Compensation de l'énergie réactive
 L'énergie réactive 

    Les réseaux électriques à courant alternatif fournissent l'énergie apparente qui correspond à la puissance apparente (ou puissance appelée). Cette énergie se décompose en deux formes d'énergie :
- l'énergie active, transformée en énergie mécanique (travail) et en chaleur (pertes),
- l'énergie réactive, utilisée pour créer des champs magnétiques.
    Les consommateurs d'énergie réactive sont les moteurs asynchrones, les transformateurs, les inductances (ballasts de tubes fluorescents) et les convertisseurs statiques (redresseurs).


 Le facteur de puissance 
    C'est le quotient de la puissance active consommée et de la puissance apparente fournie.

cos

   
Le cos  est le facteur de puissance du fondamental et ne prend pas en compte la puissance véhiculée par les harmoniques. Un facteur de puissance proche de 1 indique une faible consommation d'énergie réactive et optimise le fonctionnement d'une installation.


 Les représentations graphiques 

triangle







S
 


 La tangente 
    Certaines factures d'électricité (abonnés tarif vert) indiquent la valeur de tgj qui correspond à l'énergie réactive que le distributeur doit livrer pour fournir une puissance active donnée.

tg


 


L'amélioration du facteur de puissance 
    Cette amélioration présente de nombreux avantages :

  • diminution de la facture d'électricité en évitant la consommation d'énergie réactive au delà de la franchise allouée par le distributeur (40% de l'énergie active consommée) pour les abonnés au tarif vert (S > 250kVA)
  • réduction de la puissance souscrite pour les abonnés au tarif jaune (36kVA < S < 250kVA)
  • diminution de la section des câbles
  • diminution des pertes en ligne
  • réduction de la chute de tension
  • augmentation de la puissance disponible du transformateur

    Pour améliorer le facteur de puissance, il faut installer des condensateurs (source d'énergie réactive). Cette opération est appelée " compensation ".
    En préalable à la compensation, il faut éviter le surdimensionnement des moteurs asynchrones et leur marche à vide (le facteur de puissance d'un moteur asynchrone est d'autant plus faible que le moteur fonctionne en deçà de sa puissance nominale).


 Les différents types de compensation 
    La compensation d'énergie réactive peut se faire :

  • par condensateurs fixes (si la puissance des condensateurs est inférieure à 15% de la puissance du transformateur)
  • par batteries de condensateurs à régulation automatique (si la puissance des condensateurs est supérieure à 15% de la puissance du transformateur), qui permettent l'adaptation immédiate de la compensation aux variations de la charge

    La compensation peut être :

  • globale, en tête d'installation
  • partielle, par secteur, au niveau du tableau de distribution
  • locale, aux bornes de chaque récepteur inductif

    La compensation idéale est celle qui permet de produire l'énergie réactive à l'endroit même où elle est consommée et en quantité ajustée à la demande (compensation locale).


 Calcul de la puissance des condensateurs de compensation 

    Sur une installation de puissance réactive Q, et de puissance apparente S, on installe une batterie de condensateurs de puissance Qc.
    La puissance réactive passe de Q à Q' :  Q' = Q - Qc
    La puissance apparente passe de S à S'.
    La puissance apparente après compensation S' est donc diminuée.

Q

La capacité des condensateurs se calcule par : Qc = 3 . U². C . w

C


 

Les harmoniques 
    La présence d'harmoniques se traduit

  • par une majoration du courant dans le condensateur qui provoque son échauffement et son vieillissement prématuré,
  • par des résonances qui provoquent le claquage par surtension.

    Pour neutraliser ces phénomènes, on utilise des selfs anti-harmoniques mises en série et on sur dimensionne les condensateurs en tension.


 La protection des condensateurs 
    La mise en service d'un condensateur équivaut à un court-circuit pendant son temps de charge ou de décharge. Les disjoncteurs de protection sont donc choisis avec déclencheurs à seuil instantané élevé.


 Exemples de matériel 

turbovar


 

varplus

rectibloc







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