Genealità Una buona utilizzazione dell enegia elettica non si aggiunge solo col idue od evitae gli spechi (cuae l isolamento degli impianti, impiegae utilizzatoi adatti, etc), ma anche con un azionale utilizzo dell enegia stessa. Un'incidenza notevole, sul costo del kwh è deivante in paticolae da un basso fattoe di potenza indicato con cosφ. Cause di un basso fattoe di potenza Le cause di un basso fattoe di potenza sono esclusivamente da icecasi nella natua del caico. e gli utilizzatoi di un qualsivoglia impianto elettico sono costituiti unicamente da lampade ad incandescenza o esistenze o alti appaecchi che non contengono cicuiti magnetici il fattoe di potenza saà sempe uguale ad. Ma se, come nella stagande maggioanza dei casi, sono pesenti utilizzatoi che ichiedono pe il popio funzionamento la pesenza di campi magnetici, il fattoe di potenza saà sicuamente infeioe all unità. In questi casi, pe ipotae il fattoe di potenza il più possibile vicino all unità, il metodo più economico e semplice che oggi viene utilizzato è il ifasamento dell impianto. Dato il caattee patico di queste pagine non iteniamo oppotuno descivee alti tipi di ifasamento (pe esempio con macchine otanti) se non quello effettuato attaveso l utilizzo di condensatoi che isulta essee di gan lunga il più usato. Peché installae un sistema di ifasamento Il ifasamento degli impianti elettici è l opeazione pincipale pe ottimizzae l utilizzo dell enegia elettica. Tale opeazione consiste nel ipotae il valoe del fattoe di potenza ad un valoe possimo all unità. d esempio, potae il fattoe di potenza medio di funzionamento della ete da 0.7 a 0.9 significa: Ridue i costi di cica il 40% pe le pedite ohmiche nella ete; umentae del 30% la potenzialità degli impianti di poduzione e distibuzione. E infatti noto che gli utilizzatoi di enegia elettica funzionanti in coente altenata (ad eccezione dei caichi puamente esistivi) assobono dalla ete olte l enegia attiva anche un enegia eattiva induttiva, la quale seve a geneae i campi magnetici necessai al funzionamento delle macchine elettiche (motoi asinconi, tasfomatoi, ecc.). Il fattoe di potenza cosϕ P P P + Q appoto ta la potenza attiva ( P ) e la potenza appaente ( ) (somma vettoiale di potenza attiva P* e eattiva Q*) è quindi un indice della qualità di un impianto, poiché tanto più basso è il fattoe di potenza tanto più elevata è la componente eattiva induttiva in appoto a quella attiva. Installando dei condensatoi di potenza o dei sistemi automatici di ifasamento, si può podue, dove è necessaio, l enegia eattiva capacitiva necessaia a compensae quella induttiva. I condensatoi, infatti, assobono una coente sfasata di 80 ispetto a quella eattiva induttiva; le due coenti si sommano algebicamente, pe cui, a monte del punto di installazione del condensatoe, cicoleà una coente eattiva che saà data dalla diffeenza fa quella induttiva e quella capacitiva. Come effettuae il ifasamento Pe effettuae il ifasamento si possono seguie divesi metodi. La soluzione ideale pe compensae la coente eattiva saebbe quella di ifasae ogni utilizzatoe singolamente, ovveo installae un condensatoe di idonea capacità diettamente in deivazione ai suoi mosetti (Rifasamento distibuito). Questa soluzione consente di ottenee il massimo ispamio nella sezione delle conduttue e di utilizzae al meglio la potenza disponibile nell impianto; ma compoteebbe l installazione di tanti condensatoi di piccola potenza quanti sono gli utilizzatoi da ifasae. Petanto non è sicuamente né la più semplice né la più economica da ealizzae; pe i costi legati all installazione, pe i poblemi deivanti dal fatto di dove ispettae ceti gadi di potezione nell ambiente di lavoo e pe poblemi sia d ingombo che di epeibilità legati ai condensatoi (non sempe le potenze dei condensatoi disponibili sul mecato coincidono con le esatte potenze necessaie pe ifasae i singoli utilizzatoi). Questa soluzione è poponibile solo nei gandi impianti o dove vi siano caichi di gande potenza. Un ottima soluzione di compomesso è appesentata dal ifasamento pe guppi