Valori tipici Fattore di potenza

Valori tipici Fattore potenza

Valori tipici Fattore di potenza

Valori tipici del Fattore di potenza (cosen φ)

Questa guida realizzata da Itieffe, è una risorsa fondamentale per chiunque lavori nella progettazione, analisi o gestione di sistemi elettrici ed energetici.

Il fattore di potenza è un concetto chiave nell’ingegneria elettrica, e comprenderlo è essenziale per garantire l’efficienza, la stabilità e la qualità dell’energia elettrica utilizzata in molte applicazioni.

Il fattore di potenza misura quanto efficacemente un sistema elettrico trasferisce energia attiva (utile) rispetto all’energia apparente (che include sia energia attiva che reattiva).

Un fattore di potenza basso può portare a perdite energetiche, inefficienze nell’uso dell’energia elettrica e sovraccarichi nelle reti elettriche.

Al contrario, un alto fattore di potenza indica un utilizzo più efficiente dell’energia elettrica.

In questa guida, esamineremo vari valori tipici del fattore di potenza per diverse apparecchiature e sistemi elettrici ed elettronici.

Forniremo una panoramica dettagliata dei fattori di potenza comunemente riscontrati in vari contesti, come motori elettrici, dispositivi elettronici, attrezzature industriali e sistemi di alimentazione.

Questi valori tipici del fattore di potenza sono una risorsa preziosa per ingegneri, tecnici e operatori di sistemi elettrici, poiché permettono di fare stime accurate sul consumo energetico, identificare potenziali inefficienze e pianificare strategie per migliorare l’efficienza energetica.

Comprendere il fattore di potenza è cruciale per garantire il corretto funzionamento degli impianti elettrici, ridurre i costi energetici e promuovere un’efficienza energetica complessiva.

Questa guida vi fornirà conoscenze pratiche e una chiara visione dei fattori di potenza tipici, aiutandovi a prendere decisioni informate nella gestione dell’energia elettrica.

Valori tipici Fattore di potenza

Il fattore di potenza (cos φ) di un carico elettrico è definito come il coseno dell’angolo di sfasamento φ fra la tensione V e la corrente I di alimentazione del carico stesso in un sistema elettrico in corrente alternata.

In un sistema elettrico con un carico puramente resistivo lo sfasamento è nullo (cos φ = 1).

 Questa è la situazione ideale: la potenza apparente VA corrisponde alla potenza attiva W e la potenza reattiva VAR è nulla.

In un sistema di tipo induttivo (motore elettrico, lampada fluorescente, etc.) con il cos φ inferiore ad 1, la potenza reattiva (parassitaria) non è nulla. Nel caso raggiunga valori elevati, bisogna tenere in considerazione la possibilità di procedere a un opportuno rifasamento del sistema (i fornitori di energia elettrica fanno pagare dei costi aggiuntivi ai clienti di utenze industriali o commerciali che abbiano un fattore di potenza al di sotto di un certo limite – solitamente 0,9, poiché ciò influenza l’efficienza delle linee di trasmissione – da considerare che con cos φ = 0,7, le perdite nel circuito risulterebbero quasi raddoppiate, dato che esse sono proporzionali al quadrato della corrente).

Inoltre, tutti i componenti del sistema (generatori, cavi, trasformatori) dovrebbero essere di dimensioni maggiorate per trasportare la maggior corrente necessaria, con un ovvio aggravio dei costi.    

Il fattore di potenza si misura con uno strumento denominato “Cosfimetro”.

Valori tipici Fattore di potenza
Cosfimetro

Valori tipici Fattore potenza

Differenza fra potenza Attiva, Reattiva e Apparente:

Attiva (reale): è quella realmente consumata da un carico – si indica con W;

Reattiva: essendo un’energia di scambio fra la linea di alimentazione ed il carico induttivo, non dà consumi – si indica con VAR;

Apparente: è, la somma (in quadratura) tra la potenza attiva e quella reattiva – si indica con VA.

Nei circuiti puramente resistivi con particolari utilizzatori (lampadine a incandescenza, scaldacqua, forni, ecc.), la potenza apparente assorbita è tutta potenza attiva (cos φ = 1).

