Calcolo fattore di potenza cosφ
Calcolo del fattore di potenza cosφ da kW/kVA, kW/kvar o kWh/kvarh di bolletta, con diagnosi, triangolo delle potenze e stima dei kvar di rifasamento.
Che dati hai?
Fattore di potenza cosφ0,800 DA MIGLIORARE
Angolo di sfasamento φ36,9°
Potenza apparente10,00 kVA
Potenza reattiva6,00 kvar
Formulacosφ = P / S = kW / kVA
Rifasamento a cosφ 0,95: servono circa 3,37 kvar, con una riduzione stimata di corrente del 15,8%.
Il cosφ misura lo sfasamento tra tensione e corrente: valori bassi fanno circolare più corrente a parità di potenza utile. Serve la tensione? No: qui basta il rapporto tra le potenze.
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Cosa significa il risultato
cosφ0,800 DA MIGLIORARE
Angolo φ / tanφ36,9° · tanφ 0,750
Potenza attiva P8,00 kW
Potenza apparente S10,00 kVA
Potenza reattiva Q6,00 kvar
Nota operativaFattore di potenza medio-basso: possibili addebiti per energia reattiva, il rifasamento è spesso conveniente.
Triangolo delle potenze
P (attiva), Q (reattiva) e S (apparente) formano un triangolo rettangolo: l'angolo φ tra P e S è lo sfasamento, e cosφ ne è il coseno.
P = potenza attiva: 8,00 kW
Q = potenza reattiva: 6,00 kvar
S = potenza apparente: 10,00 kVA
φ = angolo di sfasamento: 36,9°
Formula utilizzata
cosφ = P / S = kW / kVA
Il fattore di potenza misura quanto della potenza apparente è effettivamente convertita in potenza attiva. Si ricava da kW e kVA (cosφ = P/S), da kW e kvar (tanφ = Q/P) o dalle energie di bolletta (cosφ = Ea/√(Ea²+Er²)). Un cosφ vicino a 1 indica un impianto efficiente; valori bassi aumentano la corrente e possono comportare penali per energia reattiva.
Valori tipici di cosφ
Ordini di grandezza indicativi per tipo di carico. Quando disponibile, prevale sempre il dato di targa o la misura reale.
| Tipo di carico | cosφ tipico |
|---|---|
| Resistenze e forni elettrici | ≈ 1,00 |
| Lampade LED / alimentatori elettronici | ≈ 0,50–0,95 (spesso con PFC) |
| Motori asincroni piccoli a basso carico | ≈ 0,60–0,75 |
| Motori trifase a pieno carico | ≈ 0,80–0,90 |
| Saldatrici | ≈ 0,50–0,70 |
| UPS / inverter | ≈ 0,70–0,95 |
Dalla bolletta: energia reattiva (kWh/kvarh)
Molte fatture per utenze in bassa e media tensione riportano l'energia attiva in kWh e quella reattiva in kvarh del periodo. Da questi due valori si ottiene il cosφ medio con cosφ = kWh / √(kWh² + kvarh²). Attenzione: è un valore medio del periodo, diverso dalla potenza istantanea del singolo carico; serve per capire se si stanno pagando corrispettivi per l'energia reattiva.
Quando rifasare
Quando il cosφ è basso la stessa potenza utile richiede più corrente: aumentano le perdite nei cavi, le cadute di tensione e i kVA impegnati verso la rete, e sotto la soglia contrattuale scattano i corrispettivi per energia reattiva. Il rifasamento con condensatori riporta il cosφ verso 1, liberando potenza apparente e riducendo la corrente.
Rifasamento: stima dei kvar
La potenza reattiva capacitiva da installare si stima con kvar = kW · (tanφ₁ − tanφ₂), dove φ₁ è l'angolo attuale e φ₂ quello desiderato. Esempio: 100 kW da cosφ 0,71 a 0,95 richiedono circa 66 kvar. È una stima di massima: il banco reale va dimensionato tenendo conto di gradini, contattori, protezioni e presenza di armoniche.