di utilizzatoi che consiste nell installae i condensatoi diettamente sui mosetti di quegli utilizzatoi più fequentemente in sevizio e/o con potenze agguadevoli pe poi ifasae i imanenti caichi di quella zona con piccoli impianti automatici. Questa soluzione non è tuttavia sempe attuabile peché diettamente legata alla tipologia dell'impianto, in modo paticolae aziende di idotte dimensioni (atigianato, teziaio, etc.) mal si pestano a questo tipo di soluzione. La soluzione più semplice ed economica consiste dunque nell installae una batteia automatica sulle bae del quado di distibuzione e nel contempo, se necessaio, inseendo dei banchi di condensatoi fissi pe il ifasamento del tasfomatoe, dei motoi asinconi e di eventuali caichi che assobono una notevole potenza eattiva. Gazie all automatismo della batteia è poi possibile inseie la capacità necessaia alle esigenze del caico nel peciso momento in cui necessita (Rifasamento centalizzato). Non possiamo peò talasciae di fa ossevae che questa soluzione ha il gave inconveniente di non alleggeie della coente eattiva tutte le conduttue a valle del punto dove è deivata. In patica il ifasamento così effettuato è vantaggioso unicamente agli effetti economici, non a quelli di miglioamento tecnico dell'impianto. E' tuttavia la soluzione più utilizzata ed economica senz'alto ideale pe aziende di piccole e medie dimensioni. Rifasamento distibuito Rifasamento centalizzato
Dimensionamento del sistema di ifasamento Il calcolo della batteia di condensatoi da installae in un impianto è elativamente semplice: noti il cosφ dell impianto pivo di ifasamento (nelle fattue delle società che eogano enegia il dato è quasi sempe pesente) la potenza necessaia dell impianto (espessa in KW) ed il cosφ che si vuole ottenee (nomalmente si calcola 0,95 induttivo), si icava la potenza eattiva necessaia al aggiungimento del fattoe di potenza voluto. P potenza attiva dell impianto Q L cosφ0 cosφ dell impianto senza ifasamento cosφ cosφ a cui si vuole potae l impianto Qc potenza eattiva del sistema di ifasamento da installae k dati cosφ0 e cosφ si icava dalla tabella seguente φ Q C Q L QL, QL potenza eattiva induttiva pima e dopo l installazione della batteia di condensatoi, potenza appaente pima e dopo il ifasamento Qc P*( tanφ0 tanφ) P*k Equivalentemente, noti : φ 0 P Il consumo di enegia attiva ( kwh ) E E P Calcolo dei KW dell impianto Il numeo di oe di lavoo t t Il consumo di enegia eattiva ( kwa ) ER cosϕ E E R + Calcolo del cosφ dell impianto Il coefficiente k (vedi pagina successiva) È possibile calcolae Qc nel modo indicato: Q c P * k Calcolo della potenza del ifasamento I consumi di enegia attiva ( kwh ), di enegia eattiva ( kwa ) ed i gioni, da cui si deduanno le oe, sono sempe indicati nelle fattue delle società eoganti il sevizio Esempi : CONOCENDO IL COφ DELL IMPINTO Consumo di enegia attiva kwh (iscontabile in fattua) 40.000 E 40000 Numeo dei gioni: 30. - Tale valoe dovà essee moltiplicato pe le oe P KW 00 40 t 40 di lavoo che pesumiamo 8 pe cui avemo 30 x 8 40 h Calcolo dei KW dell impianto cosφ0 dell impianto 0,76 Coefficiente k (vedi tabella pagina successiva) 0,56 intesezione della iga cosφ0 al valoe 0,76, con la colonna cosφ al valoe 0,95 0,56 Q c P* k Q c 00* 0,56 5,6kva Calcolo della potenza del ifasamento CONOCENDO I CONUMI DI ENERGI TTIV E RETTIV DELL IMPINTO Consumo di enegia attiva kwh (iscontabile in fattua) 40.000 E 40000 Numeo dei gioni: 30 - Tale valoe dovà essee moltiplicato pe le oe P KW 00 40 t 40 di lavoo che pesumiamo 8 pe cui avemo 30 x 8 40 h Calcolo dei KW dell impianto Consumo di enegia eattiva kvah (iscontabile in fattua) 03000 cosφ0 dell impianto 0,76 cosϕ E E R + cosϕ 03000 40000 + 0,76 Calcolo cosφ dell impianto cosφ0 ( dell impianto calcolato ) 0,76 Coefficiente k (vedi tabella pagina successiva) 0,56 intesezione della iga cosφ0 al valoe 0,76, con la colonna cosφ al valoe 0,95 0,56 Q c P* k Q c 00* 0,56 5,6kva Calcolo della potenza del ifasamento
