Un THD di corrente alto — la distorsione della forma d'onda causata da carichi non lineari come inverter, alimentatori switching, raddrizzatori — non si risolve mettendo 'un filtro' qualsiasi in quadro. Si risolve capendo che tipo di distorsione produce il tuo impianto e come cambia nel tempo.
Ci sono due famiglie di soluzioni, passiva e attiva, e non sono intercambiabili. Scegliere quella sbagliata significa spendere una cifra importante e ottenere un THD che scende poco, o che scende bene oggi e torna a salire tra sei mesi quando cambia il mix di carichi in produzione.
Un filtro passivo è un ramo LC — un'induttanza e un condensatore in serie — dimensionato per entrare in risonanza su un'armonica specifica, tipicamente la 5ª (250 Hz su rete a 50 Hz) o la 7ª (350 Hz). A quella frequenza il filtro offre un percorso a bassa impedenza e assorbe la corrente armonica, tenendola fuori dal resto dell'impianto.
Funziona bene quando il carico è stabile: una linea di produzione con azionamenti a velocità fissa, un impianto con un profilo armonico che non cambia da un turno all'altro. Il costo per kVAr installato è più basso di un filtro attivo, ma il compromesso è la rigidità — il filtro è tarato su una condizione di funzionamento, e se il carico cambia in modo significativo (nuove macchine, spegnimento di una linea) il punto di accordo si sposta.
C'è un rischio tecnico da conoscere: se dimensionato male, un filtro passivo può entrare in risonanza con l'impedenza della rete a monte e amplificare — non ridurre — la distorsione su una frequenza diversa da quella di progetto. Va calcolato da chi conosce l'impedenza di cortocircuito del punto di consegna, non stimato a tavolino.
Un filtro attivo (Active Power Filter, APF) è un convertitore elettronico a IGBT — gli stessi semiconduttori di potenza usati negli inverter — che misura la corrente distorta in tempo reale e inietta in rete la corrente in controfase esatta per cancellarla. Non è accordato su una frequenza: copre tipicamente dalla 2ª alla 50ª armonica, e si riadatta al carico decine di volte al secondo.
Questo lo rende la scelta corretta dove il mix di carichi cambia spesso: reparti con più linee a inverter che entrano ed escono di servizio, magazzini con caricabatterie di carrelli elevatori che lavorano a orari diversi, centri Ho.Re.Ca. con cucine e celle frigo che si accendono in sequenza. In questi casi un filtro passivo tarato su una condizione media lascerebbe scoperti proprio i picchi che contano.
Il costo per kVAr è più alto, e c'è un limite fisico di potenza oltre il quale conviene comunque affiancare una quota di filtraggio passivo (soluzione ibrida) per non sovradimensionare l'elettronica.
Prima di scegliere la tecnologia serve una misura strumentale di qualche giorno con un analizzatore di rete, non una bolletta letta a occhio: conta sapere quali armoniche prevalgono e quanto varia il carico ora per ora.
Che sia passivo, attivo o ibrido, il filtro corregge un sintomo che nasce a monte, nella qualità della tensione con cui l'impianto viene alimentato e nel modo in cui i carichi non lineari sono distribuiti sui quadri. In EPS, prima di proporre una compensazione, la misura in campo e l'analisi del profilo di carico vengono sempre fatte insieme: senza quel dato, qualsiasi dimensionamento — passivo o attivo — resta una scommessa.
