Il Rifasamento
La quasi totalità degli impianti elettrici, sia civili che industriali, sono assimilabili a circuiti ohmico-induttivi:
ciò avviene perché gli utilizzatori sono macchine elettriche, come motori e trasformatori, che al loro
interno hanno degli avvolgimenti. Ne risulta che tensione ed intensità di corrente sono sfasate, con
l'intensità la corrente in ritardo rispetto alla tensione.
Lo sfasamento è dannoso per la rete di distribuzione
dell'energia elettrica in quanto a parità di potenza attiva
utilizzata, e quindi pagata in bolletta dall'utente, si ha,
all'aumentare di φ, una maggiore intensità di corrente
prelevata dalla rete (P = V * I * cosφ). Ciò comporta:
• sovradimensionamento della rete di distribuzione
a parità di potenza attiva erogata, quindi venduta;
• aumento delle cadute di tensione, per la maggior
corrente circolante (ΔV = R * I);
• aumento delle perdite di energia nei conduttori per effetto Joule (PJ = R * I2).
Pertanto l'ente distributore dell'energia elettrica impone clausole contrattuali che obbligano l'utente a
rifasare il proprio impianto (sfasamento elevato) o a pagare una penale (sfasamento contenuto).
Quando rifasare ?
Per gli impianti in bassa tensione e con potenza impegnata maggiore di 15kW:
• Quando cosφ < 0,7 l'utente è obbligato a rifasare l'impianto;
• Quando 0,7 ≤ cosφ ≤ 0,9 non c'è l'obbligo di rifasare l'impianto ma l'utente paga una
penale per l'energia reattiva;
• Quando cosφ > 0,9 non c'è l'obbligo di rifasare l'impianto e non si paga nessuna quota di
energia reattiva.
L'utente è quindi sollecitato a rifasare almeno fino ad un fattore di potenza = 0,9.
Il valore cosφ è detto Fattore di potenza e rappresenta il rapporto fra la potenza attiva e quella
apparente di un impianto elettrico o di un carico.
Per "rifasamento" si intende quindi qualsiasi provvedimento inteso ad aumentare (o come si dice
comunemente a "migliorare") il fattore di potenza (cosφ), allo scopo di ridurre, a pari potenza attiva
assorbita, il valore della corrente che circola nell'impianto. In pratica non è richiesto l'annullamento dello
sfasamento φ, ma solo una sua riduzione entro i limiti richiesti. Il modo più semplice ed economico per
risolvere il problema è quello di collegare uno o più condensatori di rifasamento in parallelo al carico.
Analizziamo il circuito, riprendendo il grafico tensione–intensità del caso precedente in cui poniamo il
vettore V in orizzontale, per comodità. Scomponiamo il vettore I nelle due componenti resistiva ed
induttiva (IR e IL). Introducendo il condensatore in parallelo in esso circolerà una corrente di intensità IC
opposta alla IL, ossia in anticipo di 90° rispetto alla tensione. Questa sommandosi vettorialmente alla IL
farà in modo che la corrente totale erogata dal generatore (ossia dalla rete elettrica) I' sia minore come
valore rispetto alla I iniziale e sfasata di un angolo φ' < φ. Ricordando le definizioni di Potenza Attiva
(P=V*I*cosφ), Reattiva (Q=V*I*senφ) ed Apparente (S=V*I), si passa dal grafico delle correnti a quello
delle potenze da cui ricaviamo, applicando un po' di trigonometria, la potenza reattiva del condensatore
di rifasamento:
QC = Q1 – Q2 = P * (tgφ – tgφ')
e da questa la capacità del condensatore, combinando le note formule:
QC = V * IC → IC = QC / V
Qc
C=
XC = V / IC
→
2∗π∗ f ∗V 2
XC = 1 / (2 * π * f * C) → C = 1 / (2 * π * f * XC)
Il Rifasamento – Appunti per il corso di Sistemi e Automazione a cura Prof. A. Del Sole
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