3 Coefficiente k pe cui vanno moltiplicati i kw elativi alla potenza attiva consumata pe ottenee i kv necessai pe il ifasamento (cosφ0 è il fattoe di potenza iniziale, cosφ è il fattoe di potenza ottenibile con il ifasamento). Valoe consigliato cosφ finale 0.95. Valoi iniziali Coefficiente k Cosφ* desideato tanφ cosφ 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90 0.9 0.9 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99.00.93.88.83.78.73.69.64.60.56.5.48.44.40.37.33.30.7.3.0.7.4..08.05.0 0.99 0.96 0.94 0.9 0.88 0.86 0.83 0.80 0.78 0.75 0.7 0.70 0.67 0.65 0.6 0.59 0.57 0.54 0.5 0.48 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.5 0.5 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.60 0.6 0.6 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.70 0.7 0.7 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.80 0.8 0.8 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.90.3.58.08.59..067.03 0.980 0.939 0.899 0.860 0.8 0.785 0.749 0.74 0.679 0.646 0.63 0.58 0.549 0.59 0.488 0.459 0.49 0.400 0.37 0.344 0.36 0.89 0.6 0.35 0.09 0.83 0.56 0.30 0.04 0.078 0.05 0.06.337.85.34.86.39.093.049.007 0.965 0.95 0.886 0.848 0.8 0.775 0.740 0.706 0.67 0.639 0.607 0.576 0.545 0.55 0.485 0.456 0.47 0.398 0.370 0.343 0.36 0.89 0.6 0.35 0.09 0.83 0.57 0.3 0.05 0.079 0.053 0.06.364.3.6..65.0.076.033 0.99 0.95 0.93 0.875 0.838 0.80 0.767 0.73 0.699 0.666 0.634 0.60 0.57 0.54 0.5 0.48 0.453 0.45 0.397 0.370 0.34 0.35 0.88 0.6 0.36 0.09 0.83 0.57 0.3 0.05 0.079 0.053 0.07.39.338.88.39.9.47.03.060.09 0.979 0.940 0.90 0.865 0.89 0.794 0.759 0.76 0.693 0.66 0.69 0.599 0.568 0.539 0.509 0.480 0.45 0.44 0.396 0.369 0.34 0.35 0.89 0.63 0.36 0.0 0.84 0.58 0.3 0.06 0.080 0.054 0.07.48.366.35.67.0.74.30.088.06.006 0.967 0.99 0.89 0.856 0.8 0.797 0.753 0.70 0.688 0.657 0.66 0.596 0.566 0.537 0.508 0.480 0.45 0.44 0.397 0.370 0.343 0.36 0.90 0.64 0.38 0. 0.86 0.60 0.34 0.07 0.08 0.054 0.07.446.394.343.95.48.0.58.6.074.034 0.995 0.957 0.90 0.884 0.849 0.85 0.78 0.748 0.76 0.685 0.654 0.64 0.594 0.565 0.536 0.508 0.480 0.45 0.45 0.398 0.37 0.344 0.38 0.9 0.66 0.40 0.4 0.88 0.6 0.35 0.90 0.08 0.055 0.08.475.4.37.33.76.3.87.44.03.063.04 0.986 0.949 0.93 0.878 0.843 0.80 0.777 0.745 0.74 0.683 0.65 0.63 0.593 0.565 0.536 0.508 0.48 0.453 0.46 0.400 0.373 0.347 0.30 0.94 0.68 0.4 0.6 0.90 0.64 0.38 0. 0.084 0.057 0.09.504.45.40.353.306.6.7.74.33.09.053.05 0.979 0.94 0.907 0.873 0.839 0.807 0.775 0.743 0.7 0.68 0.65 0.63 0.594 0.566 0.538 0.50 0.483 0.456 0.49 0.403 0.376 0.350 0.34 0.98 0.7 0.46 0.0 0.94 0.67 0.4 0.4 0.086 0.058.535.483.43.384.337.9.47.05.63.3.084.046.009 0.973 0.938 0.904 0.870 0.837 0.805 0.774 0.743 0.73 0.683 0.654 0.65 0.597 0.569 0.54 0.54 0.487 0.460 0.433 0.407 0.38 0.355 0.39 0.303 0.77 0.5 0.5 0.98 0.7 0.45 0.7 0.089.567.55.465.46.369.34.80.37.96.56.6.079.04.006 0.970 0.936 0.903 0.870 0.838 0.806 0.775 0.745 0.75 0.686 0.657 0.69 0.60 0.573 0.546 0.59 0.49 0.466 0.439 0.43 0.387 0.36 0.335 0.309 0.83 0.57 0.30 0.04 0.77 0.49 0..60.549.499.450.403.358.34.7.30.90.5.3.076.040.005 0.970 0.937 0.904 0.87 0.840 0.80 0.779 0.750 0.70 0.69 0.663 0.635 0.608 0.580 0.553 0.56 0.500 0.474 0.447 0.4 0.395 0.369 0.343 0.37 0.9 0.65 0.38 0. 0.84 0.56.639.586.536.487.440.395.35.308.67.7.88.50.3.077.04.007 0.974 0.94 0.909 0.877 0.847 0.86 0.787 0.757 0.79 0.700 0.67 0.645 0.67 0.590 0.563 0.537 0.5 0.484 0.458 0.43 0.406 0.380 0.354 0.38 0.30 0.75 0.48 0. 0.93.680.67.577.58.48.436.39.349.308.68.9.9.54.8.083.048.05 0.98 0.950 0.99 0.888 0.857 0.88 0.798 0.770 0.74 0.73 0.686 0.658 0.63 0.605 0.578 0.55 0.55 0.499 0.473 0.447 0.4 0.395 0.369 0.343 0.36 0.89 0.6 0.34.77.675.65.576.59.484.440.397.356.35.76.38.0.65.30.096.06.030 0.998 0.966 0.935 0.905 0.875 0.846 0.87 0.789 0.76 0.733 0.706 0.679 0.65 0.66 0.599 0.573 0.547 0.5 0.495 0.469 0.443 0.47 0.390 0.364 0.337 0.309 0.8.788.736.685.637.590.544.500.458.46.376.337.99.6.6.9.57.3.090.058.07 0.996 0.966 0.936 0.907 0.878 0.849 0.8 0.794 0.766 0.739 0.73 0.686 0.660 0.634 0.608 0.58 0.556 0.530 0.503 0.477 0.45 0.44 0.397 0.370 0.34.930.878.88.779.73.687.643.600.559.58.479.44.405.368.333.99.65.33.0.69.38.08.078.049.00 