rifasamento

Procedimento destinato a ottimizzare il trasferimento di potenza elettrica da un generatore a un carico; tale procedimento consiste nel rendere minime le correnti nei conduttori di collegamento tra generatore e carico, compatibilmente con i costi che devono essere sostenuti per i dispositivi necessari per il rifasamento.

Per un carico monofase, costituito da un’impedenza alimentata da un generatore sinusoidale mediante una linea, la potenza media (potenza attiva) trasmessa è VI cos ϕ, ove V è la tensione della linea, I è la corrente nei conduttori e cos ϕ è il fattore di potenza, determinato dall’angolo ϕ di sfasamento fra tensione e corrente, caratteristico di un determinato carico. Quindi il trasferimento della potenza richiesta è ottenuto con una corrente tanto minore, quanto maggiore è il fattore di potenza del carico. Per aumentare il fattore di potenza di un carico che sfasa la corrente in ritardo rispetto alla tensione, come è in genere per il carico costituito da motori elettrici, fino a un valore cos ϕ′ > cos ϕ, è sufficiente collegare, in parallelo al carico, una batteria di condensatori di r. fino all’ottenimento della capacità C=P(tg ϕ − tg ϕ′)/ωV², essendo P la potenza trasmessa, ϕ e ϕ′ gli angoli corrispondenti al fattore di potenza originale e a quello che si vuole avere dopo il collegamento, ω la pulsazione del generatore. La corrente è ovviamente minima quando cos ϕ′ = 1. La normativa attuale obbliga a rifasare il carico fino all’ottenimento di un cosϕ′≥0,92, a cui corrisponde tg ϕ′≥0,43, per non incorrere nelle penalità previste dalle società distributrici di energia elettrica, consistenti in un aumento del costo dell’energia.

Per un carico trifase equilibrato, come il motore asincrono trifase, si possono ritenere ancora valide le considerazioni precedenti, con l’avvertenza che in parallelo al carico dovrà essere inserito un gruppo di tre batterie di condensatori che potranno essere collegati a stella o a triangolo; nel caso del collegamento a stella il valore da assegnare alla capacità di ciascuna batteria è ancora fornito dall’espressione data per il caso monofase, dove la tensione V è la tensione concatenata del sistema trifase; per il collegamento a triangolo, lo stesso fattore di potenza è ottenuto con capacità minori, esattamente di valore 1/3 di quelle necessarie con il collegamento a stella.

Negli impianti industriali ha trovato maggiore diffusione il r. concentrato, eseguito a livello di bassa tensione subito a valle dei trasformatori, in prossimità del quadro generale di distribuzione: i condensatori e le apparecchiature di comando e di protezione sono posti in un apposito armadio, con un sistema automatico di controllo che ha il compito di mantenere il fattore di potenza costante rispetto al valore programmato, inserendo i condensatori al variare della potenza reattiva assorbita dal carico. Il r. distribuito, di per sé più costoso, è realizzato quando sono presenti particolari apparecchiature di elevata potenza con basso fattore di potenza.

Con la diffusione degli apparati elettronici di potenza (raddrizzatori, invertitori ecc.), il problema del r. è diventato più complesso e si ricollega spesso a quello di ridurre il contenuto armonico della corrente. Infatti, quando negli impianti elettrici si hanno forme d’onda deformate per la tensione e la corrente (come avviene in presenza di apparati elettronici), il basso fattore di potenza viene a dipendere non solo dallo sfasamento in ritardo della corrente di prima armonica rispetto alla tensione, ma anche dalla presenza di tutte le armoniche, le quali devono perciò essere ridotte entro limiti molto ristretti. Spesso, a tal fine, vengono installati nell’impianto filtri LC serie (induttanza-capacità) accordati sulle armoniche più basse (per es., la 5^a e la 7^a), che hanno anche lo scopo di produrre potenza reattiva e quindi di rifasare l’impianto alla frequenza fondamentale. Il progetto di tutto il sistema diventa quindi complesso e si devono verificare tutte le possibili condizioni di funzionamento. In particolare, va sempre tenuto presente che le armoniche di tensione, anche se di limitata entità, possono causare un forte assorbimento di correnti armoniche con il sovraccarico dei condensatori, fino alla loro rottura se non sono adeguatamente protetti.