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IL RIFASAMENTO DEGLI IMPIANTI Il modo più semplice ed economico per risolvere il problema del basso Fattore di Potenza di un impianto è quello di collegare dei condensatori di rifasamento in parallelo ai carichi. I condensatori funzionano come Generatori di Potenza Reattiva e forniscono alla macchina elettrica tutta l’energia reattiva necessaria per sostenere il campo elettromagnetico. In pratica il condensatore ha la proprietà di assorbire una corrente che è in anticipo di 90° rispetto alla tensione e si comporta quindi come un vero generatore di energia reattiva che si trova in opposizione a quella del carico. Questa potenza fornita dal condensatore non viene più prelevata dalla Rete, quindi si riduce sia l’intensità di corrente circolante che lo sfasamento tra tensione e corrente e viene eliminata la penalità sulla fatturazione dell’energia. Dai diagrammi si vede come, ad esempio, un motore che sia utilizzato a cos f0,7 assorbe una corrente superiore del 43% rispetto allo stesso motore rifasato a cosf 1. VANTAGGI DEL RIFASAMENTO In un impianto correttamente rifasato l’Utente paga solo l’energia che effettivamente utilizza. Ad es.: In un impianto con cosfi 0.70 induttivo, soltanto il 70% della potenza fornita dal Trasformatore in cabina viene utilizzata per produrre lavoro utile, mentre il resto serve per produrre l’energia reattiva richiesta dal carico ed in parte dispersa per effetto Joule sotto forma di calore. Con il carico perfettamente rifasato e quindi con l’energia reattiva fornita dai condensatori, il trasformatore può fornire fino al 98% di potenza utile. L’installazione di condensatori fornisce anche molti altri benefici: Fatture di energia elettrica ridotte di importi anche notevoli, tanto che nella maggioranza dei casi il complesso automatico di rifasamento si ripaga in un anno di esercizio, o meno. Riduzione delle perdite di energia per riscaldamento dei cavi elettrici. Maggiore potenzialità dell’impianto. Più disponibilità di potenza e minore riscaldamento da parte del Trasformatore. Riduzione degli interventi intempestivi del Limitatore di corrente che interrompono il ciclo produttivo. COME RIFASARE UN IMPIANTO I Condensatori possono essere installati in qualsiasi punto dell’impianto ove sia presente una macchina elettrica a basso fattore di potenza, ma questa soluzione non è quasi mai conveniente, anche se tecnicamente sarebbe la più corretta. In un impianto elettrico infatti i carichi a basso cosfi possono essere anche centinaia ed ognuno richiederebbe l’installazione di un condensatore di potenza adeguata, con la relativa linea di collegamento, derivazioni, protezioni e organi di sezionamento. Neppure è consentito dalle condizioni di fornitura e dalle norme di sicurezza l’installazione di condensatori fissi, permanentemente collegati in rete, tranne quelli posti sui trasformatori in Cabina, a monte dell’Interruttore Generale di B.T. I condensatori possono essere collegati in rete solo in presenza di carichi da rifasare e questi non devono essere rifasati oltre cosf 1, altrimenti si conseguirebbe una sovracompensazione che produrrebbe gravi squilibri nella rete, quali un pericoloso aumento della tensione di esercizio, aumento della corrente circolante, sovraccarico delle linee e degli organi di distribuzione. Tutte queste problematiche sono risolte con il RIFASAMENTO CENTRALIZZATO, che consiste in una Batteria di condensatori unica per tutto l’impianto, normalmente posizionata a monte di tutti i carichi, a valle dell’Interruttore Generale di B.T. Queste apparecchiature, gestite da sofisticati sistemi a microprocessore, gestiscono la potenza rifasante dei condensatori in numerosi gradini, seguendo l’andamento dei carichi per ottenere, in ogni condizione, una perfetta correzione del Fattore di Potenza. Cessata l’attività dei carichi, le batterie di condensatori vengono tutte disinserite in attesa del nuovo ciclo di lavoro. COME SI CALCOLA IL RIFASAMENTO DI UN IMPIANTO Il cosfi medio dell’impianto da rifasare è un parametro fondamentale per calcolare la potenza dell’apparecchiatura automatica di rifasamento da installare. Il metodo più semplice consiste nel leggere questo valore sulle Fatture di energia elettrica, facendo una media di almeno 4 - 5 mesi. Se questo dato non è disponibile, sarà sufficiente applicare la seguente formula, che consente di trovare il cosfi conoscendo i consumi di Energia Attiva (kWh) e di Energia Reattiva (kvarh) dell’impianto per fornitura in B.T. Questi valori sono sempre riportati sulle Fatture, ma è anche possibile effettuare la lettura dei contatori di energia attiva (E) e di energia reattiva (Qc) rilevando gli incrementi dopo un congruo periodo. Esempio: Energia Attiva 12500 kWh Energia Reattiva 11024 kvar RIFASAMENTO IN