0.99 0.964 0.936 0.909 0.88 0.855 0.89 0.80 0.776 0.750 0.74 0.698 0.67 0.646 0.60 0.593 0.567 0.540 0.5 0.484 Rifasamento dei tasfomatoi MT/BT E sempe consigliabile ifasae i tasfomatoi MT/BT con un ifasamento fisso, in quanto assobono potenza eattiva anche quando funzionano a vuoto (ad es. duante la notte), che dovà essee compensata. Il calcolo esatto della potenza capacitiva necessaia può essee ealizzato utilizzando la seguente fomula: Q I 0 %*( P n /00 ) I0 coente a vuoto (fonita dal costuttoe dei tasfomatoi) Pn potenza nominale del tasfomatoe. In altenativa non disponendo dei dati ichiesti può essee utilizzata la tabella di seguito indicata, diffeenziata pe tipologia di tasfomatoe con caatteistica di pedita NORMLI. Potenza Tasfomatoi in olio Tasfomatoi in esina Potenza Tasfomatoi in olio Tasfomatoi in esina (kv) (kv) Q a vuoto Q a caico Q a vuoto Q a caico Q a vuoto Q a caico Q a vuoto Q a caico 00.5 7,5 3.0 8.5 800 0.5 63.0 5.5 60. 60 4,0 0,5 3.6.5 000.0 78..5 75.0 00 5.5,5 4.5 6.5 50 5.5 95.0 5.5 9. 50 6.5 5,0 5. 0.5 600 7.5 0.0 0. 8.5 35 8.5 9, 7.0 5.0 000 3.5 50,5 3.5 45.0 400 9.5.5 8.5 3.0 500 33.5 85.5 8.5 75.0 500 0.5 3,0 0.5 38.5 3000 35. 0.0 3. 86.0 630.5 38,0 9.0 47.5
4 Rifasamento dei motoe tifase: 30/400 V Uno dei caichi che si inconta più fequentemente è il motoe asincono tifase. La tabella seguente ipota la potenza in kva necessaia nel caso di motoe a gabbia. Pe motoi con otoe avvolto si consiglia una maggioazione del 5%. La tabella fonisce, a titolo indicativo, i valoi della potenza delle batteie di condensatoi da installae in funzione della potenza dei motoi. Potenza nominale Velocità di otazione (g/min.) (kw) (Cv) 3000 500 000 750 30 6 8 9 0 30 40 7.5 0.5 37 50 5 9 9 75 00 7 5 8 0 50 35 4 45 50 47 00 35 4 44 5 84 50 40 50 55 60 50 340 5 57 63 7 80 385 60 65 70 80 355 48 70 85 95 0 400 544 85 90 00 6 450 60 95 00 5 5 CONDENTORI DI RIFMENTO E oppotuno conoscee le caatteistiche e le gandezze di seguito definite: Potezione e sicuezza Tutti i condensatoi devono essee costuiti con mateiali confomemente alle nome EN 6083-/. Inolte, devono essee coedati del dispositivo di sicuezza a sovapessione, il quale ha la funzione di inteompee il coto cicuito quando, alla fine della sua vita, il condensatoe non può più autoigeneasi. Tale dispositivo sfutta la pessione che si sviluppa intenamente con il deteioamento del film (causato dal suiscaldamento dovuto al coto cicuito) pe inteompee i collegamenti del teminale. Potenza nominale (Qn): E la potenza eattiva eogata dal condensatoe quando ai suoi teminali vengono applicate la tensione e la fequenza nominale. Capacità nominale (Cn): E il valoe che pemette di eogae la potenza nominale, applicando ai teminali del condensatoe la tensione e la fequenza nominale. Coente nominale (In): E il valoe efficace della coente altenata che cicola nel condensatoe quando (alla capacità nominale) ai suoi teminali sono applicate la tensione e la fequenza nominale. Massima coente E la massima coente a cui i condensatoi possono funzionae pemanentemente (secondo quanto pescitto dalle nome EN 6083-/), e coisponde ad un valoe efficace pai ad,3 volte il valoe di coente alla tensione e fequenza nominali (escluso i tansitoi). Tuttavia in consideazione di più fattoi (tolleanza di capacità, l effetto combinato di amoniche) la massima coente può aivae a,5 In. tale valoe dovanno essee dimensionati: la linea di alimentazione, i dispositivi di comando e di potezione. Massima coente di picco all insezione Quando i condensatoi vengono inseiti nel cicuito e specialmente quando una batteia di condensatoi viene inseita in paallelo ad alte già enegizzate si veificano sovacoenti tansitoie di ampiezza e fequenza elevate. Il valoe di picco delle sovacoenti causate da opeazioni di manova deve essee limitato al valoe massimo di 00 In (valoe di cesta del pimo ciclo). E quindi necessaio idue le sovacoenti tansitoie a valoi ammissibili sia pe il condensatoe che pe il contattoe utilizzato inseendo i condensatoi attaveso oppotuni dispositivi (esistenze o induttanze).
