A . Définition
Les charges électriques demandent plus de puissance qu'elles n'en consomment (puissance active). Les moteurs à inductions, par exemple, convertissent tout au plus 80-90 % de la puissance fournie en travail utile.
La puissance restante est utilisée pour établir un champ électromagnétique dans le moteur (puissance réactive).
Le rapport de la puissance réactive à la puissance active, s'appelle cos phi.
La puissance apparente et la puissance active
Cependant l'action du champ magnétique augmente la demande de courant dans le moteur, qui à son tour, augmente l'échauffement des câbles et des transformateurs alimentant le moteur. Le courant supplémentaire augmente également la chute de tension à travers ces composants.
Les sections de câble et le transformateur doivent être surdimensionnés pour tenir l'échauffement et la chute de tension dans les limites permises, ayant pour résultat des surcoûts.
La puissance apparente est plus importante que la puissance réelle nécessaire pour alimenter la charge.
La puissance apparente se calcule en multipliant les valeurs effectives de tension par les courants, et se mesure en (kVA).
La puissance consommée ou puissance active, est mesurée en (kW).
Le facteur de puissance est tout simplement le rapport de la puissance active et de la puissance apparente:
Le facteur de puissance le plus élevé est 1: cela signifie que 100 % de la puissance consommée est converti en puissance utile. Une valeur inférieure à 1 indique que le système d'alimentation doit fournir une puissance (en kVA) supérieure à celle transformée pour le fonctionnement de la charge.
B. La batterie de condensateurs
Plus d'info sur Wikipedia.
Comme déjà mentionné, la puissance consiste en deux parts: la puissance active et la puissance réactive.
La puissance réactive elle-même aussi consiste en deux parts: la puissance réactive inductive (moteurs à inductions,...) et la puissance réactive capacitive (condensateurs).
Dans la puissance réactive, le courant n'est pas 'en phase' avec la tension.
Puissance réactive capacitive indique que le courant précide la tension à 90° vectoriellement.
La puissance réactive inductive est inverse.
Les deux puissances ensemble dans un même réseau se neutralisent.
Note
Dans des périodes non chargées, un transformateur de haute tension a une consommation inductive (mesurable au côté de haute tension). Cette consommation s'appelle aussi le fonctionnement à vide. Cette perte peut avoir une grande influence sur le cos phi (Le cos phi est toujours mesuré par mois). Pour compenser cettes pertes inductives, un condensateur fixe est plaçé au côté de basse tension du transformateur. Il peut aussi être incorporer dans une batterie de condensateurs automatique pour l'uniformité. (Plus d'information dans le rubrique « condensateurs fixes).
•1. Méthodes de compensation
a. Correction individuele
Dans une installation électrique stable, non-variable, l'emplacement d'un condensateur fixe est possible.
Pour améliorer le cos phi il est possible de connecter un condensateur en parallèle sur chaque utilisateur dans le réseau
Dans ce cas, le condensateur s'enclenché en même temps avec la charge.
Ce type de condensateur a une puissance réactive fixe et non-réglable.
b. Correction centrale
Dans une installation électrique à charges variables, une compensation automatique est souhaitable.
Dans ce cas, une batterie de condensateurs automatique/réglable est la solution optimale.
Le régulateur intégré dans ce système possède de plusieurs paramètres afin de pouvoir vous donner une compensation accordée à l'installation électrique.
Pour le choix de la puissance/l'exécution de la batterie de condensateurs, nous référons à notre tableau ou à nos mesures.
•2. Pourquoi compenser ?
a. Pénalité sur la puissance réactive
La considération de la différence entre la puissance active et la puissance apparente
force la compagnie d'électricité (EDF, Electrabel,...) à sur-dimensionner les systèmes de distribution afin de fournir une puissance avec un cos phi bas.
Des pénalités sont établies pour forcer le client à investir dans des condensateurs afin de supprimer cette énergie réactive.
b. Augmentation de la puissance du système
La puissance thermique des générateurs, transformateurs et des câbles limitent les kVA qui peuvent être fournis par le système. En réduisant la demande en kVAr du côté de la charge et en installant des condensateurs, on permet de rajouter de la puissance sur le système.
c. Amélioration de la tension
Une forte demande de puissance réactive, donc un cos phi très bas, détermine une augmentation de chute de tension sur le transformateur, sur les câbles et sur d'autres parties du réseau provoquant une réduction de la tension d'alimentation de la charge: la chute de tension peut être réduite proportionnelle à l'augmentation du facteur de puissance.
d. Réduction des pertes
Étant donné que le courant circulant se réduit proportionnellement à l'augmentation du facteur de puissance, les pertes résistives dans le circuit sont inversement proportionnelles au rephasage .
C. Correction centrale
La solution la plus souhaitable pour l'amélioration du cos phi est la correction centrale. Ceci est aussi la solution la moins chère. Le régulateur de la batterie de condensateurs fait un mesure du courant (la consommation de la batterie inclus) (sur la phase L1). Ce mesure de courant se fait sur le côté LS du transfo ou sur la protection principale de l'installation. Pour le mesure du cos phi, un mesure de la tension est nécessaire sur les 2 phases où il n'y a pas de mesure de courant (phase L2 et L3). Ce mesure de la tension est prévue dans la batterie de condensateurs et sert aussi comme charge pour le circuit (transfo 400/230 V est incorporé).
2. Types et capacité
Comar Benelux a des différents types selon la tension et la distorsion harmonique maximale qu'ils peuvent tolérer sûrement. Consultez le module de calculation pour faire un choix entre les différents types. Avant de choisir, il est préférable de laisser faire Comar Benelux un mesure.
Les harmoniques, c'est une sorte de pollution (des sur-courants), causé par des charges non-linéaires (ordinateurs, variateurs de fréquence, thirysteurs,etc.)
En effet ce sont des courants qui ont une fréquence qui est un multiple de la fréquence fondamentale (eg. 50 Hz= 150 Hz, 250 Hz, etc.).
En cas de charges non-linéaires monophasées l'harmonique apparente =
harmonique 3 = 150 Hz.
(les sur-courants se manifestent dans ce cas dans le neutre)
En cas de charges non-linéaires triphasées les harmoniques apparentes =
harmonique 5 et 7 = 250 et 350 Hz.
(les sur-courants se manifestent dans ce cas dans les phases)
Ces courants harmoniques provoquent des désavantages:
- Déformation de l'onde sinusoïdale.
- Échauffement dans les câbles/transformateurs/circuits électroniques/...
- Augmentation des kVA's.
- Augmentation des courants RMS.
- Anomalies dans le réseau.
Si on parle d'harmoniques, on parle toujours de THD%(I).
THD% est un critère utilisé fréquemment pour faciliter les choses.
On peut le calculer avec la formule suivante:
THD%= total du carré de toutes les puissances harmoniques
carré de la valeur fondamentale
THD nous donne le rapport du total des harmoniques et la valeur fondamentale.
Tout ce qui est moins de 10 % THD est toléré, du moment qu'il y a plus de 15 % THD,
la recherche d'une solution se manifeste.
Alors l'installation d'un filtre de réduction harmoniques devient nécessaire.
Le choix d'un filtre pour les harmoniques, c'est une question qui appartient aux spécialistes.
Vous pouvez plus d'informations sous le rubrique « filtres harmoniques ».