PRESENZA DI ARMONICHE Prima di scegliere l’apparecchiatura automatica di rifasamento è necessario cautelarsi nei confronti di un probabile sovraccarico delle batterie di condensatori dovuto alle armoniche. Pertanto è indispensabile eseguire una verifica presso l’utilizzatore per assicurarsi della presenza o meno di carichi distorcenti quali convertitori U.P.S. forni ad arco, motori a velocità variabile, raddrizzatori, trasformatori saturati, ecc. Un’apparecchiatura non adeguatamente dimensionata, installata in impianti con carichi di tale tipo, verrebbe danneggiata e rapidamente messa fuori servizio o completamente distrutta CALCOLO DELLA POTENZA REATTIVA NECESSARIA PER RIFASARE Si tratta di fornire all’impianto una potenza reattiva tale da portare il cos al valore desiderato, senza però che in nessun momento l’energia assorbita dalla Rete sia capacitiva. I dati necessari per un calcolo semplificato, sono i seguenti: Cosf medio - Potenza massima prelevata in kW. Mentre il cos fmedio può essere trovato come spiegato in precedenza, la potenza massima prelevata può essere rilevata dall’indicatore presente sul contatore di energia Attiva “E” o dalla Fattura dell’energia. Consultando la Tabella riportata, si può facilmente calcolare la potenza dei condensatori o dell’Apparecchiatura Automatica necessari per rifasare l’impianto. In corrispondenza dei valori del cosf dell’Impianto da rifasare e del cosf da raggiungere si trova un coefficiente che, moltiplicato per la potenza massima in kW dell’impianto, fornisce la potenza dei condensatori in kvar. Facciamo l'esempio di un Utilizzatore che preleva una certa Potenza, calcolando la Potenza Reattiva necessaria per rifasare ed anche il risparmio che si ottiene con il rifasamento: Potenza prelevata: kW 85 Fattore di Potenza: Cosf 0,76 Energia Attiva consumata: kWh 9.000 Energia Reattiva consumata: kvarh 7.700 Penalità per basso Cosfi: 110,00 (kvarh prelevati tra il 50% ed il 75% ed oltre il 75% dei kWh) Potenza necessaria per rifasare (kW 85x0,53): kvar 45 Penalità stimata annua (110,00x12): 1.332,00 Costo dell'Apparecchiatura richiesta: 1.343,00 (RAM 2800-45-400V) Il calcolo effettuato dimostra come il costo dell'Apparecchiatura viene ammortizzato in un anno. COME SI CALCOLA IL RIFASAMENTO DI UN MOTORE ASINCRONO La potenza dei condensatori non deve superare la potenza reattiva a vuoto del motore, a causa del rischio di fenomeni di autoeccitazione e di risonanza tra il condensatore e l’induttanza della macchina. La potenza reattiva assorbita da un motore dipende da vari fattori, come il carico della macchina, la potenza, la frequenza, la velocità di rotazione, la tensione, ecc. Generalmente, per evitare di avere un fattore di potenza in anticipo, si determina la corrente reattiva del condensatore pari al 90% della corrente a vuoto del motore. Se questo dato non fosse disponibile si potrà rifasare correttamente con un condensatore di potenza pari al 25% della potenza apparente del motore. Le apparecchiature della serie RFM sono state espressamente realizzate per questa specifica applicazione. COME SI CALCOLA IL RIFASAMENTO DI UN TRASFORMATORE La potenza reattiva di un trasformatore, in rapporto alla sua potenza nominale, è molto inferiore a quella di un motore asincrono, perché l'induttanza di un trasformatore è elevata a causa delcircuito magnetico senza traferro. I condensatori hanno lo scopo di rifasare la corrente magnetizzante del trasformatore che serve a creare il campo magnetico necessario per il suo funzionamento. In genere, poiché il condensatore deve compensare unicamente la corrente a vuoto, fortemente svattata, si dovrà utilizzare un condensatore con una corrente pari al 90% della corrente a vuoto del trasformatore. Le apparecchiature della serie RFT sono state realizzate per questa specifica applicazione. RIFASAMENTO DELLE SALDATRICI ELETTRICHE Le saldatrici statiche sono costituite da un trasformatore a forte dispersione di flusso, il cui Fattore di Potenza ha un valore fortemente variabile, generalmente tra Cosfi 0,25 e Cosfi 0,50. Valori così bassi sono da ricondursi alla forte reattanza dei bracci portaelettrodi ed alla distorsione della forma d'onda. Il primario del Trasformatore rimane poi sotto tensione continuamente ed il carico è fortemente variabile: per questa ragione ci si trova in presenza di un trasformatore che generalmente lavora a vuoto oa basso carico, con conseguente fattore di potenza molto basso. Un notevole miglioramento delle condizioni di lavoro di queste macchine si consegue con l'installazione di un condensatore di rifasamento, la cui potenza sarà corrispondente al 30÷40% della potenza apparente della saldatrice Rifasamento Trendfin Srl TECNOLOGIC Viale della repubblica, 8 35010 Limena (Padova) tel 0498848011 fax 0498848143 http://www.tecnologic-pfc.com