5 Tensione nominale (Un): E il valoe massimo efficace della tensione altenata sinusoidale pe la quale il condensatoe è stato pogettato ed alla quale sono ifeite le tensioni di pova. I condensatoi sono ealizzati in confomità a quanto pescitto dalle nome EN 6083-/ che ne egolamentano la costuzione, le pove, l installazione e l impiego. La tensione di esecizio pe gaantie condizioni di sicuezza non deve supeae quella nominale, sono ammesse, in condizioni paticolai sovatensioni nei limiti indicati nella tabella seguente. ovatensione ammessa Duata massima Un Continua, Un 8h ogni 4h,5 Un 30min. ogni 4h,0 Un 5 min. ( max. 00 volte in tutta la vita ),30 Un min. ( max. 00 volte in tutta la vita ) Nella tabella successiva sono iepilogati i valoi massimi delle sovatensioni applicabili ai condensatoi : Tensione Tensione nelle 4 oe in tutta la vita ( max. 00 volte ) nominale pemanente pe 8 oe 30 minuti 5 minuti minuto 45 45 457 477 498 540 440 440 484 506 58 57 465 465 5 535 558 605 55 55 578 604 630 683 Di solito quando sono pesenti condizioni di sovaccaico duante il funzionamento, ad esempio in pesenza di caico amonico o di tensione nomalmente maggioi della nominale, vengono utilizzati condensatoi sovadimensionati in tensione, ovveo la cui tensione nominale sia maggioe di quella di esecizio. In questo caso la potenza esa alla tensione di esecizio isulteà infeioe ispetto a quella di nominale. Petanto è oppotuno quando si effettua il dimensionamento valutae sempe la iduzione subita dalla potenza esa sulla base del appoto fa tensione di esecizio e tensione nominale dei condensatoi. Q esa Q n U * U e n Ue Tensione di esecizio Un Tensione del condensatoe Qn Potenza del condensatoe a Un Q Potenza esa a Ue. fianco è ipotato, a titolo di esempio, la potenza esa da un condensatoe da 0 kva installato su ete a 400 V avente tensione nominale di: 45, 465 e 55 V. Ue ( V ) 400 Qn ( kv ) 0 Un ( V ) 45 465 55 Q ( kv ) 9,3 7,4 5,8 Tensione esidua ll atto della disinsezione dei condensatoi dalla ete, è il valoe di tensione che imane, ai capi del medesimo. Pe questo motivo tutti i condensatoi devono essee dotati di dispositivi di scaica, atti a idue la tensione esidua ad un valoe di 75 V dopo cica 3 minuti. E impotante inolte che i egolatoi di ifasamento, abbiano tempi di inteveto adeguati, poiché non è possibile enegizzae i condensatoi se ai loo capi è pesente una tensione esidua maggioe del 0%. Tempeatua La tempeatua di esecizio è uno dei paameti fondamentali pe il buon funzionamento delle appaecchiatue di ifasamento, che influenza in modo paticolae la vita dei condensatoi. L'appaecchiatua di ifasamento deve essee ubicata in locali che pemettano un facile scambio d'aia fa inteno ed esteno pe facilitae il affeddamento, evitando che la stessa sia vicina ad alte fonti di caloe. E quindi oppotuno che siano peviste delle alettatue di ventilazione nella capenteia che consentano un facile scambio di aia ta inteno ed esteno. Quando invece il gado di potezione dell amadio non consenta questo scambio, è necessaio pevedee degli spazi inteni molto più ampi e povvedee al affeddamento con oppotuni ventilatoi. In linea di massima la tempeatua dell aia di affeddamento (E la tempeatua dell aia di affeddamento misuata nel punto più caldo del banco di condensatoi, alle condizioni di egime, a metà fa due condensatoi o sulla supeficie di uno di essi) all inteno della capenteia non deve diffeie di più di 5 C ispetto a quella dell aia estena al quado.
