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Rifasamento


 

La potenza attiva rappresenta l’energia che, in un intervallo di tempo, viene effettivamente trasferita dal generatore all’utilizzatore e trasformata in qualche altra forma. Per la sua produzione è necessario ricorrere ad una fonte di energia primaria (ad esempio combustibili, salti idraulici, ecc.). Anche le tariffe dell’energia elettrica sono basate sulla misura del’energia attiva.

Fig. 4.9 – Rifasamento di un carico ohmico-induttivo per mezzo di un condensatore.

D’altra parte le macchine elettriche e le linee di distribuzione devono essere progettate per sopportare sia la tensione che la corrente: le loro dimensioni risultano funzione del prodotto della corrente per la tensione, cioè della potenza apparente.

Risulta evidente la convenienza, da parte dei produttori di energia elettrica, di alimentare carichi la cui potenza apparente sia prossima il più possibile alla potenza attiva, in modo da non essere costretti a sovradimensionare o a sovraccaricare i propri impianti, a fronte della stessa energia attiva erogata e conteggiata all’utente.

L’ideale sarebbe che tutti i carichi fossero costituiti da resistori o lampade ad incandescenza; una gran parte dei carichi è invece costituita da motori, che equivalgono ad impedenze ohmico-induttive: la potenza attiva assorbita da un motore viene trasformata prevalentemente in potenza meccanica, e, per la parte rimanente, in calore.

La potenza reattiva è necessaria per generare i campi magnetici operanti all’interno del motore e può assumere valori rilevanti; essa non viene misurata dai contatori ma costituisce comunque un onere per il produttore di energia i cui impianti vengono maggiormente impegnati. Per ridurre la potenza reattiva richiesta alla rete di distribuzione si ricorre al rifasamento.

Esso consiste nel collegare in parallelo all’utente una batteria di condensatori che assorbe una potenza capacitiva equivalente a quella induttiva, come in fig. 4.9.

Si è già visto che, in ciascun istante del periodo, la potenza capacitiva ha segno opposto a quella induttiva: la potenza reattiva fluisce così alternativamente dai carichi induttivi ai condensatori, e viceversa, senza interessare la rete.

Poiché stiamo considerando un regime sinusoidale, ricordiamo che il fattore di potenza coincide con il cos φ. In assenza di rifasamento il fattore di potenza della linea è minore di uno; con un perfetto rifasamento si riporta il fattore di potenza della linea al valore uno, senza aver con questo alterato il funzionamento del carico ohmico-induttivo: la corrente Iu nel carico non viene ridotta; solamente la sua componente reattiva viene mascherata dalla corrente capacitiva della batteria di rifasamento.

La reattanza necessaria per rifasare un impianto è ottenuta ponendo la potenza capacitiva uguale in valore assoluto alla potenza induttiva

da cui

Generalmente non è richiesto un rifasamento totale della linea, ma è consentito un fattore di potenza minimo

cos φmin = 0,9 a cui corrisponde φmax ≅ 26°

Questo equivale ad avere una potenza reattiva residua che impegna la linea, il cui valore risulta

QT=P tg φmax=P*0,48

In questo caso la minima reattanza capacitiva di rifasamento si ricava dalla seguente relazione

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