Armoniche e carichi non lineari
In presenza di armoniche generate da inverter, UPS, alimentatori switching, azionamenti a velocità variabile e saldatrici, il fattore di potenza reale è inferiore a quello di solo sfasamento: il cosφ da solo non basta. Può servire un'analisi di rete e un rifasamento con induttanze di sbarramento o filtri dedicati, per evitare risonanze e sovraccarico dei condensatori.
cosφ non è il rendimento
Il cosφ non misura l'efficienza della macchina. Descrive lo sfasamento tra tensione e corrente e il rapporto tra potenza attiva e apparente. Un motore può avere un ottimo rendimento e un cosφ mediocre a basso carico, o viceversa: sono due grandezze distinte.
Calcolatori collegati
- Da kW a kVARapporto tra potenza attiva (kW) e apparente (kVA)
- Da Watt ad AmpereDa potenza a corrente (W→A)
- Da Ampere a WattDa corrente a potenza (A→W)
- Calcolo corrente da potenza — monofaseCorrente da potenza in monofase
- Calcolo corrente da potenza — trifaseCorrente da potenza in trifase
- Calcolo caduta di tensioneVerifica la caduta di tensione sulla linea
Report tecnico copiabile
Riepilogo con input, formula, risultato, diagnosi ed eventuale rifasamento, pronto da incollare in una nota o in una relazione.
Domande frequenti
Che cos'è il fattore di potenza cosφ?
È il rapporto tra la potenza attiva (kW), quella che fa lavoro utile, e la potenza apparente (kVA), quella che la rete deve fornire. Vale tra 0 e 1: più è vicino a 1, meno potenza reattiva "inutile" circola nell'impianto.
Come si calcola cosφ da kW e kVA?
Con cosφ = P/S, cioè kW diviso kVA. Ad esempio 8 kW su 10 kVA danno cosφ 0,80; la potenza reattiva è √(kVA² − kW²) = 6 kvar e l'angolo di sfasamento φ è circa 36,9°.
Come si calcola da kW e kvar?
Si usa la tangente: tanφ = Q/P = kvar/kW, poi φ = atan(tanφ) e cosφ = cos(φ). Con 8 kW e 6 kvar la tanφ è 0,75 e il cosφ risulta 0,80, coerente con il caso 8 kW / 10 kVA.
Come si calcola da kWh e kvarh in bolletta?
Dai contatori del periodo: cosφ medio = kWh / √(kWh² + kvarh²). Con 10.000 kWh e 4.000 kvarh il cosφ medio è circa 0,928. È un valore medio del periodo, diverso dal cosφ istantaneo del singolo carico.
Qual è un buon valore di cosφ?
In genere si considera buono un cosφ pari o superiore a 0,90, ottimo sopra 0,95. Sotto 0,90 molti distributori applicano corrispettivi per l'energia reattiva prelevata.
Quanti kvar servono per rifasare?
Si stimano con kvar = kW · (tanφ₁ − tanφ₂), dove φ₁ è l'angolo attuale e φ₂ quello desiderato. Per 100 kW da cosφ 0,71 a 0,95 servono circa 66 kvar; è una stima di massima, il banco reale va dimensionato da un tecnico.
Cosφ e rendimento sono la stessa cosa?
No. Il cosφ descrive lo sfasamento tra tensione e corrente e il rapporto tra potenza attiva e apparente, non l'efficienza con cui la macchina trasforma l'energia. Un motore può avere buon rendimento e cosφ mediocre, o viceversa.
Le armoniche influenzano il fattore di potenza?
Sì. Con carichi non lineari (inverter, UPS, alimentatori switching, azionamenti) le armoniche riducono il fattore di potenza reale oltre a quanto dice il solo cosφ di sfasamento: può servire un'analisi di rete e un rifasamento con filtri o induttanze.
Limiti e avvertenze
- La soglia di penale dipende dal distributore: tipicamente scattano addebiti per energia reattiva sotto cosφ medio mensile 0,9 (con fasce).
- La stima dei kvar è di massima: il dimensionamento reale della batteria di condensatori richiede la verifica di un tecnico.
- In presenza di armoniche e carichi non lineari il solo cosφ non descrive il fattore di potenza reale: può servire un'analisi di rete.
Fonti tecniche e riferimenti
- Delibera ARERA in materia di energia reattiva — Soglie di prelievo reattivo e corrispettivi
- CEI 0-16 / CEI 0-21 — Regole di connessione e rifasamento