Menu

Il rifasamento di una linea trifase

Negli impianti elettrici, gli utilizzatori assorbono dalla rete potenza elettrica attiva quale fonte di energia di alimentazione, quali i PC, le stampanti, le apparecchiature diagnostiche, oppure la convertono in un’altra forma di energi, ovvero lampade o stufe elettriche, o in lavoro utile, i motori elettrici.

Affinché ciò avvenga è spesso necessario che l’utilizzatore scambi con la rete, con un consumo netto nullo, energia reattiva principalmente di tipo induttivo. Tale energia, pur non essendo direttamente convertita in altre forme, contribuisce ad incrementare la potenza totale transitante nella rete elettrica, dai generatori lungo tutte le condutture fino agli utilizzatori.

Per attenuare tale effetto negativo viene effettuato il rifasamento degli impianti elettrici utilizzatori. Il rifasamento consente quindi una gestione tecnico-economica migliore e più razionale degli impianti stessi.

Il parametro cos φ(cosfi)

Nei carichi lineari, il fattore di potenza è il coseno dell'angolo φ di sfasamento tra la corrente e la tensione in un sistema elettrico in corrente alternata. I carichi lineari sono costituiti di resistenze, capacità e induttanze. Un motore elettrico o un tradizionale reattore magnetico per tubi fluorescenti sono carichi lineari, un motore con controllo elettronico della velocità o un moderno alimentatore elettronico per tubi fluorescenti sono carichi non lineari.

In un sistema puramente resistivo (detto anche ohmico) lo sfasamento è nullo, per cui si ha cosφ = 1. In un sistema di tipo induttivo reale, ovvero con componente induttiva non nulla (ad esempio un motore elettrico, un alimentatore per lampada fluorescente), l'angolo di sfasamento è compreso tra 0 e π/2 (sfasamento in ritardo). In un sistema con componente capacitiva lo sfasamento è compreso tra 0 e −π/2 (sfasamento in anticipo). In entrambi i casi, il valore di cosφ si abbassa da uno fino a raggiungere teoricamente il valore nullo.

Il cosφ nei carichi lineari è pari al fattore di potenza: un cosφ di valore unitario significa che la potenza apparente corrisponde alla potenza attiva e la potenza reattiva è nulla. Poiché la potenza reattiva è sempre indesiderata, un valore di cosφ è tanto più indesiderato quanto più si discosta da uno.

L'ente di distribuzione dell'energia elettrica pone il valore 0,9 come riferimento. Impianti con fattore di potenza inferiore vengono penalizzati con una maggior costo dell'energia.

Il rifasamento

Lo scambio di energia reattiva, che normalmente avviene tra utilizzatore e generatore, possa invece avvenire tra un utilizzatore ohmico-induttivo e un condensatore collegato in parallelo all'utilizzatore stesso. Il collegamento in parallelo ovviamente, ha lo scopo di non alterare la tensione sul carico e quindi la modalità di funzionamento del carico stesso. Se inseriamo il condensatore osserviamo immediatamente che viene ridotto l'angolo di sfasamento e contemporaneamente il modulo della corrente diminuisce e noteremo anche che la corrente assorbita dall'utilizzatore è rimasta invariata. La corrente del ramo capacitivo, in quadratura in anticipo sulla tensione, sommata alla corrente dà come risultato la corrente totale di lineae l'angolo di sfasamento è a sua volta rimasto invariato, il che conferma che l'utilizzatore funziona esattamente come avveniva prima dell'inserimento del condensatore, assorbendo la stessa corrente, la stessa potenza attiva e la stessa potenza reattiva mentre la potenza reattiva che impegna la linea è invece diminuita, poiché parte dello scambio di energia avviene direttamente tra induttore e condensatore.

L'effetto del rifasamento risulta molto evidente se si prende in considerazione il triangolo delle potenze. Si osserva che inserendo il condensatore la potenza attiva resta invariata mentre potenza reattiva e apparente totali diminuiscono, anche se la potenza reattiva assorbita dal carico non cambia. Come già detto si deve evitare di immettere in rete potenza reattiva capacitiva e quindi prudenzialmente si rifasa ad un valore del cosfì inferiore all'unità.

La potenza reattiva

La quasi totalità degli utilizzatori elettrici industriali presenta caratteristiche equivalenti a quelle proprie di una impedenza ohmico-induttiva, per la quale la corrente è sfasata in ritardo rispetto alla tensione di un angolo φ . Tale sfasamento indica che vi è, tra generatore e utilizzatore, uno scambio di potenza reattiva. Il funzionamento dei motori elettrici, ad esempio, è determinato dall'interazione di un campo magnetico con le correnti che percorrono i loro circuiti. Per la costruzione del campo magnetico è necessaria l'energia veicolata dalla potenza reattiva, in questo caso induttiva. Come è noto la potenza reattiva non può essere utilizzata per compiere un lavoro all'esterno del sistema elettrico, ma deve essere comunque prodotta dai generatori e messa a disposizione dei dispositivi che ne fanno uso. Essa viene continuamente scambiata tra generatori e utilizzatori e impegna le linee di trasporto con la relativa corrente detta anche corrente reattiva.

Corrente attiva e corrente reattiva

La corrente assorbita dall'utilizzatore può essere scomposta in due componenti:la corrente attiva, e la già nominata corrente reattiva. Naturalmente, fissata la tensione di alimentazione , la componente attiva è proporzionale alla potenza attiva: mentre la componente reattiva è proporzionale alla potenza reattiva.

La rete di alimentazione e i generatori devono fornire all'utilizzatore sia la potenza attiva che verrà utilizzata per produrre lavoro, sia la potenza reattiva necessaria. Tuttavia è noto che induttore e condensatore, dal punto di vista della potenza reattiva, hanno comportamenti complementari, nel senso che, alimentati da una stessa tensione alternata sinusoidale, il condensatore eroga potenza reattiva quando l' induttore la assorbe e viceversa.

Richiedi informazioni