Rifasamento Industriale
Power Factor Correction
energy and more…
Introduzione/Introduction
Carichi Resistivi
Resistive Loads
Forni Industriali
Industrial Ovens
Lampade ad incandescenza
Incandescent Lamps
Carichi Induttivi
Inductive Loads
Sistema Elettrico
Electric Plant
Trasformatori MT/bt
M.V. Transformers
Motori Asincroni
Asynchronous Motors
Lampade fluorescenti
Fluorescent Lamps
Per il suo funzionamento, un Carico Induttivo necessita di
For its operation, an Inductive Load requires
Potenza Attiva KWh
Active Power
Potenza Reattiva
Reactive Power
KVarh
Queste Potenze, Attiva e Reattiva, sono associate alle Correnti
assorbite dai Carichi Induttivi, pertanto si avranno anche una Corrente
Attiva ed una Corrente Reattiva.
Active and Reactive Powers, are associated with the absorbed Current by
Inductive Load, and it will be an Active Current and a Reactive Current
Le due componenti di Corrente, Attiva e Reattiva, vengono
sommate, ed il loro risultato è un Corrente Sfasata, rispetto alla
Tensione di Alimentazione del Carico
Active and Reactive Currents, are added, and their result is a Current
out of Phase, respect to the Voltage supply of Load
V
IR
φ
I
IL
Nella pratica però, è molto più frequente l’uso delle Potenze,
anziché delle Correnti
In practice, however, is much more frequent use of Powers, instead of
the Currents
cos
P
A
P
A
Q
P 2 Q2
φ
P
Quando il Cosfi è al di sotto di 0.9, si ha un addebito di Energia Reattiva
When the Cosfi is less than 0.9, there is a charge of Reactive Energy
Cos’è il Rifasamento Industriale?
What is Power Factor Correction?
Il Rifasamento Industriale, produce in loco la
Potenza Reattiva tale da riportare il valore del Cosfi > di 0.9
Power Factor Correction, produces on site, the Reactive Power
to bring back the Cosfi value > 0.9
I vantaggi del Rifasamento Industriale
Benefits of Power Factor Correction
Tecnici
• Aumento dell’efficienza dell’impianto (diminuzione delle perdite)/High Efficiency and low looses
• Risparmio nella realizzazione dell’impianto/Savings in the realization of Electric plant
Economici
• Azzeramento dell’addebito di Potenza Reattiva in bolletta
• Reset of charge for Reactive Power in the Energy bill
Il Rifasamento, è un investimento che si recupera in 12-14 MESI
Power Factor Correction is an investment is recovered in 12-14 MONTHS
Come si effettua il Rifasamento Industriale
How to make the Power Factor Correction
Rifasamento Distribuito
Distributed Power Factor Correction
Le unità rifasanti vengono disposte in prossimità di
ogni singolo carico da rifasare.
We have to install a single PFC for any load.
Rifasamento Centralizzato
Centralized Power Factor Correction
Viene installata una sola unità rifasante, a monte di
tutti i carichi dell’impianto.
