Applicare apparecchiature di rifasamento in un impianto elettrico alimentato da un gruppo elettrogeno, potrebbe sembrare, a prima vista, un non senso, perché generalmente si ritiene che la correzione del valore del fattore di potenza, sia necessaria soltanto per non sottostare alle penalità applicate dalle Aziende distributrici dell’energia, quando il valore medio mensile  del fattore di potenza scende al di sotto di 0,9.

Evidentemente, partendo da questo principio, e perché l’uso di un gruppo elettrogeno suppone un’autoproduzione d’energia elettrica, non sottoposta a fatturazione ed a penalità, l’impianto di rifasamento diverrebbe un’inutile appendice. Considerando però che l’applicazione dell’aggravio sulla fatturazione non rappresenta un esoso balzello, ma costituisce un equo risarcimento dovuto all’Ente distributore per il minor rendimento delle linee di trasporto e degli alternatori, provocato dall’assorbimento dell’utente con basso valore del fattore di potenza,  ovvio che anche nell’impianto d’autoproduzione possano riscontrarsi le stesse necessità. Infatti se consideriamo non solo l’alternatore ma l’intero gruppo elettrogeno risulterà evidente che, a parità di potenza attiva immessa nell’impianto utilizzatore, il consumo di carburante nel motore, che mantiene in movimento l’alternatore, aumenterà in modo direttamente proporzionale al decadere del fattore di potenza, dovendo lo stesso provvedere, oltre alla generazione della potenza attiva, anche alla generazione della potenza reattiva o swattata.

Se consideriamo il rendimento percentuale di un alternatore trifase,in funzione dell’andamento del valore del fattore di potenza possiamo affermare che a 3/4  del carico massimo presenta i seguenti valori:

Ritornando a considerare un gruppo elettrogeno e facendo riferimento a macchine prodotte secondo i migliori ritrovati della tecnica (gruppi motori diesel - alternatore) si può concludere che il rendimento di un alternatore che alimenta un impianto utilizzatore il quale supponiamo presenti un fattore di potenza (cos j = 0,5), si aggira sull’85%, mentre con fattore di potenza (cos j = 1) sale al 95%. Considerando perciò un consumo di carburante di 300 grammi per chilowattora a cos j = 0,5, a cos j = 0,97 il consumo sarà di 270 grammi, essendo passato il rendimento da 0,85 a 0,95.

Infatti:

Con un risparmio quindi del 10%.

Per calcolare la capacità dei condensatori di rifasamento si procede nel seguente modo:

• φ₁ = angolo di sfasamento rilevato nell'impianto funzionante;
• φ₂ = angolo di sfasamento a cui si vuol far funzionare l'impianto    dopo il rifasamento;
• A = potenza apparente dell’impianto espressa in kVA
• P_t = potenza attiva (totale) dell’impianto espressa in kW;
• Q_t = potenza reattiva (totale) dell’impianto espressa in kvar;
• V_l = tensione nominale di linea;

dati i seguenti valori:

sistema trifase

• A  = 30 kVA
• P_t  = 20 kW
• V_l  = 380 V
• f_n  = 50 Hz

Per comodità di calcolo utilizzeremo i valori delle tangenti per i condensatori

Q_t = P_t (tg φ₁ - tg φ₂)

Usando le tabelle si vede che in corrispondenza del valore di

cos φ₁ = Pt/A= 0,666, φ₁= arcos 0,66= 48,2° ; tg φ₁ = 1,120

cos φ₂ = 0,97, φ₂= arcos 0,97= 14° ; tan φ₂ = 0,251

quindi, applicando la formula data, avremo che la potenza della batteria di condensatori dovrà essere di:

Q_t = P_t (tg φ₁ - tg φ₂)

Q_t= 20 · (1,120 – 0,251) = 20 · 0,869 = 17,38 kvar

Il risultato del calcolo ci dice che per riportare a cos φ = 0,97 il fattore di potenza del carico, occorre inserire una batteria di condensatori che assorbano una potenza reattiva di 17,38 kvar (chilovoltamper-reattivi). La capacità della batteria può essere calcolata, per la tensione d’esercizio è di 380V, moltiplicando il numero dei kvar per 22 ossia   C_t=17,38 · 22= 382 mF.

Dato che il sistema è trifase, la capacità d’ogni condensatore connesso a triangolo è uguale alla capacità della batteria di condensatori diviso tre.

Romeo Bucchi