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Rifasamento impianto elettrico

Rifasamento impianto elettrico: cos’è, metodi e vantaggi

Tempo di lettura stimato: 5 minuti

Il rifasamento di un impianto elettrico aumenta il fattore potenza di un carico e riduce le perdite di energia. 5 metodi e relativi vantaggi

Il problema dell’efficienza energetica di un impianto elettrico e dei costi relativi ai consumi elettrici sono, soprattutto nei periodi più recenti, argomento di forte interesse tanto per i progettisti quanto per gli utenti finali. Tra le apparecchiature utilizzate al giorno d’oggi molte sfruttano il magnetismo per funzionare, parte della potenza assorbita viene impegnata per eccitare i circuiti magnetici (potenza reattiva) e non è più disponibile come potenza utile. Si ha quindi uno sfasamento della tensione elettrica e da qui nasce la necessità del rifasamento.

Ma in cosa consiste davvero il rifasamento elettrico e quali sono i metodi per realizzarlo? Facciamo insieme il punto della situazione in questo articolo.

Ti ricordo inoltre che esiste un modo per non perdere di vista nessun aspetto progettuale e normativo relativo agli impianti elettrici ed è quello di utilizzare specifici software di progettazione impiantistica.

Cos’è e come funziona il rifasamento di un impianto elettrico?

Lo stesso termine “rifasamento” ci indirizza sul suo significato. Il rifasamento è la riduzione di sfasamento fra la tensione e la corrente introdotta da un carico induttivo. Detto in altre parole, per rifasamento si indica un intervento effettuato sull’impianto elettrico, atto ad aumentare il fattore potenza di un dato carico, riducendo la corrente in circolo nell’impianto ma mantenendo lo stesso livello di potenza attiva.

Alla base di questo meccanismo vi è l’effetto Joule che, ricordiamo viene definito, in maniera riduttiva, come una trasformazione integrale dell’energia elettrica in calore e la causa di perdita di energia.

Grazie al rifasamento è possibile quindi diminuire le perdite di energia e ridurre l’assorbimento di potenza reattiva.

Per interpretare meglio il concetto di rifasamento, aiutiamoci con i due diagrammi vettoriali della figura di seguito. I due diagrammi sono rappresentativi, rispettivamente, a sinistra di un impianto senza rifasamento e a destra di un impianto con rifasamento.

Nei due diagrammi vettoriali:

  • P indica la potenza attiva;
  • Q la potenza reattiva;
  • S la potenza apparente.

Nel diagramma a sinistra, indicativo di un impianto elettrico senza rifasamento, vi è un forte sfasamento dell’impedenza rispetto alla corrente in ingresso. Questo vuol dire che il dispositivo connesso assorbe sia la potenza attiva P che quella reattiva Q.

Nel diagramma a destra invece, è stato introdotto un rifasamento grazie al quale abbiamo una corrente ɸ1 con una forte riduzione delle potenziali perdite. In questo modo viene erogata solo la potenza realmente necessaria al dispositivo connesso e si riducono quindi le dispersioni di energia lungo il circuito.

Diagrammi vettoriali di impianto elettrico senza rifasamento a sinistra e con rifasamento a destra

Diagrammi vettoriali di impianto elettrico senza rifasamento a sinistra e con rifasamento a destra

Perché installare il rifasatore elettrico?

Il motivo che determina l’importanza del rifasamento di un impianto elettrico è facilmente deducibile dalla definizione che ne abbiamo dato nel paragrafo precedente, lì dove abbiamo specificato che il rifasamento consente di aumentare il fattore potenza e ridurre le perdite di energia. Ovviamente il tutto ha anche ripercussioni di tipo economico, ma vediamo più nel dettaglio perché.

La connessione di alcune apparecchiature che sfruttano il magnetismo per funzionare, la maggior parte di quelle ormai utilizzate, danno carichi di tipo induttivo. Questo funzionamento genera lo sfasamento della curva caratteristica della corrente alternata, ovvero l’onda che rappresenta la corrente non è più allineata a quella della tensione, ma appunto è sfalsata.

Per poter riportare le caratteristiche della corrente elettrica alle condizioni canoniche, al generatore è richiesto uno sforzo addizionale. Questo ulteriore sforzo a cui sarebbe sottoposto il generatore elettrico, se non si agisse con il rifasamento, sarebbe visibile in bolletta con penali e addebiti per carichi reattivi.

Il Comitato Interministeriale dei Prezzi del 29/08/1961 stabilisce infatti:

  • per reti domestiche: che il valore del fattore di potenza istantaneo (in corrispondenza del carico massimo) non dovrà essere mai inferiore a 0,9 e stabilisce altresì un aumento pari a 1% su prezzo dell’energia prelevata in Kwh per ogni 0,1 inferiore a 0,9;
  • per reti industriali, commerciali e agricole: il valore del fattore di potenza istantaneo, nel caso di corrente trifase, non dovrà essere mai inferiore a 0,8 mentre il dato medio mensile non dovrà scendere sotto 0,6. Nel caso invece di corrente monofase se questo non dovesse essere rispettato sarà applicata una maggiorazione pari all’1% per ogni 0,1 centesimo di valore medio inferiore a 0,8.

