Perché la vostra struttura necessita di soluzioni di distribuzione con smorzamento armonico
Gli impianti elettrici odierni hanno poco in comune con quelli di qualche decennio fa. L’aumento degli azionamenti a frequenza variabile, dell’illuminazione a LED, dei sistemi UPS, dei caricabatterie e di altri dispositivi elettronici di potenza ha modificato il profilo del carico elettrico. Sebbene questi dispositivi offrano vantaggi in termini di efficienza e controllo, introducono anche correnti armoniche nel sistema di distribuzione, deformando le forme d’onda della tensione, causando il surriscaldamento delle apparecchiature e riducendo l’affidabilità complessiva del sistema. Le armoniche rappresentano oggi un problema di rilievo e una questione operativa quotidiana per i responsabili della gestione degli impianti e per gli ingegneri di stabilimento. Le soluzioni di distribuzione smorzanti le armoniche sono sviluppate sulla base di innovative tecnologie trasformatore e consentono la mitigazione degli effetti dannosi sulle apparecchiature, la minimizzazione delle perdite e la preservazione della qualità dell’energia elettrica. Jiangsu Ryan Electric fornisce queste soluzioni a impianti in oltre 80 paesi, garantendo così che i carichi moderni possano funzionare senza compromettere l’integrità dei sistemi di distribuzione.
Le armoniche generano costi che si accumulano in tutti gli ambiti delle operazioni dell’impianto e tendono a manifestarsi quando ormai è troppo tardi. L’effetto a breve termine è di natura termica: le correnti armoniche si sommano alle correnti totali, ma non contribuiscono al lavoro utile, causando temperature più elevate in trasformatori, cavi e quadri elettrici. Nel caso dei trasformatori, ciò comporta un invecchiamento accelerato dell’isolamento, con ogni aumento di temperatura pari a 6 °C–10 °C che dimezza la vita residua. Per quanto riguarda i cavi, ciò implica una riduzione della portata e il rischio di danneggiamento dell’isolamento. Per quanto riguarda i motori, ciò comporta un riscaldamento aggiuntivo e pulsazioni di coppia che sollecitano eccessivamente i sistemi meccanici.
Oltre agli effetti termici, le armoniche provocano interventi indesiderati dei dispositivi di protezione, interferenze sui dispositivi elettronici sensibili e una riduzione del fattore di potenza, con conseguente applicazione di penalità da parte del gestore della rete. Il costo in termini monetari è cumulativo: energia sprecata sotto forma di calore, apparecchiature sprecate a causa di sostituzioni anticipate, fermo della produzione dovuto a guasti imprevisti e bollette mensili più elevate causate da un basso fattore di potenza. Le soluzioni di smorzamento delle armoniche di Ryan Electric affrontano tali costi alla loro origine, riducendo al minimo la distorsione armonica totale (THD) e proteggendo le risorse dell’impianto dai danni non immediatamente evidenti causati dalle armoniche.
Il trasformatore a distribuzione normale è utilizzato con correnti sinusoidali e carichi lineari. Quando sottoposti alle correnti ricche di armoniche presenti nelle moderne strutture, essi subiscono elevate perdite per correnti parassitarie negli avvolgimenti, riscaldamento dovuto al flusso disperso nelle componenti strutturali e surriscaldamento dei conduttori neutri nei sistemi trifase. La soluzione consiste in trasformatori appositamente progettati per le armoniche.
I trasformatori prodotti da Ryan Electric sono classificati K-factor per poter gestire carichi non lineari. Per supportare sia le correnti armoniche tripli che la schermatura elettrostatica, i nostri progetti prevedono conduttori neutri di sezione maggiore rispetto a quelli utilizzati per correnti alternate di frequenza simile, nonché configurazioni di avvolgimento ottimizzate per ridurre le perdite per correnti parassitarie alle frequenze armoniche. Nuclei e avvolgimenti sono progettati con una capacità di raffreddamento superiore, in modo che la temperatura dei punti più caldi rimanga entro limiti accettabili anche in presenza di carichi particolarmente gravosi. I trasformatori K-factor sono classificati in base alla loro capacità di erogare carichi non lineari nominali senza un aumento eccessivo della temperatura: K-4 per armoniche moderate, K-13 per armoniche significative e K-20 per il caso peggiore. Questi trasformatori speciali garantiscono un funzionamento di alta qualità che i modelli standard non riescono a offrire a causa dell’elevata concentrazione di azionamenti a frequenza variabile (VFD), sistemi di alimentazione ininterrotta (UPS) o carichi di data center.