6 Categoia di tempeatua dell aia ambiente: E la gamma di tempeatua dell aia di affeddamento, nell ambito della quale il condensatoe è pogettato pe funzionae. econdo la noma sono peviste 4 categoie appesentate da un numeo ed una lettea o da due numei come nella tabella seguente: Tempeatua dell aia ambiente Categoia Valoe medio più alto in un peiodo di: Max 4 h anno -5/ -5 + 40 C 40 30 0-5/B -5 + 45 C 45 35 5-5/C -5 + 50 C 50 40 30-5/D -5 + 55 C 55 45 35 Il pimo numeo appesenta la tempeatua minima dell aia di affeddamento alla quale il condensatoe può essee enegizzato. La lettea o il secondo numeo appesentano il limite supeioe della gamma di tempeatua e pecisamente il valoe max indicato in tabella. I condensatoi si dividono nelle seguenti tipologie : TIPO sovacoente max. Tensioni standad tandad Life Condensatoi monofase isolati in esina,3 In 30-45 - 465-55 Condensatoi monofase isolati in esina.5 In 400-45 - 440-55 - 690 Long Life Condensatoi monofase isolati in esina 3 In 400-440 - 55-690 Condensatoi tifase isolati in gas In 400-45 - 440-55 - 690 I condensatoi sono ealizzati in polipopilene metallizzato. Gli elementi capacitivi sono costuiti avvolgendo due film di polipopilene sui quali viene depositato, su un lato, pe evapoazione e sottovuoto, un sottile stato di metallo (zinco - alluminio). u ambedue l estemità dell avvolgimento viene applicato uno stato di zinco spuzzato. Il cilindo cosi ottenuto è alloggiato nella cassa dove si intoduce una esina poliuetanica viscosa che fonisce all avvolgimento un ottima stabilità. 3 In eie di condensatoi di gande qualità ove siano ichieste condizioni di funzionamento molto gavose, con caatteistiche di duata e di affidabilità molto supeioi a quelli dei nomali condensatoi in polipopilene metallizzato. La paticolae costuzione delle unità consente la totale eliminazione di aia fa le amatue, esponsabile dell invecchiamento del condensatoe, assicuando lunga vita al dielettico e di conseguenza al condensatoe. Le unità sono inseite in cilindi di alluminio completi di dispositivo di sicuezza a sovapessione. La seie 3 In è paticolamente adatta pe funzionamento in pesenza di amoniche. Isolamento in gas diffeenza degli alti condensatoi, dove l isolamento è ottenuto con oli biodegadabili o con esine vegetali, nei condensatoi della seie GC l isolamento è ottenuto con iempimento in gas inete (zoto). I condensatoi GC sono condensatoi a secco (ecologici), estemamente obusti (nonostante il peso idotto) e paticolamente adatti pe applicazioni di elevata potenza. E impotante, inolte, sottolineae che questi condensatoi, gazie alle caatteistiche ignifughe della ealizzazione a secco, a diffeenza di quelli impegnati in olio o in esina sintetica, non alimentano la combustione in caso di incendio; ciò costituisce un ulteioe notevole vantaggio pe l utente.
7 Molteplici ed impotanti sono i vantaggi offeti, i quali sono iassunti nella tabella seguente: Tecnologia a secco autoigeneante Pocesso ottimizzato Estema affidabilità e notevole esistenza ai picchi di coente Pedite idotte gazie alla speciale metallizzazione Zn / l istema di sicuezza a tiplice idondanza ssenza di sostanze tossiche Funzionamento pe lunghi peiodi senza vaiazioni significative di capacità, classe di tempeatua elevata: -5/D (Tu max 55 C), peso limitato e conseguente possibilità di montaggio in qualsiasi posizione (anche oizzontale) Pe ottenee una lunga duata t BD >00000 oe Coenti di insezione > 00 In; sono ammessi il collegamento in paallelo dei condensatoi e l impiego di contattoi standad Classe di tempeatua -5/D secondo IEC83- e potenze nominali pesonalizzate Costuzione a secco autoigeneazione fusibile a stappo pe sovappessione maltimento senza paticolai poblemi, ossia impiego ecologico Caatteistiche tecniche,3 In esina.5 In esina (long life) In gas (long life) 3 In esina (long life) Fequenza nominale 50Hz ( 60 Hz a ichiesta ) Tolleanza sulla capacità - 5 + 5 % Pedite dielettiche < 0,4 W / kva < 0, W / kva Classe di tempeatua ambiente - 5 C / D Tempeatua massima 45 C 65 C Tensione nominale 30 45 465 55 Vac 400 45 440 55 690 Vac 400 440 55 690 Vac ovacoente massima,3 ln.5 ln In 3 ln Tensione di pova fa teminali Un / sec. Tensione di pova fa teminali e custodia 3000 Vac / 0 sec. Gado di potezione IP 00 IP 00 IP 0 IP00 Vita attesa 40000 h (5 / D) 0000 h (5 / D) 0000 h (5 / D) 60000 h (5 / C) 30000 h (5 / C) 30000 h (5 / C) Resistenze di scaica compese compese a ichiesta compese Installazione intena evizio continuo Isolamento Resina Resina Gas Resina Esecuzione monofase monofase tifase monofase Nome di ifeimento EN 6083- EN 6083- / UL tandad No. 80 30000 h (5 / D) 50000 h (5 / C) Condensatoi tifase isolati in gas Condensatoi monofase isolati in esina
