Un trasformatore da 630 kVA alimenta un magazzino automatizzato: nastri trasportatori, sollevatori, sistemi di picking motorizzati, tutti pilotati da inverter. Il carico misurato in kW è al 65-70% della targa. Eppure gli avvolgimenti scaldano come se lavorasse quasi a pieno regime, e il servizio manutenzione fatica a spiegarsi perché.
Non è un problema di dimensionamento sbagliato: è la forma della corrente, non solo la sua ampiezza. Il THD (Total Harmonic Distortion, distorsione armonica totale) misura quanto l'onda di corrente o di tensione si discosta da una sinusoide pura a 50 Hz. Un carico lineare — una resistenza, un motore a induzione avviato diretto — assorbe corrente sinusoidale pulita. Un carico non lineare — alimentatore switching, inverter, driver LED, raddrizzatore, saldatrice — assorbe corrente a impulsi, ricca di componenti a frequenza multipla della fondamentale: 150 Hz (terza armonica), 250 Hz (quinta), 350 Hz (settima) e oltre.
Le armoniche di ordine 3, 9, 15 (i multipli dispari di tre, dette "triplen") hanno una proprietà scomoda: nei sistemi trifase con neutro non si cancellano tra le fasi come fa la fondamentale, si sommano. Il risultato è un cavo di neutro dimensionato come le fasi che, in un impianto con molti carichi monofase non lineari (illuminazione LED, PC, alimentatori), può portare più corrente delle fasi stesse.
Nel trasformatore le perdite per correnti parassite e per effetto pelle crescono con il quadrato dell'ordine armonico: una quota di corrente a 350 Hz scalda molto più della stessa quota a 50 Hz. Per questo esistono trasformatori con fattore K (K-4, K-13, K-20) declassati apposta per servire carichi ricchi di armoniche.
Le batterie di rifasamento, quelle installate per correggere il cosφ, sono il punto più delicato: un condensatore in parallelo alla rete può entrare in risonanza con l'impedenza di linea proprio a una frequenza armonica, amplificando invece di filtrare. È il motivo per cui negli impianti con inverter le batterie di condensatori vanno protette con reattanze di sbarramento (dette anti-risonanti), non installate come su un impianto tradizionale.
Nella GDO la sostituzione dell'illuminazione con LED, spesso fatta a punto vendita intero in un'unica campagna, moltiplica i driver switching sulla stessa linea: migliaia di piccoli carichi non lineari che, sommati, spostano il THD di corrente ben oltre quello di un impianto con neon tradizionali. A questo si aggiungono i compressori a inverter dei banchi frigo, altra fonte importante.
In Ho.Re.Ca. i picchi si concentrano nelle ore di servizio: piani a induzione, forni combi con regolazione elettronica, gruppi frigo delle celle. Sono carichi che nascono e finiscono in poche ore, il che rende la distorsione più difficile da cogliere con una lettura periodica dei consumi.
In industria e logistica il driver principale sono gli azionamenti a velocità variabile (VFD) su nastri, pompe e compressori: un impianto con molti inverter e senza filtraggio può arrivare a un THD di corrente del 30-40%, contro un valore fisiologico sotto il 5-8% di un carico prevalentemente lineare.
La norma CEI EN 50160 fissa per la rete pubblica in bassa tensione un limite indicativo dell'8% di THD di tensione. Per gli impianti industriali si fa spesso riferimento alla IEEE 519, che lega i limiti di distorsione di corrente ammessa al rapporto tra corrente di corto circuito e corrente di carico nel punto di consegna: più l'impianto è "debole" rispetto alla rete a monte, più stretto è il margine.
Un valore di THD letto una volta, con una pinza amperometrica un martedì mattina, dice poco: la distorsione varia con il numero di inverter accesi, il carico dei compressori, l'orario. Serve un analizzatore di rete installato per un periodo esteso, che registri lo spettro armonico insieme a tensione e potenza — lo stesso principio usato per una diagnosi seria dei cali di tensione.
Capire quanto e dove un impianto distorce la corrente è il primo passo per decidere se serve un filtro passivo, accordato su una frequenza specifica, o un filtro attivo che si adatta allo spettro reale misurato: una scelta che va fatta sui dati, non sul sintomo più vistoso.
