- Îmbunătățirea factorului de putere (cos φ)
- În rețelele trifazate, multe sarcini inductive (motoare, compresoare, pompe) absorb putere reactivă inductivă Q, care nu produce lucru mecanic, dar încarcă inutil sistemul.
- Condensatoarele furnizează putere reactivă capacitivă, compensând-o pe cea inductivă; astfel, factorul de putere crește, ideal spre 1.
- Relațiile de bază:
- Putere activă: P [kW]
- Putere reactivă: Q [kvar]
- Putere aparentă: S [kVA]
- Legături: S² = P² + Q², cos φ = P / S
- Reducerea pierderilor Joule
- Pentru aceeași putere activă P, curentul de linie este:
- I = P / (√3 · U · cos φ)
- Cos φ mic ⇒ curent mai mare ⇒ pierderi Joule I²R mai mari în cabluri și echipamente.
- Creșterea cos φ scade curentul și, implicit, încălzirea conductorilor și a aparatajului.
- Diminuarea secțiunii conductoarelor și a costului instalației
- Curent mai mic ⇒ posibilitatea utilizării unor secțiuni de conductor mai mici, transformatoare și aparataj de protecție de calibre mai reduse ⇒ investiție și exploatare mai eficiente.
- Stabilizarea tensiunii
- Reducerea fluxului de putere reactivă prin linii micșorează căderile de tensiune pe R și X ale rețelei ⇒ tensiunea la bornele receptoarelor devine mai stabilă, mai ales la porniri/variații de sarcină.
- Evitarea penalităților operatorului de distribuție
- Distribuitorii facturează/penalizează factorul de putere scăzut (consum excesiv de energie reactiva).
- Compensarea cu baterii de condensatoare reduce costurile prin limitarea consumului de energie reactivă.
Exemplu practic
- Motor trifazat: P = 30 kW, cos φ₁ = 0,70; tensiune linie U = 400 V.
- Țintă: cos φ₂ = 0,95.
- Dimensionarea bateriei de condensatoare:
- Formula: Qc = P · (tan φ₁ − tan φ₂), unde φ = arccos(cos φ)
- φ₁ = arccos(0,70) ≈ 45,57°, tan φ₁ ≈ 1,020
- φ₂ = arccos(0,95) ≈ 18,19°, tan φ₂ ≈ 0,328
- Qc ≈ 30 · (1,020 − 0,328) ≈ 30 · 0,692 ≈ 20,8 kvar
- Se alege tipic o baterie standardizată de ~25 kvar, în trepte (ex. 5 + 5 + 10 + 5 kvar) pentru reglaj fin și pentru a evita supracompensarea.
- Curentul de linie înainte/după compensare:
- Înainte: I₁ = 30 000 / (√3 · 400 · 0,70) ≈ 61,8 A
- După: I₂ = 30 000 / (√3 · 400 · 0,95) ≈ 45,6 A
- Reducere curent ≈ 26%; pierderile Joule scad aproximativ proporțional cu (I₂/I₁)² ≈ (0,74)² ≈ 0,55 ⇒ ~45% mai mici.
- Efecte practice:
- Curent redus, pierderi mai mici, economie de energie, tensiune mai stabilă, eficiență globală mai bună și evitarea penalităților.
✅ Concluzie
Bateriile de condensatoare în instalațiile trifazate corectează factorul de putere, reduc pierderile și încălzirea instalației, stabilizează tensiunea și diminuează costurile de exploatare prin evitarea penalităților pentru energie reactivă. Dimensionarea se face pe baza relației Qc = P · (tan φ₁ − tan φ₂) și se recomandă utilizarea de trepte automate pentru adaptare la variațiile sarcinii.