Le armoniche del sistema di alimentazione sono i sottoprodotti dei dispositivi elettronici che si verificano quando determinati tipi sono collegati ai sistemi di alimentazione. Dispositivi come gruppi di continuità, personal computer e azionamenti a frequenza variabile creano armoniche del sistema di alimentazione quando assorbono energia in brevi impulsi anziché in modo uniforme. Gli effetti di queste armoniche provocano tensioni distorte e problemi che influiscono negativamente sulle prestazioni dei sistemi.
Le fonti di alimentazione elettrica mirano a fornire tensioni sinusoidali in modo coerente. Quando carichi non lineari o qualsiasi dispositivo che utilizza alimentatori di commutazione a stato solido per trasformare la corrente alternata in corrente continua sono collegati a una fonte di alimentazione, si verificano armoniche del sistema di alimentazione. Un carico lineare ha una relazione di corrente continua in cui la potenza è proporzionale alla tensione con entrambe le onde aventi la stessa forma. Lampade ad incandescenza, motori e riscaldatori sono alcuni esempi di carichi lineari.
I carichi che producono corrente armonica sono non lineari, in cui le forme d’onda di corrente e tensione differiscono l’una dall’altra nella forma. Quando un tale carico assorbe energia, le tensioni armoniche sono generate dall’impedenza all’interno del sistema. I dispositivi ferromagnetici, le unità di illuminazione a scarica e i dispositivi ad arco sono alcuni esempi di carichi non lineari. Gli effetti delle armoniche del sistema di alimentazione possono essere piuttosto gravi a seconda dell’entità della distorsione di tensione.
In molti modi, il suo effetto è paragonabile a come lo stress influisce negativamente sul corpo umano. Alti livelli di distorsione armonica possono provocare il funzionamento sporadico delle apparecchiature, inefficienze del sistema di alimentazione e persino arresti anomali. L’intero sistema di distribuzione delle utenze e tutti i dispositivi collegati possono essere interessati a vari livelli in vari modi. Ad esempio, le armoniche del sistema di alimentazione possono ridurre la durata dei condensatori o causarne il guasto o la rottura. I componenti possono inciampare, esplodere o danneggiarsi senza alcuna causa riconoscibile.
Le distorsioni della tensione armonica causano il funzionamento instabile dei generatori e il surriscaldamento degli avvolgimenti nei trasformatori. Dispositivi come telefoni e computer possono guastarsi in modo intermittente o presentare interferenze. Gli utenti potrebbero finire con bollette elettriche eccessive a causa dei contatori delle utenze che registrano le misurazioni della potenza in modo errato.
I tecnici utilizzano molti metodi per ridurre le armoniche del sistema di alimentazione, che vanno da progetti più efficienti all’utilizzo di trasformatori di isolamento e delta-delta. Con una progettazione migliore, le armoniche possono essere ridotte limitando i carichi non lineari a una certa percentuale della capacità di un trasformatore. I trasformatori delta-delta spostano le relazioni di fase utilizzando varie tecniche, che sono anche vantaggiose. I trasformatori di isolamento tentano di risolvere il problema aumentando e diminuendo la tensione di sistema in modo che corrisponda.