IEC 60831-1/2 · IEEE 18-2012 · IEEE 1036-2010 · IEC 60871-1 · Dimensionamento Qc · Risonanza armonica · Reattore disaccoppiato · Risparmio energetico
Qc = P × (tan(arccos PF₁) − tan(arccos PF₂)) [IEC 60831-1 / IEEE 18-2012 §5]
C_delta (µF) = Qc / (3 × 2πf × V_LL²) × 10⁶
C_wye (µF) = Qc / (3 × 2πf × V_LN²) × 10⁶
f_r = f_sys × √(Ssc / Qc) [IEEE 519-2014 §5]
where Ssc = Short-Circuit MVA
Harmonic risk: |h_r − h| / h ≤ 10% (h ∈ {5, 7, 11, 13})
Detuned reactor: p% = (f_sys / f_p)² × 100 [IEC 60831-2]
La correzione FP aggiunge potenza reattiva capacitiva (kVAR) per compensare la domanda reattiva induttiva di motori, trasformatori e reattori. Questo aumenta il rapporto potenza utile (kW) / totale (kVA), riducendo corrente, perdite e penali di domanda.
Qc (kVAR) = P × [tan(arccos FP₁) − tan(arccos FP₂)] secondo IEEE 18-2012 §5 e IEC 60831-1. Esempio: 500 kW FP 0,75→0,95: tan(arccos 0,75)=0,881, tan(arccos 0,95)=0,329, Δtan=0,552, Qc=276 kVAR.
Condensatori e induttanza di sistema formano un circuito LC parallelo. La frequenza di risonanza f_r = fsys × √(Ssc/Qc) non deve coincidere con armonici caratteristici (5°=250 Hz, 7°=350 Hz su sistemi a 50 Hz). IEEE 519-2014 §5 richiede questa verifica. In caso di rischio, un reattore disaccoppiato (7% tip.) sposta la risonanza.
IEC 60831-1 §5.2 richiede che le banche condensatori siano dimensionate a ≥ 1,10 × V_sistema per sopportare innalzamento di tensione in regime stazionario e sovratensioni transitorie. Per un sistema a 415 V, selezionare condensatori nominali a 440 V; per 11 kV, 12 kV.
Le banche fisse sono più semplici e meno costose — adatte a carichi a bassa variabilità. Le banche a gradini (automatiche) regolano la potenza reattiva in passi al variare del carico, evitando sovra-correzione e risonanza a carico leggero.
Innalzando il FP, le perdite I²R in conduttori e trasformatore si riducono proporzionalmente al quadrato del rapporto di corrente. Uno stabilimento industriale di 500 kW che innalza il FP da 0,75 a 0,95 risparmia circa 276 kVAR × 3000 h/anno ≈ 828.000 kWh/anno, ~99.000 €/anno, evitando ~330 t di CO₂.