Impianti di rifasamento
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1.1 Generalità
Gli apparecchi elettrici assorbono dalla rete di alimentazione una certa quantità di corrente che dipende dalla caratteristiche elettriche degli apparecchi stessi. Il prodotto di tale corrente per la tensione applicata si chiama potenza apparente (S) ed è in base a questa potenza che gli impianti elettrici devono essere dimensionati. La potenza che assorbe l'apparecchio e che è in grado di fornire all'esterno sotto forma di lavoro o di calore è normalmente minore della potenza apparente e si chiama potenza attiva (P). Il rapporto tra la potenza attiva e quella apparente è il fattore di potenza ( 
variabile da 0 a 1 ), ossia lo sfasamento esistente tra la corrente e la tensione. Il è uguale ad uno quando la potenza apparente corrisponde alla potenza attiva, è minore di uno quando la potenza apparente è costituita in parte da potenza reattiva e in parte da potenza attiva. La maggior parte degli utilizzatori presenta un basso fattore di potenza e richiede dalla linea più potenza apparente e quindi più corrente di quanta ne richiederebbe con un maggiore. Per questo motivo le normative vigenti e considerazioni di ordine tecnico impongono di utilizzare l'energia elettrica con un fattore di potenza non inferiore a 0,9. Una situazione di questo tipo la si può ottenere inserendo nell'impianto delle batterie di condensatori e operando il cosiddetto rifasamento. Due sono i vantaggi che fondamentalmente possono derivare dal rifasamento: mancata penale che l'ente distributore solitamente pratica a chi utilizza energia elettrica con un fattore di potenza medio mensile inferiore a 0,9 e migliore utilizzazione degli impianti. Sui vantaggi del primo tipo è superfluo fare qualsiasi commento mentre fra i vantaggi del secondo tipo possiamo metterne in evidenza alcuni tra i più importanti : minore immobilizzo di capitali (trasformatori di potenza minore, conduttori di sezione più piccola ecc..), minori perdite e minor consumo di energia. Il fattore di potenza può essere migliorato anche utilizzando le macchine in modo razionale ed in particolare usando motori e trasformatori correttamente dimensionati (possibilmente non devono funzionare a carico ridotto per tempi troppo lunghi), non utilizzando motori e trasformatori senza carico ed evitando di mantenere in funzione motori difettosi.
1.2 Aspetti teorici
In un circuito funzionante in corrente alternata la corrente assorbita da un utilizzatore, esclusi i carichi puramente resistivi, è rappresentata da due componenti distinte: una corrente attiva Ia e una corrente reattiva IL. La corrente attiva è destinata al lavoro utile prodotto dall'utilizzatore ed è in fase con la tensione applicata al circuito, mentre la corrente reattiva, destinata alla creazione dei campi magnetici indispensabili al funzionamento di molti utilizzatori elettrici, è in ritardo di 90° rispetto alla tensione applicata al circuito. La corrente risultante che ne deriva vale:
dove:
Fig. 1.2.1 - Diagramma vettoriale della corrente in un circuito induttivo
Da cui:
per i circuiti monofasi (U=tensione applicata):
|
Potenza attiva |
|
Potenza reattiva |
|
Potenza apparente |
per i circuiti trifasi (U = tensione concatenata):
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Potenza attiva |
|
Potenza reattiva |
|
Potenza apparente |
Tali relazioni sono rappresentabili mediante il cosiddetto triangolo delle potenze da cui è possibile ricavare le seguenti espressioni :
; 
Fig. 1.2.2 - Triangolo delle potenze
Risulta evidente che, per fornire una potenza P ad una determinata tensione U, occorre una corrente pari a:
in trifase
in monofase
La corrente è inversamente proporzionale al e quindi per ridurre tale corrente al valore più basso possibile dovrebbe essere 
e in questo caso si avrebbe:
in trifase
in monofase
1.2.1 Problemi derivanti da un basso cosfi
Il dimensionamento di un impianto elettrico è realizzato in funzione della potenza apparente complessiva tenuto conto dei coefficienti di contemporaneità dei carichi. Il valore della corrente per cui si dimensiona l'impianto corrisponde alla somma vettoriale della corrente attiva Ia e della corrente reattiva IL. Tale valore, restando costante il valore della corrente attiva necessaria, risulta tanto maggiore quanto maggiore è la corrente reattiva richiesta dai carichi e impone un sovradimensionamento della sezione dei cavi. Si ha infatti un incremento delle perdite per effetto joule (Pj=RI2) e delle cadute di tensione. Dall'espressione della caduta di tensione 
sostituendo si ottiene:
e semplificando è possibile ricavare:
da cui:
che evidenzia come a maggiori valori di Q corrispondono maggiori valori di 
. Tutto questo si traduce in pratica in un aumento dei costi a causa delle maggiori perdite o per la necessità di dover sovradimensionare l'impianto di distribuzione al fine di contenere le cadute di tensione al di sotto dei limiti imposti. A questo va ovviamente aggiunto l'eventuale sovrapprezzo imposto dall'ente distributore.
Continua...