8 L effetto delle amoniche negli impianti elettici Le amoniche sono fenomeni nelle eti elettiche che deteminano sovaccaichi sui condensatoi e che vengono amplificate dai condensatoi stessi con gavi danni sull appaecchiatua di ifasamento e con ipecussioni nocive sopattutto su contolli di tipo elettonico. Con l utilizzo sempe più fequente di semiconduttoi il poblema della geneazione di amoniche diventa sempe più impotante e più ilevante nel dimensionamento dell impianto di ifasamento. i definisce amonica una delle componenti ottenute dalla scomposizione nella seie di Fouie di un onda peiodica, la quale può essee sempe scomposta in una seie di funzioni sinusoidali. i definisce odine di un amonica il appoto ta la fequenza di un amonica e la fequenza fondamentale dell onda peiodica consideata. Nel caso di un onda con andamento pefettamente sinusoidale (come dovebbe essee la tensione fonita dagli enti distibutoi), isulta pesente solo l amonica fondamentale di odine, che in Euopa ha fequenza pai a 50 Hz. La somma della fondamentale e delle amoniche di odine supeioe è quindi un onda peiodica, ma non sinusoidale (foma d onda distota). pplicando una tensione sinusoidale ad un caico, la coente cicolante isulta essee sinusoidale solo in pesenza di caichi con caatteistiche lineai. Molteplici, invece, sono gli utilizzatoi con caichi non lineai che concoono alla ceazione di elevate distosioni nella foma d onda della coente cicolante (convetitoi, azionamenti DC, addizzatoi, invete, caica batteie, celle elettolitiche, saldatici, alimentatoi tipo switching, ecc.) e che tovano lago uso nelle industie (laminatoi, tafileie, lavoazione della plastica, catiee, ecc.) dove in geneale sono indispensabili movimentazioni di tipo contollato. In questi casi l andamento della coente non saà pefettamente sinusoidale, e una scomposizione secondo Fouie dell onda pesenteebbe un numeo di amoniche tanto più elevato (in numeo e ampiezza) quanto più è distota la foma d onda della coente. Una coente non sinusoidale povoca in ete cadute di tensione distote, così che anche la tensione in un punto della ete diventa distota. Infatti, la tensione di linea è data dalla tensione fonita dal tasfomatoe MT/BT, meno la caduta di tensione distota. La distosione della tensione cesce dunque all aumentae della distanza dal tasfomatoe e con l impedenza di linea. Inolte, una tensione distota povoca la pesenza di amoniche anche su caichi lineai. In geneale, la distosione in un punto della ete elettica saà tanto minoe quanto maggioe è la coente (potenza) di cto-cto in quel punto. Il paameto utilizzato pe deteminae il livello di distosione amonica pesente in una ete elettica è il THD% (Total Hamonic Distosion), definito come: THD% k I I k Dove : I è il valoe efficace della fondamentale Ik sono i valoi efficaci delle amoniche di odine k. La pesenza di amoniche di coente nell impianto è petanto indice di una distosione (ispetto alla sinusoidale) della foma d onda della coente stessa. Ciò compota l aumento delle pedite pe effetto Joule ed effetto pelle nei cavi, l aumento delle pedite pe isteesi e pe coenti paassite nel feo dei tasfomatoi e dei motoi. Inolte, come già sottolineato, anche la tensione nella ete potebbe essee soggetta a distosioni a causa delle impedenze equivalenti dei cavi. Con l insezione di condensatoi di ifasamento in ete, si cea una condizione di isonanza paallelo ta: la capacità equivalente dei condensatoi e l induttanza equivalente dell impianto (che solitamente si può appossimae con l induttanza equivalente del tasfomatoe) in coispondenza della fequenza di isonanza f. f f * cc Q Dove : cc la potenza di coto cicuito dell impianto,espessa in kv, Q la potenza eattiva installata espessa in kva f la fequenza della ete f la fequenza di isonanza paallelo La potenza di coto cicuito cc dell impianto (la quale è funzione dell impedenza equivalente dell impianto alla fequenza fondamentale) può essee appossimata dalla potenza di coto cicuito del tasfomatoe MT/BT, che, indicata con cct, è data da: cct *00 V % cc Dove : è la potenza nominale del tasfomatoe (espessa in kv) Vcc% è la tensione di coto cicuito % del tasfomatoe Qualoa un livello di amonica pesente nell impianto coincida con la Fequenza di Risonanza, si avà, pe effetto della isonanza paallelo, un fote aumento di coente sui condensatoi tale da pegiudicane il loo coetto funzionamento. In tutti questi casi, pe consentie il nomale funzionamento dei condensatoi vengono poste in seie agli stessi oppotune eattanze di sbaamento che fomeanno un filto caatteizzato da un valoe di fequenza popio, infeioe a quello delle amoniche pesenti in ete, ifasando cosi l impianto e scongiuando il peicolo di isonanze paallelo.