Come abbiamo anticipato, le apparecchiature chiamate in causa sono quelle che sfruttano il magnetismo per funzionare e sono dispositivi ormai ampiamente utilizzati con frequenza quotidiana. Da qui l’importanza di aggiustare quanto più possibile lo sfasamento della tensione elettrica, sfasamento che provoca:

  • incremento dei consumi;
  • maggior quantitativo di cavi utilizzati;
  • cadute di tensione.

Quanti e quali sono i metodi di rifasamento?

Appurata l’importanza del rifasamento dell’impianto elettrico, vediamo i 5 metodi che si possono utilizzare per realizzarlo:

  1. rifasamento distribuito: consiste nel rifasare localmente ciascun carico installando una batteria di condensatori dimensionata direttamente ai terminali del dispositivo utilizzatore. Questa soluzione permette non solo di ridurre la potenza reattiva richiesta alla rete di alimentazione ma anche di migliorare lo sfruttamento dell’impianto, riducendone le correnti, le perdite e le cadute di tensione. Agendo però in modo puntuale risulta essere una soluzione alquanto costosa;
  2. rifasamento per gruppi: questo tipo di rifasamento è utile quando è possibile suddividere l’impianto in gruppi di dispositivi utilizzatori con caratteristiche omogenee. Una volta raggruppati sarà possibile rifasare un gruppo con un’unica batteria di condensatori. Questo metodo rappresenta un buon compromesso tra aspetto economico e prestazionale. Rifasando per gruppi e non per utilizzatore si ha un considerevole risparmio economico ma il miglior sfruttamento dei cavi riguarderà solo la linea a monte del punto di installazione del condensatore;
  3. rifasamento centralizzato: come suggerisce il termine, questo metodo consiste nell’installazione di una sola batteria di condensatori a monte di tutto l’impianto. È il metodo in assoluto più economico e risulta molto performante se installato in impianti elettrici che hanno un assorbimento pressoché costante di potenza reattiva;
  4. rifasamento misto: questo tipo di rifasamento “fonde” il metodo distribuito e quello centralizzato, dedicando quello distribuito agli utilizzatori di maggior potenza e quello centralizzato al resto dell’impianto;
  5. rifasamento automatico: questo particolare metodo, utilizzato su impianti caratterizzati da un assorbimento non costante di potenza reattiva (ad esempio nel caso di macchine con diverse caratteristiche elettriche), consente di rifasare l’impianto attraverso l’inserzione o la disinserzione automatica di batterie di condensatori per mezzo di un sistema di rilevamento di tipo varmetrico e di un regolatore di fattore di potenza.
Metodi di rifasamento

Metodi di rifasamento

Quali sono i vantaggi dati dal rifasamento dell’impianto elettrico?

Rifasare gli impianti elettrici comporta una serie di vantaggi che potremmo riassumere come segue:

  • maggiore efficienza energetica e predisposizione per le certificazioni ambientali come la ISO 50001;
  • minori costi di produzione dell’energia elettrica e quindi risparmi sui costi delle bollette, viene infatti fatturata solo l’energia realmente consumata;
  • diminuzione delle cadute di tensione nell’impianto che comprometterebbero il funzionamento ed il rendimento delle apparecchiature collegate;
  • riduzione delle perdite di energia nei cavi elettrici;
  • minore riscaldamento e stress del trasformatore.

Ancora una volta vediamo come la progettazione di impianti elettrici civili o industriali richieda sforzi e aggiornamenti costanti e grandi responsabilità progettuali ed esecutive.

Per fortuna esistono software per la progettazione di impianti elettrici che ti supportano nel dimensionamento e nella verifica in modo dinamico e al passo con le normative vigenti. Con questo strumento:

  • disegni l’impianto elettrico direttamente sull’architettonico del progetto facendo affidamento su un archivio completo di simboli (norme CEI-IEC) che rendono l’input dei componenti elettrici ancora più veloce;
  • ottieni automaticamente il dimensionamento della sezione dei cavi secondo le norme CEI 64-8;
  • fai le verifiche della potenza dei sistemi di continuità (UPS), delle portate dei condotti sbarre e del livello prestazionale dell’impianto;
  • effettui automaticamente il calcolo della capacità necessaria al rifasamento della rete ad un fattore di potenza voluto.

Per approfondire, ti consiglio di guardare il video di seguito su “Come inserire un condensatore di rifasamento”.

 

Impiantus-ELETTRICO

 

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