Fattore di Potenza cos φ: Calcolo, Rifasamento e Penali
Relazioni nel triangolo delle potenze:
Il fattore di potenza è il coseno dell'angolo tra il vettore corrente e il vettore tensione. Con carichi induttivi la corrente è "in ritardo", con carichi capacitivi è "in anticipo".
Valori tipici
| Tipo di carico | cos φ tipico | Note |
|---|---|---|
| Resistenze, stufe | 1,00 | Carico puramente resistivo |
| Lampade LED | 0,90-0,95 | Con alimentatore PFC |
| Motori a pieno carico | 0,85-0,90 | Dipende dalla taglia |
| Motori a carico parziale | 0,50-0,70 | Peggiora a vuoto |
| Lampade a scarica | 0,40-0,60 | Senza rifasamento |
| Saldatrici | 0,50-0,70 | Molto variabile |
Penali energia reattiva
I distributori di energia elettrica richiedono che le utenze mantengano un fattore di potenza adeguato, tipicamente cos φ ≥ 0,9. Sotto questa soglia si applicano penali per l'energia reattiva assorbita.
Il motivo è che un basso fattore di potenza comporta correnti maggiori a parità di potenza attiva, con conseguenti maggiori perdite nelle linee di distribuzione e necessità di sovradimensionare trasformatori e cavi.
Un fattore di potenza di 0,7 invece di 0,95 comporta correnti superiori del 36% a parità di potenza utile. Questo significa cavi più grossi, interruttori più grandi e più perdite per effetto Joule.
Rifasamento
Il rifasamento consiste nell'installazione di condensatori che compensano la potenza reattiva induttiva dei carichi, riportando il fattore di potenza a valori accettabili (tipicamente 0,92-0,95).
Formula per il calcolo dei condensatori
Dove:
- Qc = potenza reattiva capacitiva necessaria (kVAR)
- P = potenza attiva del carico (kW)
- φ₁ = angolo iniziale (da cos φ attuale)
- φ₂ = angolo finale desiderato (da cos φ target)
Tipi di rifasamento
- Rifasamento distribuito — Condensatore su ogni carico (più costoso, più efficace)
- Rifasamento centralizzato — Batteria unica al quadro generale (più economico)
- Rifasamento automatico — Regolatore che inserisce/disinserisce gradini di condensatori
Calcolatore Rifasamento
Calcola la potenza dei condensatori necessari
Esempi pratici
Esempio: Calcolo rifasamento
Un'azienda ha carico P = 100 kW con cos φ = 0,75. Vuole portarlo a cos φ = 0,95. Quanti kVAR servono?
Calcolo:
tan φ₁ = tan(arccos 0,75) = 0,882
tan φ₂ = tan(arccos 0,95) = 0,329
Qc = 100 × (0,882 - 0,329) = 55,3 kVAR