Is installed a single PFC on the top of Electric plant
Come dimensionare un Sistema di Rifasamento
How to size a Power Factor Correction
Per il corretto dimensionamento di un Sistema di Rifasamento Industriale, occorre sapere:
For a correct sizing of a Power Factor Correction, need to know:
• Potenza Attiva impegnata nell’impianto (KW)
• Active Power in the electric plant (KW)
• Valore del Cosfi all’interno dell’impianto
• Cosfi value on the electric plant
• Valore del Cosfi desiderato (standard 0.95)
• Desired Cosfi value (standard 0.95)
Q
P k
Come scegliere la Potenza del Rifasamento
How to choose the Power of Power Factor Correction
Valori / Values
tanφ
cosφ
0.87
0.88
0.89
0.90
0.91
0.92
1.93
1.88
1.83
1.78
1.73
1.69
1.64
1.60
1.56
1.52
1.48
1.44
1.40
1.37
1.33
1.30
1.27
1.23
1.20
1.17
1.14
1.11
1.08
1.05
1.02
0.99
0.96
0.94
0.91
0.88
0.86
0.83
0.80
0.78
0.75
0.72
0.70
0.67
0.65
0.62
0.59
0.57
0.54
0.51
0.48
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.51
0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.60
0.61
0.62
0.63
0.64
0.65
0.66
0.67
0.68
0.69
0.70
0.71
0.72
0.73
0.74
0.75
0.76
0.77
0.78
0.79
0.80
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
0.86
0.87
0.88
0.89
0.90
1.364
1.311
1.261
1.212
1.165
1.120
1.076
1.033
0.992
0.952
0.913
0.875
0.838
0.802
0.767
0.732
0.699
0.666
0.634
0.602
0.572
0.541
0.512
0.482
0.453
0.425
0.397
0.370
0.342
0.315
0.288
0.262
0.236
0.209
0.183
0.157
0.131
0.105
0.079
0.053
0.027
1.391
1.338
1.288
1.239
1.192
1.147
1.103
1.060
1.019
0.979
0.940
0.902
0.865
0.829
0.794
0.759
0.726
0.693
0.661
0.629
0.599
0.568
0.539
0.509
0.480
0.452
0.424
0.396
0.369
0.342
0.315
0.289
0.263
0.236
0.210
0.184
0.158
0.132
0.106
0.080
0.054
0.027
1.418
1.366
1.315
1.267
1.220
1.174
1.130
1.088
1.016
1.006
0.967
0.929
0.892
0.856
0.821
0.797
0.753
0.720
0.688
0.657
0.626
0.596
0.566
0.537
0.508
0.480
0.452
0.424
0.397
0.370
0.343
0.316
0.290
0.264
0.238
0.212
0.186
0.160
0.134
0.107
0.081
0.054
0.027
1.446
1.394
1.343
1.295
1.248
1.202
1.158
1.116
1.074
1.034
0.995
0.957
0.920
0.884
0.849
0.815
0.781
0.748
0.716
0.685
0.654
0.624
0.594
0.565
0.536
0.508
0.480
0.452
0.425
0.398
0.371
0.344
0.318
0.292
0.266
0.240
0.214
0.188
0.162
0.135
0.190
0.082
0.055
0.028
1.475
1.422
1.372
1.323
1.276
1.231
1.187
1.144
1.103
1.063
1.024
0.986
0.949
0.913
0.878
0.843
0.810
0.777
0.745
0.714
0.683
0.652
0.623
0.593
0.565
0.536
0.508
0.481
0.453
0.426
0.400
0.373
0.347
0.320
0.294
0.268
0.242
0.216
0.190
0.164
0.138
0.111
0.084
0.057
0.029
1.504
1.452
1.402
1.353
1.306
1.261
1.217
1.174
1.133
1.092
1.053
1.015
0.979
0.942
0.907
0.873
0.839
0.807
0.775
0.743
0.712
0.682
0.652
0.623
0.594
0.566
0.538
0.510
0.483
0.456
0.429
0.403
0.376
0.350
0.324
0.298
0.272
0.246
0.220
0.194
0.167
0.141
0.114
0.086
0.058
Coefficiente K / Coefficient K
Cosφ* ottimale / optimal
0.93
0.94
1.535
1.483
1.432
1.384
1.337
1.291
1.247
1.205
1.163
1.123
1.084
1.046
1.009
0.973
0.938
0.904
0.870
0.837
0.805
0.774
0.743
0.713
0.683
0.654
0.625
0.597
0.569
0.541
0.514
0.487
0.460
0.433
0.407
0.381
0.355
0.329
0.303
0.277
0.251
0.225
0.198
0.172
0.145
