaneamente.
In un cabinet dal design compatto e modulare, il filtro attivo Danfoss VLT AAF 007 rappresenta la soluzione ideale per garantire una rete di alimentazione di qualità, essendo possibile effettuare, oltre alla mitigazione armonica, la correzione del fattore di potenza e la compensazione dello sbilanciamento, tutto con un unico prodotto.
Disponibile per tensioni 3 x 380-480 Vca e correnti nominali fino a 55 A, il filtro AAF 007 è configurabile mediante Setup Tool, che consente di monitorare la rete di alimentazione e di effettuare le opportune regolazioni in base ai parametri del filtro. È ad esempio possibile regolare caratteristiche come la posizione del sensore e il setup del trasduttore di corrente, la priorità e l’intensità della compensazione.
La mitigazione armonica selettiva (dal 2° al 60° ordine) e il rilevamento automatico della risonanza garantiscono un’ampia libertà di configurazione e flessibilità di impiego, che consentono di rispondere in modo mirato ai requisiti tecnici di ciascuna specifica applicazione.
Il filtro Danfoss VLT AAF 007 può essere installato in operazioni di retrofit senza alcuna necessità di sezionare o intervenire sull’impianto esistente, in quanto è un dispositivo che opera parallelamente alla rete elettrica e che può quindi essere opportunamente dimensionato, installato e configurato in funzione del carico e della mitigazione armonica che è necessario raggiungere.
Il filtro VLT AAF 007, progettato per minimizzare la distorsione armonica dei convertitori di frequenza Danfoss, è compatibile con tutti i modelli dell’intera gamma dei prodotti Danfoss.
La regolazione dinamica che il filtro opera sulla base del carico istantaneo e delle condizioni della rete di alimentazione consente di ottenere un’efficienza di mitigazione armonica tale da guadagnare in media un ulteriore 2-3% di efficienza rispetto agli inverter tradizionali, portando così l’efficienza globale del sistema ad un valore addirittura superiore al 98,2%.
Contenuti correlati
-
Le schede di comunicazione per inverter ADV200 di WEG semplificano integrazione e manutenzione nelle reti industriali
WEG ha lanciato delle nuove schede di comunicazione per gli inverter ADV200 per semplificare la messa in servizio e la manutenzione, nonché l’accesso remoto per le operazioni di assistenza portando notevoli vantaggi in termini di efficienza, minor...
-
Nuova sede produttiva in Texas per gli azionamenti di Nord Drivesystems
Il produttore di azionamenti Nord Drivesystems sta espandendo le sue strutture produttive negli Stati Uniti, con l’apertura avvenuta a fine maggio 2024 di un nuovo stabilimento a McKinney, in Texas. Dopo Waunakee nel Wisconsin, Charlotte nella Carolina...
-
Kollmorgen presenta il webinar on demand: “Ottimizza la gestione dell’energia rigenerata dalla tua applicazione”
La potenza rigenerata da un motore durante la fase di decelerazione può essere dannosa per il sistema motion. La gestione di questa energia, al fine di prevenire danni al sistema, può essere affrontata con vari approcci, tra...
-
Controllo e azionamento per immagini radiografiche precise
Il controllo del motion di Beckhoff, basato su un’architettura PC e un bus EtherCAT, è stato impiegato per l’imaging radiografico intraoperatorio. Questa tecnologia di azionamento compatta ha permesso il movimento di un’unità di tomografia computerizzata (CT) ad...
-
Soluzioni di azionamento indipendenti per l’automazione
Profinet è uno standard per la comunicazione industriale concepito come tecnologia “neutra”, il cui scopo è garantire la connettività e l’interoperabilità tra componenti, anche di diversi fornitori, attraverso le certificazioni. Si tratta di una soluzione impiegata anche per...
-
A SPS Italia 2024: soluzioni Panasonic per packaging, alimentare e lavorazione metallo
Il pacchetto motion di Panasonic viene utilizzato con successo dagli OEM di diversi settori industriali che richiedono profili di movimento complessi. Come ad esempio nel settore alimentare, per la realizzazione di un’affettatrice automatica da 22 assi, migliorandone la precisione di taglio,...
-
Inverter con motion control integrato… e il cono è servito
In una macchina per produzioni dolciarie, per movimentare i coni di cialda in modo preciso, Bühler Group ha utilizzato la tecnologia IMC di Danfoss, che consente di gestire i motori con un sistema integrato di controllo del...
-
Motori ed efficienza
Motori elettrici e inverter sono componenti chiave per applicazioni ad alta efficienza energetica in ambito industriale: l’azionamento ha il potenziale per portare enormi risparmi energetici, fino al 40% a seconda dell’applicazione Nel 2024 la Commissione Europea dovrebbe...
-
Risparmio energetico assicurato con drive GA e SynRM
Sostituire un motore di efficienza IE2/3 con un motore sincrono a riluttanza (SynRM) accoppiato a un azionamento Yaskawa della serie GA riduce significativamente i consumi energetici e i costi associati. I motori SynRM riducono le perdite di...
-
Giochi interattivi e quiz con ABB per insegnare la sostenibilità ai più piccoli
Costantemente attiva nel costruire un futuro sostenibile per persone e ambiente, ABB si distingue anche per il forte impegno nel coinvolgere scuole e università per formare le future generazioni. L’azienda non vede l’istruzione come un semplice mezzo...