Dispensa I - Università degli Studi di Pavia

G. Pasini Corso di Impianti Elettrici Industriali 1A - Richiami di elettrotecnica p. 55 di 64
Si noti che il valore di tale corrente altro non è se non il valore, nella corrente originale, della componente in
fase con la tensione stessa. La componente in quadratura, (-j6 A), si rivela ovviamente superflua ai fini della
potenza attiva.
Considerando le dissipazioni sulla linea di trasmissione del generatore remoto al carico, utilizzando la
resistenza totale della linea (conduttore di andata + conduttore di ritorno), nei due casi si avrebbe:
P
d
d 0
L
= R
L
2
P = R ⋅ I = R ⋅100
⋅ I
2
0
L
= R
L
⋅64
Come si vede, nel caso di corrente in fase con la tensione le perdite in linea sono decisamente inferiori.
Inoltre, se si considera la c.d.t. dal generatore al carico, tanto maggiore sarà la corrente tanto maggiore sarà
tale c.d.t.. Quindi, se si desidera avere la stessa tensione di 100 V sul carico, nel primo caso il generatore
dovrà erogare una tensione maggiore rispetto al secondo caso, perché maggiore sarà la c.d.t..
Tutto questo evidenzia come la potenza reattiva, pur essendo di per sé non dissipativa, crea una serie di
effetti secondari generalmente fastidiosi.
Si deve quindi cercare di avere il più possibile le correnti dei carichi in fase con le tensioni. Le società di
distribuzione, per ridurre gli effetti di cui sopra (perdite e c.d.t. sulle linee), impongono ai loro utenti (industrie
e attività artigianali) che i carichi abbiano un cosϕ non inferiore a 0.9. Fissare il valore minimo del fattore di
potenza significa fissare il valore massimo del rapporto tra potenza reattiva e potenza attiva:
P = + Acosϕ
Q = ± Asin
ϕ
Q P = ± tan ϕ
[4.115]
Nel caso che il valore del fattore di potenza sia inferiore a 0.9, l'utente è tenuto a pagare una penale per ogni
kvarh (analogo del kWh) di reattivo consumato in più.
Per molti tipi di carichi elettrici (in particolare per i motori elettrici) il valore del fattore di potenza non può
essere deciso liberamente dall'utente o dal costruttore del dispositivo: spesso si presentano fenomeni di tipo
induttivo non eliminabili, che comportano un elevato consumo di reattivo. Nell'esempio di cui sopra la
reattanza induttiva non era voluta: era comunque associata alla resistenza, non eliminabile. Più rari, ma
comunque possibili, specie alle frequenze elevate, i casi in cui siano preponderanti gli effetti capacitivi, con
un cosϕ comunque inferiore al limite previsto.
In tutti questi casi, in cui il reattivo supera i valori previsti, occorre allora modificare il carico, inserendovi altri
elementi circuitali che compensino l'eccesso di assorbimento o di erogazione di reattivo, e cioè portino la
corrente ad essere in fase con la tensione, o almeno ad avere una componente in quadratura più ridotta.
Questa operazione prende il nome di rifasamento. Nel caso in cui il carico sia prevalentemente induttivo,
occorrerà porre, in serie o in parallelo, dei condensatori; nel caso il carico sia prevalentemente capacitivo,
occorrerà porre, in serie o in parallelo, degli induttori. Considereremo solo il primo caso, perché è il più
comune; per l'altro valgono comunque gli stessi discorsi e delle formule duali.
Solitamente i condensatori vengono posti in parallelo sui morsetti del carico. E' possibile anche porli in serie
(come si fa a volte negli Stati Uniti, sulle linee di trasmissione in alta e altissima tensione), ma questo può
creare altri problemi che saranno più chiari in seguito (vedi risonanza); inoltre in parallelo non modificano la
tensione sul carico (se non per il fatto che viene limitata la c.d.t. sulla linea di trasporto), mentre in serie
avrebbero un pesante effetto in tal senso.
La potenza reattiva assorbita da un bipolo capacitivo in parallelo vale allora:
Q C
2
= −ωCV
[4.116]
(in realtà è una potenza reattiva erogata) e prende il nome di potenza di rifasamento.
Se il carico presenta un assorbimento di potenza:
A = P + jQ
[4.117]
L
L
L
si può allora scegliere di arrivare ad un rifasamento completo:
Q
Q
L
L
+ Q
C
= 0
− ωCV
2 =
0
Versione 1.00 - ottobre 2010 A.A. 2010-2011
[4.118]