Nei circuiti con utilizzatori che hanno al loro interno avvolgimenti atti a creare campi magnetici variabili (motori, saldatrici, alimentatori lampade fluorescenti, trasformatori, ecc.), parte della potenza assorbita non è impiegata come potenza attiva W ma come potenza reattiva VAR (cos φ < 1).  

Valori tipici Fattore di potenza
Triangolo delle potenze

W – potenza attiva

VAR – potenza reattiva

VA – potenza apparente

φ – angolo di sfasamento

Come correggere il fattore di potenza (cos φ tendente a 1)

Il fattore di potenza (cos φ) di carichi lineari può essere corretto attraverso una rete passiva di capacitori (condensatori di rifasamento) in modo da avere un valore il più possibile prossimo a 1, condizione necessaria ad indicare che tutta l’energia fornita dalla sorgente è consumata dal carico.

Per correggere il fattore di potenza (rifasare il sistema), è necessario fornire energia reattiva di segno opposto (aggiungendo condensatori che azzerano gli effetti induttivi o capacitivi del carico).

I dispositivi per la correzione del fattore di potenza (rifasatori) possono essere collocati in una postazione centralizzata dell’impianto elettrico, sparsi lungo di esso, o inseriti all’interno dei singoli carichi induttivi. 

Valori tipici Fattore di potenza
Rifasatore

Valori tipici del Fattore di potenza (cos φ)

Il fattore di potenza (cos φ) misura un fenomeno che si manifesta quando i carichi non sono puramente resistivi (come una lampada o una stufa) ma includono avvolgimenti elettrici o condensatori.

Tali carichi immagazzinano l’energia sotto forma di campo magnetico (nel caso siano avvolgimenti di filo) o di campo elettrico (per i condensatori) e la restituiscono ciclicamente ad ogni semionda alla rete, senza realmente “consumarla”.

Una parte della corrente quindi transita “avanti e indietro”, può essere misurata, ma non contribuisce realmente al consumo vero in Watt (Potenza Attiva W).

Ecco perché il consumo vero è sempre inferiore al valore in V.A. (Potenza apparente VA).

Si manifesta uno sfasamento tra tensione e corrente che viene espresso da un valore detto cos φ (coseno trigonometrico dell’angolo tra i vettori di tensione e corrente, chiamato con la lettera greca φ).

Il cos φ o fattore di potenza può variare tra 0 e 1.
La potenza attiva (W) è espressa in Watt ed è uguale a:

Potenza Attiva (W) = Potenza Apparente (VA) x fattore di potenza (cos φ) – W = VA x cos φ – dove V e A sono rispettivamente i Volt e gli Ampere

Valori tipici

Apparecchiature

Fattore di potenza cos φ

Motore asincrono con fattore di carico a 0% 0,17
Motore asincrono con fattore di carico a 25% 0,55
Motore asincrono con fattore di carico a 50% 0,73
Motore asincrono con fattore di carico a 75% 0,8
Motore asincrono con fattore di carico a 100% 0,85
Lampade ad incandescenza 1
Lampade fluorescenti non rifasate 0,5
Lampade fluorescenti rifasate 0,93
Lampada a scarica 0,4 – 0,6
Forni a resistenza 1
Forni ad induzione 0,85
Forni a perdite dielettriche 0,85
Saldatrice a punti 0,8 – 0,9
Saldatura ad arco alimentata da gruppo statico monofase 0,5
Saldatura ad arco alimentata da gruppo rotante 0,7 – 0,9
Saldatura arco alimentata da gruppo trasformatore/raddrizzatore 0,7 – 0,8
Forni ad arco 0,8

Formule

V Tensione Volt V
I Corrente Ampere A
R Resistenza Ohm W
P Potenza Watt W
Fattore di potenza Sfasamento n cos φ
P= V x I x cos φ
P= V x I x cos φ x 1,73
Fattore di potenza =  cos φ =  P attiva = VI cos φ
P apparente VI

 

Valori tipici Fattore di potenza

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