Rifasamento dei carichi elettrici
Ing. Marco Lucentini
Università di Roma “La Sapienza”
RFS – Rifasamento dei carichi elettrici
Vantaggi
gg
che
rifasamento:
possono
p
derivare
dal
• mancata penale che l’ente distributore solitamente
pratica a chi utilizza energia elettrica con un fattore
di potenza medio mensile inferiore a 0,9
• migliore utilizzazione degli impianti
Nozioni fondamentali
• La p
potenza apparente
pp
((S)) è il p
prodotto della
corrente per la tensione applicata. In base ad essa
gli impianti elettrici devono essere dimensionati
• La
L potenza
t
che
h assorbe
b l’apparecchio
l’
hi e che
h fornisce
f
i
all’esterno come lavoro o calore, è minore di S e si
chiama potenza attiva (P)
• La potenza scambiata con gli elementi reattivi
(induttanze-condensatori) è la potenza reattiva (Q)
Nozioni fondamentali
/2
• Il rapporto
pp
tra la p
potenza attiva e q
quella apparente
pp
è il fattore di potenza (cosφ), ossia lo sfasamento
esistente tra la corrente e la tensione
• Il fattore
f tt
di potenza
t
i di
indica
l
la
qualità
lità di
sfruttamento della potenza a disposizione
• Le normative vigenti (e considerazioni di ordine
tecnico) impongono di utilizzare l’energia elettrica
con un fattore di potenza non inferiore a 0,9
Nozioni fondamentali
/3
Q
cos ϕ = P/S = P/
P2 + Q2
• Per riportare il fattore di potenza a valori prossimi a
0 9 si deve immettere nell
0,9
nell’impianto
impianto una potenza
reattiva adeguata (freccia rossa), tramite un gruppo
rifasante.
Il rifasamento
• Con l’operazione
p
di rifasamento si riduce la p
potenza
reattiva assorbita da un valore Q0 con fattore di
potenza relativo cosφ0 ad un valore Q1 con fattore
di potenza cosφ1
• La potenza reattiva rifasante risulta pari a
Qc = P (tanφ0 – tanφ1)
Il rifasamento
/2
• Se il p
pacco di condensatori non lavora alla tensione
Unc di progetto ma alla tensione Un, la potenza
reattiva
erogata
risulta
inferiore
(Qc).
Di
conseguenza si deve scegliere un pacco di potenza
maggior in un rapporto:
Qnc = Qc (Unc/Un)2
Metodi di rifasamento
• A seconda della “posizione
p
nell’impianto”
p
del p
pacco
rifasante si distinguono tre metodi di rifasamento:
– Rifasamento distribuito
– Rifasamento per gruppi
– Rifasamento centralizzato
• Si possono anche utilizzare metodi di rifasamento
“misti”, cioè vie intermedie tra quelle su citate
Rifasamento distribuito
• Soluzione migliore: permette di ridurre la potenza reattiva
richiesta alla rete di alimentazione e di migliorare lo sfruttamento
dell’impianto
p
• Soluzione piuttosto costosa e risulta solitamente conveniente solo
per grossi carichi concentrati
Rifasamento per gruppi
• Consente un miglior sfruttamento dei cavi per tutta la rete a
valle del punto di collegamento del condensatore
• Si utilizza solo quando è possibile suddividere ll'impianto
impianto in gruppi
di utilizzatori con caratteristiche di funzionamento omogenee,
adoperando un'unica batteria di condensatori
Rifasamento centralizzato
• Sistema più economico e migliore in efficienza se installato in
impianti in cui si ha un assorbimento costante di potenza reattiva
• Nascono problemi se vi è la possibilità di avarie ad un carico: rete
subisce un surplus di energia reattiva proveniente dal pacco di
condensatori
Calcolo pratico della potenza rifasante
• Per il calcolo cartaceo del fattore di p
potenza occorre
prendere in considerazione alcune fatture dell’Ente
distributore
• Considerando il computo di energia attiva e reattiva
consumate per mese di può stimare il valore del
cosφ0
• In alternativa,
alternativa tramite misurazioni dirette sul
contatore di energia, si può dedurre il fattore di
potenza istantaneo
• Impostando il fattore desiderato a 0,9
0 9 si ottiene
dalle formule precedenti la potenza rifasante: Qc = P
(tanφ0 – tanφ1)
Esempio progettuale di rifasamento
dei carichi elettrici
Dati sull’impianto elettrico
• Si considerino i seguenti
g
dati:
- Potenza attiva totale installata
- Potenza attiva prelevata mensilmente
- Tensione di alimentazione nominale del sistema trifase
- Energia elettrica attiva consumata in un mese (valore medio)
- Energia
E i elettrica
l tt i reattiva
tti consumata
t in
i un mese (valore
( l medio)
di )
40 kW
35 kW
380V
4000 kWh
3750 kVAh
kVAhr
Analisi della condizione di utilizzo
dell impianto
dell’impianto
• Dal rapporto tra energia reattiva ed attiva consumate, si
ottiene il valore di tanφ, e quindi di cosφ:
tanφ = Ereatt/Eatt ≈ 0,9375
cosφ ≈ 0,7295
0 7295
• Il valore del fattore di p
potenza risulta basso e si deve
provvedere a installare un pacco di condensatori rifasante.
Calcolo del gruppo di condensatori
• Per riportare il cosφ ad un valore prossimo allo 0,9 si dovrà
provvedere ad una potenza reattiva rifasante pari:
Qc ≈ 15,86 kVAr
• Riferendoci ai cataloghi in commercio si trova un sistema
automatico con regolazione elettronica e condensatori serie
standard. Dati:
– 17,5 kVAr
– tensione nominale di 400 V
– prezzo, montaggio compreso, è di € 680
Calcolo del gruppo di condensatori
/2
• Il gruppo ha una tensione nominale di 400V. In base alla
effettiva tensione di alimentazione (380 V) risulta una potenza
reattiva erogata di:
Qnc = Qc (Unc/Un )2 = 17,5*(380/400)2 = 15,79 kVAr
• Con il gruppo rifasante il fattore di carico si porta a:
tanφ1 = tanφ0 – Qnc/P =0
=0,48
48
e quindi cosφ = 0,901
Valutazione del risparmio economico
• Il quantitativo di energia reattiva che eccede il 50% di quella
attiva è pari a:
Qecc = Q- P/2 = 1750 kVAhr
• Mentre il quantitativo che eccede il 75% di P è pari a zero.
• La penale evitata installando il gruppo rifasante è pari al
quantitativo eccedente per il suo costo penale,
penale più IVA:
Rispmensile = ( Qecc x Cos) IVA10% = 57 €
Tempo di recupero dell’investimento
• Dai dati effettuati risultano i seguenti risparmi ed il periodo di
payback:
Rispannuo ≈ 684 €
Costo
o orifasatore+installazione ≈ 680 €
Periodo di payback ≈ 12 mesi