0.117
0.089
1.567
1.515
1.465
1.416
1.369
1.324
1.280
1.237
1.196
1.156
1.116
1.079
1.042
1.006
0.970
0.936
0.903
0.870
0.838
0.806
0.775
0.745
0.715
0.686
0.657
0.629
0.601
0.573
0.546
0.519
0.492
0.466
0.439
0.413
0.387
0.361
0.335
0.309
0.283
0.257
0.230
0.204
0.177
0.149
0.121
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
1.00
1.602
1.549
1.499
1.450
1.403
1.358
1.314
1.271
1.230
1.190
1.151
1.113
1.076
1.040
1.005
0.970
0.937
0.904
0.872
0.840
0.810
0.779
0.750
0.720
0.692
0.663
0.635
0.608
0.580
0.553
0.526
0.500
0.474
0.447
0.421
0.395
0.369
0.343
0.317
0.291
0.265
0.238
0.211
0.184
0.156
1.639
1.586
1.536
1.487
1.440
1.395
1.351
1.308
1.267
1.227
1.188
1.150
1.113
1.077
1.042
1.007
0.974
0.941
0.909
0.877
0.847
0.816
0.787
0.757
0.729
0.700
0.672
0.645
0.617
0.590
0.563
0.537
0.511
0.484
0.458
0.432
0.406
0.380
0.354
0.328
0.302
0.275
0.248
0.221
0.193
1.680
1.627
1.577
1.528
1.481
1.436
1.392
1.349
1.308
1.268
1.229
1.191
1.154
1.118
1.083
1.048
1.015
0.982
0.950
0.919
0.888
0.857
0.828
0.798
0.770
0.741
0.713
0.686
0.658
0.631
0.605
0.578
0.552
0.525
0.499
0.473
0.447
0.421
0.395
0.369
0.343
0.316
0.289
0.262
0.234
1.727
1.675
1.625
1.576
1.529
1.484
1.440
1.397
1.356
1.315
1.276
1.238
1.201
1.165
1.130
1.096
1.062
1.030
0.998
0.966
0.935
0.905
0.875
0.846
0.817
0.789
0.761
0.733
0.706
0.679
0.652
0.626
0.599
0.573
0.547
0.521
0.495
0.469
0.443
0.417
0.390
0.364
0.337
0.309
0.281
1.788
1.736
1.685
1.637
1.590
1.544
1.500
1.458
1.416
1.376
1.337
1.299
1.262
1.226
1.191
1.157
1.123
1.090
1.058
1.027
0.996
0.966
0.936
0.907
0.878
0.849
0.821
0.794
0.766
0.739
0.713
0.686
0.660
0.634
0.608
0.581
0.556
0.530
0.503
0.477
0.451
0.424
0.397
0.370
0.342
1.930
1.878
1.828
1.779
1.732
1.687
1.643
1.600
1.559
1.518
1.479
1.441
1.405
1.368
1.333
1.299
1.265
1.233
1.201
1.169
1.138
1.108
1.078
1.049
1.020
0.992
0.964
0.936
0.909
0.882
0.855
0.829
0.802
0.776
0.750
0.724
0.698
0.672
0.646
0.620
0.593
0.567
0.540
0.512
0.484
Rifasamento dei Trasformatori MT/bt
Power Factor Correction on M.V. Transformers
E’ un Rifasamento Fisso, che serve per
compensare la Potenza Reattiva assorbita dal
trasformatore, nel suo funzionamento a vuoto
Is a Fixed Power Factor Correction, which
compensate the Reactive Power, absorbed by the
transformer, in its no-load operation (vacuum)
Q
Pn
I0 %
100
Trasformatori in olio / Oil
Trasformatori in resina /
Transformers
Resin Transformers
Qr (Kvar)
Qr (Kvar)
Potenza /
Power (kVA)
A vuoto /
A carico /
A vuoto /
A carico /
vacuum
vacuum
vacuum
load
100
2.5
7,5
3.0
8.5
160
4,0
10,5
3.6
12.5
200
5.5
12,5
4.5
16.5
250
6.5
15,0
5.1
20.5
315
8.5
19,2
7.0
25.0
400
9.5
22.5
8.5
31.0
500
10.5
31,0
10.5
38.5
630
12.5
38,0
9.0
47.5
800
20.5
63.0
15.5
60.2
1000
22.0
78.1
12.5
75.0
1250
25.5
95.0
15.5
92.2
1600
27.5
120.0
20.2
118.5
2000
31.5
150,5
23.5
145.0
2500
33.5
185.5
28.5
175.0
3000
35.2
210.0
31.2
186.0
Rifasamento dei Motori Asincroni
Power Factor Correction on Asynchronous Motors
Un ulteriore esempio di Rifasamento, è
quello dei Motori Asincroni trifase, i quali
(nel caso di rifasamento fisso), vengono
rifasati localmente.