9 celta del tipo di impianto di ifasamento Pe pocedee quindi alla scelta della tipologia dell appaecchiatua di ifasamento da installae (condensatoi, ifasamento fisso o automatico) è sicuamente consigliabile quantificae, in KW, la potenza complessiva delle utenze che si suppone possa geneae fenomeni di tipo amonico e compaala con la potenza dell impianto, pe stabilie la giusta appaecchiatua da installae. La tabella sotto, espime una indicazione del sistema di ifasamento che genealmente viene adottato nelle condizioni più fequenti: impianti elettici con - tensione di ete 400V 50 Hz - caichi distocenti con spetto composto da amoniche di 5, 7, e 3 odine. Qualoa non si conoscano i valoi del THD in ete, questo può essee stimato facendo il appoto ta la potenza appaente dei caichi distocenti ( C ) e la potenza appaente totale dell impianto ( NC ) [olitamente è data dalla somma di tutte le potenze dei caichi che sono alimentati dal tasfomatoe MT/BT], e moltiplicandolo pe il coefficiente 85. C THD % 85 NC Esempio : Potenza appaente caichi distocenti ( Potenza appaente totale dell impianto ( C ) 5 KV NC ) 350 KV THD 5 85 30,3% 350 Nell esempio sopa descitto si opteà pe un ifasamento con condensatoi standad ( 400 45 V ) THDR < 5% THDc < 40% THDR < 0% THDc < 70% THDR < 5% THDc < 80% THDR 5% Condensatoi Condensatoi Condensatoi Condensatoi ed appaecchiatue con 45 / 450 V - In,3 45 / 440 V - In,5 /,0 45 / 450 V - In 3 eattanze di filto THD ( TOTL HRMONIC DITORION ) totale caico amonico massimo di ete. THDC ( TOTL HRMONIC DITORION C ) totale caico amonico massimo sui condensatoi. (Il paameto THDC% appesenta il valoe di distosione amonica coispondente ad una coente efficace pai a,3 volte la coente nominale dei condensatoi). Nella patica quando si hanno caichi distocenti di potenza complessiva supeioe al 0-5% della potenza appaente disponibile, è sempe auspicabile l utilizzo di appaecchiatue di ifasamento dotate di eattanze di blocco, pe contenee e non amplificae le coenti amoniche pesenti nell impianto. E consigliabile inolte veificae sempe che non vi siano amoniche significative in possimità della fequenza di isonanza paallelo ta la capacità equivalente dei condensatoi e l induttanza equivalente dell impianto. Tuttavia, anche nel caso in cui le amoniche pesenti siano infeioi ai valoi indicati in tabella, devono essee pese tutte le pecauzioni pe evitae isonanze ed è consigliabile usae condensatoi a tensione più alta di quella d esecizio, qualoa si decida di ifasae facendo uso dei soli condensatoi (senza le eattanze); in tal caso non saà mai evitato l incemento del contenuto amonico dovuto popio all enegizzazione dei condensatoi. Petanto ifasae in pesenza di amoniche senza usae nessun accogimento è sempe sconsigliabile; è invece consigliabile una pecisa misua peventiva pe veificae la natua dell impianto ed i eali contenuti amonici pe pote scegliee il ifasamento più idoneo. Esempio: upposti noti i dati dell impianto: i calcola, innanzitutto, il valoe della batteia di condensatoi da installae: 800 kv (potenza appaente del tasfomatoe MT/BT) Vcc% 8 (tensione di cto-cto % del tasfomatote MT/BT) P 450 kw (potenza attiva totale dei caichi alimentati dal tasfomatoe MT/BT) Cosφ0 0.7 (fattoe di potenza iniziale dell impianto) C 300 kv (potenza appaente dei caichi distocenti pesenti nell impianto) NC 650 kv (potenza appaente totale dell impianto). i vuole innalzae il fattoe di potenza dell impianto a 0.95. Q C k * P 0.69* 450 30 kvr La potenza di cto-cto CC dell impianto è data, come pecedentemente detto, da quella del tasfomatoe MT/BT: V 800 % *00 *00 8 CC cc 0000 kv La fequenza di isonanza saà pai a CC 0000 f f * 50 * 84Hz Q 30 Dai dati ottenuti si evince che è consigliabile dotae le batteie di condensatoi di eattoi di blocco (accodando la fequenza in modo che isulti sufficientemente al di sotto di quella di 5 a amonica). i calcola infine il THD%: C THD % *85 39.3% NC