Rifasamento — Calcolo condensatore

Cos'è questo calcolo

Calcola la potenza reattiva capacitiva Q_c da installare per portare il fattore di potenza da cosφ iniziale a cosφ target (mono o trifase), e suggerisce la taglia commerciale del condensatore/banca secondo la serie CEI EN 60831. Fornisce verdict con riferimento alle soglie ARERA per evitare penali sull'energia reattiva. Per rifasare un impianto si installa una banca di condensatori in parallelo al carico: i condensatori forniscono potenza reattiva capacitiva Q_c che compensa la reattiva induttiva Q_L dei motori/trasformatori, riducendo la corrente in linea e migliorando il cosφ complessivo. La formula deriva dalla composizione dei triangoli delle potenze: il ΔQ tra stato iniziale e finale (a P costante) è Q_c. La taglia reale del banco va scelta tra le taglie commerciali CEI EN 60831 (step tipici 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 20, 25 kVAR per modulo, banche modulari fino a centinaia di kVAR). Per L1 e L2: valutare sempre la presenza di armoniche prima di scegliere la banca (con distorsione > 5% serve filtro detuned) e considerare le correnti di inserzione (100–200× I_n per pochi μs) per il contattore.

Formula

Q_c = P × (tan(arccos cosφ₁) − tan(arccos cosφ₂))

Equivalente: Q_c = P × (tanφ₁ − tanφ₂)

Taglia commerciale ≥ Q_c dalla serie CEI EN 60831.

Per rifasare un impianto si installa una banca di condensatori in parallelo al carico: i condensatori forniscono potenza reattiva capacitiva Q_c che compensa la reattiva induttiva Q_L dei motori/trasformatori, riducendo la corrente in linea e migliorando il cosφ complessivo. La formula deriva dalla composizione dei triangoli delle potenze: il ΔQ tra stato iniziale e finale (a P costante) è Q_c. La taglia reale del banco va scelta tra le taglie commerciali CEI EN 60831 (step tipici 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 20, 25 kVAR per modulo, banche modulari fino a centinaia di kVAR). Per L1 e L2: valutare sempre la presenza di armoniche prima di scegliere la banca (con distorsione > 5% serve filtro detuned) e considerare le correnti di inserzione (100–200× I_n per pochi μs) per il contattore.

Condizioni di validità

Questo calcolo è valido nelle seguenti condizioni:

• Carico lineare (sinusoidale) con cosφ induttivo: condensatori puri compensano la reattiva.
• Rifasamento centralizzato: banca di condensatori in parallelo al carico totale.
• Tensione di rete stabile entro ±10% del nominale (CEI EN 50160).
• cosφ iniziale misurato con strumento di qualità (non stimato): un errore di ±0.02 si traduce in ±5–10% su Q_c.

Sensibilità del risultato

Il risultato varia in misura significativa al variare dei seguenti parametri:

• cosφ target []: sensibilità superlineare su "Taglia commerciale suggerita" (proporzionale, elasticità 9.50).
• cosφ attuale []: sensibilità superlineare su "Taglia commerciale suggerita" (inversamente proporzionale, elasticità -3.75).
• Potenza attiva P (kW) [kW]: sensibilità lineare su "Q_c teorica (kVAR)" (proporzionale, elasticità 1.00).

Quando questo calcolo non si applica

• Per carichi non lineari (inverter VFD, UPS, drive elettronici) il rifasamento con condensatori puri può amplificare le armoniche e causare risonanza: serve banca con reattore anti-armonico (filtro detuned, tipicamente 189 Hz o 134 Hz).
• Il Q_c teorico va arrotondato alla taglia commerciale superiore della serie CEI EN 60831 (2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 150, 200 kVAR).
• Non calcola la corrente di inserzione dei condensatori (inrush 100–200× I_nominale): protezioni dedicate con contattori rinforzati.
• Per utenze con cosφ variabile nel tempo, serve rifasamento automatico a gradini (regolatore con TA).
• Quando NON usarlo: (a) impianti con distorsione armonica THD > 5% (servono filtri passivi/attivi), (b) per dimensionare la sezione del cavo della banca (usare tool caduta tensione trifase), (c) per utenze con rifasamento distribuito sui singoli motori.

Note tecniche

• Soglie ARERA 568/2019: cosφ medio mensile ≥ 0.95 nessuna penale; 0.80–0.95 penale proporzionale alla reattiva eccedente; < 0.80 penale massima. Per utenze BT > 15 kW conviene puntare a 0.95.
• Regola pratica: Q_c ≈ P × 0.31 per passare da cosφ 0.85 → 0.95; Q_c ≈ P × 0.62 per passare da 0.70 → 0.95. Verificare sempre con calcolo.
• Banca automatica a gradini: 4–6 gradini consentono regolazione fine in funzione del carico. Per carichi costanti (impianto 24/7) va bene una banca fissa.
• Armoniche: impianti con VFD, UPS, drive hanno THD > 5%. Condensatori puri risuonano con L del trafo MT/BT; usare condensatori con reattore a 189 Hz (p% 7) o 134 Hz (p% 14) per bloccare le armoniche 5ª e 7ª.
• Quando NON usarlo: (a) per utenze con cosφ capacitivo (serve rifasamento induttivo, raro), (b) per rifasamento distribuito sui singoli motori (ogni motore ha la sua banca con Q_c ≈ 30% P_motore), (c) per compensazione dinamica di carichi fluttuanti (serve STATCOM).
• Passo successivo: scelta sezione cavo banca → kernel "Corrente da potenza trifase" con V_LL del sistema per calcolare la corrente capacitiva (I_c = Q_c / (√3 × V)); poi verifica protezioni con corrente di inserzione.