La potenza viene calcolata attraverso la
tabella a fianco.
A further example of Power Factor
Correction, is on Three-Phase Asynchronous
Motors, which (in the case of fixed power
factor correction), are compensated locally.
The power is calculated through the table.
Potenza Nominale / Rated
Velocità di Rotazione (giri/min.) / Rotation Speed
Power
(speed/min.)
(kW)
(Cv)
3000
1500
1000
750
22
30
6
8
9
10
30
40
7.5
10
11
12.5
37
50
15
19
19
22
75
100
17
22
25
28
110
150
35
42
45
50
147
200
35
41
44
52
184
250
40
50
55
60
250
340
52
57
63
71
280
385
60
65
70
80
355
482
70
85
95
110
400
544
85
90
100
116
450
610
95
100
115
125
Le armoniche nelle Reti Elettriche
Harmonics distortions on the Electric Network
Le armoniche, sono fenomeni che si manifestano
nelle reti elettriche, determinando sovraccarichi
sui condensatori e che possono essere amplificate
dai condensatori stessi.
Questo, non è soltanto causa di danneggiamenti
alle apparecchiature di rifasamento, ma presenta
nocive ripercussioni anche sui controlli elettronici.
The harmonics distortions, are phenomena which
occur in electrical networks, determining overloads
on the capacitors and which can be amplified by the
capacitors themselves.
This is not only due of damage to the PFC Equipment,
but it has harmful repercussions on electronic
controls.
Nella maggior parte dei casi, si ha una forte
presenza di distorsione armonica laddove si
trovino installati Inverter, Raddrizzatori,
Azionamenti in CC, forni ad arco.
In most cases, there is a strong presence of harmonic
distortion ,where they are installed inverters,
rectifiers, DC drives, arc furnaces.
Queste apparecchiature consentono si un grande
beneficio in termini di produttività, affidabilità e
resa, ma pongono il progettista e l’installatore in
condizione di dover tener conto di parametri
prima trascurati.
These devices allow you a great benefit in terms of
productivity, reliability and efficiency, but put the
designer and installer in the position of having to
take into account parameters before neglected.
Le armoniche nelle Reti Elettriche
Harmonics distortions on the Electric Network
Una corrente non sinusoidale, provoca
in Rete, cadute di tensione distorte, per
cui anche la tensione, in un punto della
Rete diventerà distorta.
Il parametro utilizzato per determinare
il livello di distorsione armonica, è il
THDr% (Total Harmonic Distortion)
A non-sinusoidal current, causes the Net,
voltage drops distorted, whereby also the
voltage, at a point of the network will
become distorted.
The parameter used to determine the
level of harmonic distortion present in a
Power Grid is the THDr% (Total Harmonic
Distortion)
Ik
THD %
k 2
I1
2
Le armoniche nelle Reti Elettriche
Harmonics distortions on the Electric Network
La presenza di armoniche di corrente
nell’impianto, è sempre causa di una
distorsione della forma d’onda della
corrente stessa, ed influisce su tutti i
fenomeni legati all’aumento di
frequenza:
The presence of current harmonics in the
plant, is always due to a distortion of the
waveform of the current itself, and
affects all phenomena associated with
increasing frequency:
• aumento delle perdite per effetto
Joule e per effetto Pelle, nei cavi
• increased losses due to the Joule effect
and skin effect, the cables
• aumento delle perdite per isteresi e
per correnti parassite nel ferro, nei
trasformatori e nei motori.
• increased losses due to hysteresis and
eddy currents in the iron in transformers
and motors.
• diminuzione della reattanza
• decrease of capacitive
capacitiva con conseguente
aumento della corrente nei
Condensatori
reactance with a consequent
increase of the current in
capacitors.