Mentre i trasformatori con fattore K resistono alle armoniche, i trasformatori a spostamento di fase le eliminano attivamente. Questi trasformatori generano armoniche preferenziali che vengono annullate magneticamente prima di propagarsi nella rete di distribuzione, introducendo differenze di fase controllate tra più avvolgimenti secondari.
Trasformatori a impulsi multipli di Ryan Electric. Ryan Electric dispone della base per la mitigazione passiva delle armoniche su carichi elevati nei raddrizzatori: il trasformatore a impulsi multipli, disponibile nelle versioni a 12 impulsi, 18 impulsi, 24 impulsi e oltre. Due raddrizzatori a 6 impulsi alimentati da secondari del trasformatore sfasati di 30 gradi determinano l’annullamento delle armoniche 5ª e 7ª. Nei sistemi a 18 e 24 impulsi vengono invece respinte ulteriori armoniche, lasciando una corrente primaria quasi sinusoidale. In grandi impianti con azionamenti a frequenza variabile o alimentatori in corrente continua, nonché in carichi elettrolitici, questi trasformatori agiscono come filtri delle armoniche della corrente continua e garantiscono un’elevata efficienza complessiva del sistema. I nostri progetti con sfasamento sono personalizzati in base al contenuto armonico di una specifica applicazione e assicurano la massima cancellazione e la minima distorsione residua. Supportati dalle nostre ampie soluzioni di prova, tra cui i test sulle prestazioni armoniche eseguiti nei nostri laboratori certificati CNAS, Ryan Electric fornisce soluzioni con sfasamento che trasformano i generatori di armoniche in carichi compatibili con la rete.
La gestione armonica non si limita ai singoli trasformatori, ma riguarda l’intero sistema di distribuzione. Le soluzioni per la riduzione delle armoniche proposte da Ryan Electric prevedono soluzioni integrate che combinano diverse strategie di mitigazione per garantire un miglioramento completo della qualità della potenza.
I trasformatori con fattore K, dotati di filtri passivi, possono essere installati nelle nostre cabine di trasformazione e sono sintonizzati sulle frequenze armoniche dell'impianto. Per supportare applicazioni che richiedono sia la riduzione delle armoniche sia la regolazione della tensione, forniamo progetti di trasformatori a sfasamento abbinati a regolatori di presa sotto carico (OLTC). Nel caso di impianti di energia rinnovabile e di accumulo energetico, i nostri trasformatori presentano alcune caratteristiche aggiuntive per mitigare le peculiarità armoniche degli inverter e dei caricabatterie. Ogni soluzione è personalizzata per consentire un’integrazione agevole con gli apparecchi di comando e protezione a valle, con i dispositivi di protezione a monte e con i sistemi di monitoraggio dell’impianto, al fine di offrire una soluzione completa per la gestione della qualità dell’energia.
Il valore non si limita alla protezione delle apparecchiature, ma comprende anche vantaggi operativi e finanziari. Un elevato fattore di potenza eliminerà o attenuerà le penalità applicate dal fornitore di energia elettrica. Correnti armoniche ridotte lasciano maggiore spazio sulla rete di distribuzione per l’aggiunta di ulteriori carichi. Temperature operative inferiori aumentano la durata delle apparecchiature e riducono le esigenze di manutenzione. L’energia elettrica verde migliora la costanza dei processi e minimizza i problemi di qualità nei processi produttivi particolarmente delicati. Per i facility manager che devono affrontare le sfide poste dai carichi moderni, le soluzioni di distribuzione con smorzamento delle armoniche di Ryan Electric garantiscono un’alimentazione affidabile ed efficiente, nonché una qualità dell’energia comprovata in oltre 50 paesi e apprezzata da clienti quali i data center Microsoft e impianti industriali sparsi in tutto il mondo.
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