Le armoniche elettriche sono un disturbo elettrico evidenziato da una distorsione della forma d’onda sinusoidale originale. Sono prodotte da carichi non lineari come inverter, controlli a velocità variabili dei motori, dispositivi di elettronica di potenza, saldatrici ad arco ecc.
In pratica qualsiasi carico elettrico che non sia una semplice resistenza, induttanza o capacità dove la relazione grafica tra voltaggio e corrente è rappresentata da una semplice retta, distorce la forma d’onda in origine sinusoidale generando armoniche elettriche.
Come si può vedere dall’immagine, qualsiasi forma d’onda, per quanto deformata, è la Risultante di un certo numero di onde perfettamente sinosuidali. C’è la Fondamentale di 50hz e altre onde denominate appunto armoniche che hanno frequenza multipla , come la terza (150hz), la quinta (250hz) e così via.
Non c’è un limite teorico al numero massimo di armoniche, ma in pratica vengono considerate fino alla nona perchè più si sale come numero più si riduce la relativa ampiezza che diventa trascurabile.
Le armoniche elettriche possono causare malfunzionamenti, guasti, degrado termico e dielettrico a lungo termine.
Un effetto potenzialmente molto importante e dannoso è il sovraccarico del neutro dovuto alla terza armonica, la più importante in termini di ampiezza. In un sistema trifase privo di distorsioni armoniche le tre correnti, sfasate di 120°, nel conduttore di neutro si compensano dando una corrente nulla.
Se si introduce una distorsione con relativa terza armonica le tre correnti sono in concordanza di fase e quindi si sommano nel conduttore di neutro sovracaricando il medesimo, con relativi danni se non opportunamente dimensionato e dispersioni di energia.
Le norme impongono che la distorsione armonica totale THD (Total Harmonic Distortion) non superi l’8 % considerando fino alla 40° armonica.
Per ridurre l’impatto delle armoniche in un impianto elettrico potrebbero essere utili dei speciali filtri e in alcuni casi un Efficientatore di energia elettrica.