IL RIFASAMENTO

Introduzione In questa lezione apprenderemo cosa comporta l’angolo di sfasamento tra tensione e corrente in una linea elettrica Al termine della lezione saremo in grado di dimensionare i condensatori che servono a rifasare i carichi al fattore di potenza imposto dall’Ente distributore

Programma Relazione tra angolo di sfasamento, natura del carico e potenza attiva Bilancio della potenza reattiva Calcolo della capacità dei condensatori di rifasamento

Obiettivo Il dimensionamento dei condensatori e il loro posizionamento immediatamente a monte dei carichi permette migliore sfruttamento, gestione ed esercizio della rete

Prerequisiti Aver seguito la lezione sulla corrente di impiego Fattore di potenza cosφ

Terminologia Potenza apparente: S = V*I potenza di dimensionamento degli impianti elettrici Carico Ohmico: utilizzatore in cui tutta la potenza apparente assorbita è utilizzata come potenza attiva per compiere lavoro (lampade ad incandescenza, forni a resistenza Carico ohmico-induttivo: utilizzatore in cui parte della potenza apparente assorbita è utilizzata per eccitare i circuiti magnetici e non può essere impiegata come potenza attiva per compiere lavoro

Rifasamento Il rapporto tra la potenza attiva e la potenza apparente esprime il fattore di potenza cosφ, ossia lo sfasamento che si instaura tra tensione e corrente quando l’utilizzatore non è puramente ohmico: Cosφ = P/S 0 ≤ cosφ ≤ 1 0 : carico induttivo; 1: carico ohmico

RIFASARE I CARICHI AD UN FATTORE DI POTENZA PARI A 0,9 Rifasamento…perché? Un utilizzatore a basso fattore di potenza richiede alla rete più potenza apparente (quindi più corrente) rispetto ad uno con fattore di potenza più elevato L’Ente gestore della rete, per contenere le cadute di tensione e le perdite lungo la linea, che dipendono dal valore della corrente, impone di RIFASARE I CARICHI AD UN FATTORE DI POTENZA PARI A 0,9 Tale risultato si ottiene inserendo in parallelo ai carichi dei condensatori di rifasamento che bilancino con la loro potenza reattiva-capacitiva quella reattiva-induttiva del carico

Approfondimento I condensatori di rifasamento vanno collegati in parallelo al carico e non in serie perché, sebbene dal punto di vista del bilancio della potenza reattiva la modalità di collegamento è indifferente, il collegamento in serie provocherebbe ulteriore caduta di tensione.

Rifasamento…perché? ESEMPIO : 2 motori trifase con potenza P = 10kW e diverso cosφ M1: cosφ1 = 0,5 Calcoliamo la corrente assorbita Ib1 = P/1,73V cos φ1 = 28,9 A M2: cosφ2 = 0,9 Calcoliamo la corrente assorbita Ib2 = P/1,73V cos φ2 = 16,05A È evidente che a parità di potenza assorbita dall’utilizzatore, un fattore di potenza maggiore comporta notevole riduzione della corrente

Rifasamento…come? Il rifasamento si può realizzare: Installando a monte dell’impianto una batteria di condensatori di potenza reattiva-capacitiva calcolata sull’intera potenza del carico, in tal caso si parlerà di rifasamento centralizzato; Installando per ciascun carico una batteria di condensatori di potenza adeguata alla potenza del singolo carico da rifasare, in tal caso si parlerà di rifasamento distribuito; Installando batterie di condensatori per gruppi di carichi, con potenza rifasante adeguata alla potenza totale del gruppo di carichi da rifasare, in tal caso si parlerà di rifasamento misto o per gruppi.

Rifasamento: tipologie Rifasamento concentrato Rifasamento distribuito

Rifasamento: tipologie Rifasamento misto o per gruppi

Rifasamento…Ib e V Aumentando il valore del cos  complessivo dell’impianto, per le relazioni (1) e (2) si ottiene una riduzione della corrente circolante sulla linea e di conseguenza si ottengono i seguenti vantaggi: Minori perdite sulla linea, infatti essendo PL= RL  I2 consegue un aumento del rendimento di linea e quindi minor costo di esercizio; Per le relazioni (7) e (8) si riduce la V e quindi miglior funzionamento degli utilizzatori alimentati; Riduzione della sezione dei conduttori di linea e quindi minor costo di impianto.

Calcolo capacità dei condensatori di rifasamento La potenza rifasante dei condensatori si calcola come segue: (16) Qc = potenza reattiva-capacitiva rifasante dei condensatori P = potenza media assorbita dal carico  = angolo di fase esistente nell’impianto prima del rifasamento r= angolo di fase che si vuole raggiungere dopo il rifasamento Qc = P (tgφ -tg φr)

Calcolo capacità dei condensatori di rifasamento La capacità dei condensatori di rifasamento vale (17) Sistema trifase e condensatori collegati a TRIANGOLO (18) Sistema trifase e condensatori collegati a STELLA N.B. :la capacità dei condensatori collegati a triangolo è 1/3 di quella che si ottiene collegandoli a stella, ciò comporta un vantaggio economico (19) Sistema monofase V = tensione concatenata e  = pulsazione (314 rad/sec) E = tensione stellata C = QC / 3ωV2 C = QC / ωV2 C = QC / ωE2

Rifasamento di carichi trifase Condensatori di rifasamento collegati a triangolo Condensatori di rifasamento collegati a stella

Esercitiamoci… Rifasare un carico trifase che assorbe potenza attiva P = 10 kW con cos = 0,6. SOLUZIONE Rifasare vuol dire raggiungere cos = 0,9, applichiamo la (16) Qc = 10000tg[cos –1(0,6)] – tg[cos –1 (0,9)] = 10000tg(53,13) – tg(25,84) = = 100001,33 – 0,48 = 8500 VAR conviene per ragioni economiche collegare i condensatori a triangolo e quindi la capacità risulta dalla (17) C = 8500/(3x314x4002) = 56 x10-6 [F] = 56 [F]

Altre fonti di informazione Manuale degli impianti elettrici – Baronio, Bellato, Montalbetti – Editoriale Delfino Norma CEI 64-8 www.mondoelettrico.net www.elettronet.it www.eurekapolicoro.it www.webalice.it/egidiorezzaghi/ www.electroportal.net/ www.elektro.it/