RIFASAMENTO

Nella gestione delle reti in corrente alternata assume notevole rilevanza il problema del

rifasamento dei carichi. Rifasare un carico significa ridurre l’angolo di sfasamento tra

tensione e corrente; il rifasamento è completo quando la corrente totale assorbita dal

complesso del carico più il sistema rifasante è in fase con la tensione.

Il vantaggio che comporta il rifasamento, sono legati alla riduzione della corrente

necessaria a fornire una certa potenza attiva all’utilizzatore, corrente in cui valore efficace

è dato da:

Dalla formula si vede chiaramente che, a parità di potenza attiva e di tensione di

alimentazione, la corrente assorbita dall’utilizzatore è inversamente proporzionale al suo

fattore di potenza , al diminuire del quale aumenta il valore della corrente. Il maggior

valore della corrente comporta, di conseguenza, l’aumento della potenza persa e della

caduta di tensione nella linea di alimentazione; dato che questi valori non possono

superare determinati limiti, fissati in sede di progetto della linea stessa, per bilanciare la

maggior corrente occorrerà aumentare la sezione dei conduttori di linea.

Se si considera come carico globale un impianto utilizzatore alimentato dalla rete

pubblica di distribuzione (per esempio l’impianto di un capannone industriale), il fatto che

l’impianto abbia un basso fattore di potenza comporta, per l’ente che gestisce la

distribuzione dell’energia elettrica, un maggior onere economico, in quanto deve fornire

una maggiore corrente a parità di potenza reattiva, con gli inconvenienti detti in

precedenza. Per compensare le maggiori spese, l’ente distributore si rivale sull’utente,

addebitando in fattura dei costi per l’energia reattiva, per cui l’utente dell’impianto ha,

molte volte, la convenienza economica a installare un sistema di rifasamento dei suoi

carichi.

La normativa sul trasporto (delibera Autorità per l'Energia Elettrica ed il Gas 228/01),

adeguando il provvedimento CIP 11/78 alle nuove regole, prevede penali per bassi fattori

di potenza.

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L'ACEA, ad esempio, prevede i corrispettivi riportati nella tabella

(nella quale la voce a sinistra fa riferimento al rapporto fra l'energia reattiva e quella

attiva), validi quando il cosø scende sotto 0,9 e 0,8 rispettivamente.

Ad un cosø di 0,75 corrisponde una spesa intorno al 5% della bolletta complessiva, dello

stesso ordine di grandezza del corrispettivo fisso e di potenza.

Da quanto detto sull'origine del fenomeno, gli effetti negativi dovuti al basso fattore di

potenza, così come le armoniche, si evitano anzitutto con una progettazione intelligente

della rete, con un giusto dimensionamento dei componenti elettrici e con una corretta

disposizione delle utenze e dell'inserimento di filtri ed altri dispositivi.

Per capire come si rifasa un semplice apparecchio utilizzatore ( o un intero impianto),

occorre prima considerare che tipo di sfasamento vi è, in pratica, negli impianti utilizzatori.

Normalmente la corrente risulta sfasata in ritardo rispetto alla tensione, per la presenza di

numerosi utilizzatori di tipo ohmico-induttivo, come i motori elettrici, i trasformatori, gli

apparecchi illuminanti provvisti di reattori, vari apparati industriali che utilizzano campi

magnetici (saldatrici elettriche, forni a induzione).

Per ridurre lo sfasamento della corrente totale rispetto alla tensione occorre pertanto

collegare, in parallelo al carico da rifasare, un condensatore elettrico che assorbirà una

corrente capacitiva in anticipo rispetto alla tensione, come indicato nella Fig, in cui il

condensatore è stato considerato ideale.

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Dimensionando opportunamente il condensatore si può avere il rifasamento totale

(fig. a), quando la corrente totale viene riportata esattamente in fase con la tensione,

oppure il rifasamento parziale (fig. b), in cui la corrente totale risulta sfasata in ritardo

rispetto alla tensione di un angolo φr, minore dell’angolo φ0 che si avrebbe senza

rifasamento.

Questa modalità è quella normalmente utilizzata in pratica, dato che è sufficiente avere un

fattore di potenza non inferiore a 0,9 ( cioè l’angolo φ ~ 26°) per evitare l’addebito del

costo per energia reattiva.

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Per calcolare il valore della capacità C del condensatore occorrente per un

determinato rifasamento, conviene dal triangolo delle potenze che, nel caso più generale

di rifasamento parziale è rappresentato dalla seguente figura,

dove P, Q, S sono le potenze (attiva, reattiva e apparente) del carico, Qc la potenza reattiva capacitiva che il condensatore assorbe dalla rete, P, Qr, Sr le potenze dopo il rifasamento, ossia del bipolo complessivo formato dal parallelo tra il carico e il condensatore.Dal triangolo delle potenze si ricava

e quindi:

Nel caso di rifasamento totale, ponendo si avrà:

Noto il valore di Qc, si possono calcolare quelli della corrente Ic e della capacità C, tenendo

presente che Qc = VIc = ωCV2 e, quindi:

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