Le armoniche nelle Reti Elettriche
Harmonics distortions on the Electric Network
Cause ed Effetti delle distorsioni Armoniche
Causes and effects of Harmonics Distortions
Scelta del Condensatore
Choose of Capacitor
La scelta del tipo di Condensatore da utilizzare all’interno di un quadro di Rifasamento, deve
sempre avvenire in funzione del valore di THD presente all’interno della Rete che si vuol rifasare
The choice of the type of Capacitor to be used within a framework of PFC Units, must always occur as
a function of the value of THD present within the Network that we want to rephase
THDi < 15 %
THDi < 19-20 %
THDi < 25 %
Condensatore a 415 V
Capacitor at 415 V
Condensatore a 450 V
Capacitor at 450 V
Condensatore a 440 V
Capacitor at 440 V
Serie TELEGROUP
TL415, Resina
Serie TELEGROUP
TL450, Resina
Serie TELEGROUP
TL440G, Gas
TELEGROUP Series
TL415, Resin filled
TELEGROUP Series
TL450, Resin filled
TELEGROUP Series
TL440G, Gas filled
Scelta del Condensatore
Choose of Capacitor
Quando il contenuto armonico presente all’interno della Rete, è superiore al 25 %, è necessaria
l’installazione di un quadro di Rifasamento con:
When the harmonic content present within the network, is more than 25%, it is necessary to install a
Power Factor Correction Equipment with:
THDi > 25 %
Condensatore a 480 V
Capacitor at 480 V
+
Condensatore
Capacitor
Serie TELEGROUP
TLFG, Gas
Reattanza di filtro
Detuning Chokes
TELEGROUP Series
TLFG, Gas filled
Messa in Servizio di un Sistema di Rifasamento
Start-up of Power Factor Correction Equipment
1
L’allacciamento e la messa in funzione di un Quadro Automatico di Rifasamento, è subordinata al
corrente posizionamento del T.A. (Trasformatore Amperometrico)
The Connection and Start-up of an Automatic Power Factor shall be subject to the current position
of the CT (Current Transformer)
2
La scelta del T.A., è dettata dal valore di corrente all’intero dell’impianto, indipendentemente
dalla potenza del quadro di Rifasamento
The choice of CT, is in base of the current inside of the electric plant, indipendently of the power of
Power Factor Correction.
3
Il T.A. deve essere SEMPRE posizionato a monte dei carichi e della derivazione che alimenta il
quadro di Rifasamento
CT, must be EVER installed on the top of the loads in the electric plant.
Posizionamento del T.A.
CT Positioning
M.T.
M.V.
T.A.
C.T.
R
S
T
Rifasamento fisso
Fixed PFC
B.T.
L.V.
R
Carichi
Loads
S
T
Posizionamento del T.A.
CT Positioning
Contatore di corrente
Current Meter
R
S
T N
T.A.
C.T.
Carichi
Loads
Regolatore del Fattore di Potenza
Power Factor Controller
Il Regolatore del Fattore di
Potenza è un elemento
fondamentale all’interno di
un Sistema di Rifasamento,
svolgendo le seguenti
funzioni:
PFC Controller, is one of the
most important components
in a PFC Systems, performing
the following functions:
1
Inserimento e disinserimento delle batterie di Condensatori, in funzione del carico
Insertion and disinsertion of Capacitor banks, in function of actual load
2
Garantisce uniformità di utilizzo delle batterie di Condensatori
Ensures the uniformity of use of Capacitor banks
3
Riconoscimento automatico del senso della corrente
Automatic recognition of current direction
Regolatore del Fattore di Potenza
Power Factor Controller
Protezioni ed Allarmi
Protection and Alarms
•
Misura del Cosfi medio settimanale
Weekly average Cosfi measurement
•
Misura di corrente, tensione, temperatura e THD in Rete
Current, Voltage, Temperature and Network THD measure
•
Protezione per Sovracorrente e Sovratemperatura
Overcurrent and overtemperature protection
•
Protezione contro le Microinterruzioni
Microinterruption protection
Via L. Da Vinci n. 100, 50028 Tavarnelle Val di Pesa, Loc. Sambuca, FIRENZE – ITALY
www.telegroup.it