Di Bert Markgraf – Aggiornato il 24 marzo 2022
Quando la tensione e la corrente sono in fase, i kilovolt‑ampere (KVA) equivalgono ai kilowatt (KW), ovvero la potenza effettiva utilizzata da un circuito. Se sono sfasati, il valore KVA supera i KW, rappresentando la potenza apparente che deve essere moltiplicata per il fattore di potenza per ottenere il consumo reale di KW.
In un carico CA puramente resistivo, la tensione e la corrente aumentano e diminuiscono insieme, producendo potenza reale. In queste condizioni, moltiplicando la tensione istantanea per la corrente istantanea e dividendo per 1.000 si ottiene KVA, che numericamente è identico a KW. Questo è il motivo per cui la maggior parte degli elettrodomestici indica la potenza nominale in kilowatt.
Motori industriali, trasformatori e altri carichi induttivi spesso creano un ritardo tra tensione e corrente. Il campo magnetico del motore ritarda la corrente, quindi sebbene esistano gli stessi valori di tensione e corrente, la potenza reale del circuito è inferiore alla sua potenza apparente. Di conseguenza, la cifra KVA, calcolata dalla tensione e dalla corrente grezze, supera i KW. Per determinare i KW utilizzabili, i KVA apparenti vengono moltiplicati per il fattore di potenza (un decimale compreso tra 0 e 1). I fattori di potenza tipici per le grandi apparecchiature industriali si aggirano intorno a 0,8, il che significa che l'80% della potenza apparente viene effettivamente utilizzata per eseguire lavori utili.
Consideriamo un'acciaieria che aziona un motore di laminazione pesante. Il motore può fornire 80KW di potenza utile mentre la tensione e la corrente nel suo circuito sono sfasate, producendo una potenza apparente di 100KVA. Le società di servizi addebitano i costi ai clienti in base ai KVA forniti, quindi lo stabilimento paga tutti i 100 KVA anche se solo 80 kW vengono convertiti in energia meccanica.
Installando dispositivi di correzione del fattore di potenza, in genere condensatori o condensatori sincroni, l'impianto può spostare la fase corrente più vicino alla tensione. Quando l'allineamento di fase migliora, la potenza apparente diminuisce per corrispondere alla potenza reale, riducendo la fattura del cliente a 80 KVA per gli 80 kW di potenza del motore.
Poiché le società di servizi devono fornire la tensione e la corrente complete indipendentemente dall'allineamento di fase, basano le tariffe sui KVA. Solo la componente in fase fornisce effettivamente potenza utile; il resto circola semplicemente all'interno del circuito.
I carichi domestici sono prevalentemente resistivi, quindi apparecchi come stufe, forni, tostapane e stufe elettriche funzionano con tensione e corrente in fase, producendo potenza reale misurata in KW. Anche i motori degli elettrodomestici (frigoriferi, lavatrici, asciugatrici) sono abbastanza piccoli da far sì che la fatturazione dell’azienda elettrica rimanga legata ai KW, oppure incorporano già la correzione del fattore di potenza interno. Di conseguenza, i proprietari di casa in genere pagano solo per il consumo energetico reale, non per quella apparente.
