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Compensation du facteur de puissance : puissance réactive des condensateurs

Calculez la puissance des condensateurs en kvar nécessaire pour relever le facteur de puissance d'une installation, et la baisse de puissance apparente et de courant.

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kW

Valeur hors limites

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Valeur hors limites

Réseau
V

Valeur hors limites

Résultats

Puissance réactive à compenser

55,3 kvar

Choisissez la batterie au pas standard supérieur

Baisse du courant

21,1 %

Puissance apparente avant
133,3 kVA
Puissance apparente après
105,3 kVA
Courant avant
192,5 A
Courant après
151,9 A
Baisse des pertes en ligne (RI²)
37,7 %

Payer pour un courant qui ne travaille pas

Un moteur alternatif a besoin d’un champ magnétique pour tourner, et créer ce champ consomme de la puissance réactive, mesurée en kvar. Elle va et vient entre le réseau et le moteur à chaque période sans produire de travail, mais elle circule quand même dans les câbles et les transformateurs. Le facteur de puissance mesure la part de la puissance apparente (kVA) qui est de la puissance active (kW) :

cos φ = P ÷ S

Une installation à cos φ 0,75 appelle un tiers de courant en plus qu’à cos φ 1 pour le même travail.

Le rôle des condensateurs

Les condensateurs fournissent localement l’énergie réactive dont les moteurs ont besoin, au lieu qu’elle soit prélevée sur le réseau. La puissance de la batterie se calcule ainsi :

Qc = P × (tan φ1 − tan φ2)

où φ1 et φ2 correspondent au cos φ actuel et au cos φ visé.

Exemple

Un atelier consomme 100 kW à un cos φ de 0,75 sur un réseau triphasé 400 V, et l’on vise 0,95.

  • Puissance réactive avant : 100 × tan(arccos 0,75) = 88,2 kvar.
  • Puissance réactive après : 100 × tan(arccos 0,95) = 32,9 kvar.
  • Batterie nécessaire : 55,3 kvar, soit une batterie standard de 60 kvar.
  • Puissance apparente : de 133,3 kVA à 105,3 kVA.
  • Courant de ligne : de 192,5 A à 151,9 A, soit 21,1 % de moins.
  • Pertes dans les câbles, proportionnelles au carré du courant : 37,7 % de moins.

Ce que dit le contrat d’électricité en France

Pour les raccordements de plus de 36 kVA, le tarif d’utilisation du réseau (TURPE) facture l’énergie réactive consommée au-delà d’une tangente φ de 0,4, soit un cos φ d’environ 0,93, pendant les heures pleines d’hiver, de novembre à mars. Ces kvarh apparaissent sur la facture. Une installation à cos φ 0,75 paie donc chaque hiver une pénalité qu’une batterie de condensateurs permet d’éviter, avec un retour sur investissement souvent rapide.

Conseils pratiques

  • Compensez au plus près des gros moteurs, ou installez une batterie automatique au tableau général qui enclenche ses gradins selon la charge.
  • Ne surcompensez pas : un cos φ capacitif la nuit, moteurs arrêtés, fait monter la tension.
  • Variateurs de vitesse et éclairage LED génèrent des harmoniques. Les condensateurs peuvent entrer en résonance avec eux : on installe alors des batteries avec selfs anti-harmoniques.
  • Toute intervention sur une batterie de condensateurs relève d’un électricien habilité : les condensateurs restent chargés après coupure.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que le facteur de puissance ?

Le rapport entre la puissance active (kW), qui produit un travail utile, et la puissance apparente (kVA), que les câbles doivent transporter. Moteurs, transformateurs et ballasts consomment de l'énergie réactive qui augmente le courant sans produire de travail, ce qui abaisse le cos φ.

Comment calcule-t-on la puissance des condensateurs ?

Qc = P × (tan φ1 − tan φ2), où φ1 et φ2 sont les angles dont les cosinus sont le facteur de puissance actuel et visé. Pour 100 kW relevés de 0,75 à 0,95 : 100 × (0,882 − 0,329) = 55,3 kvar.

Pourquoi compenser l'énergie réactive en France ?

Pour les raccordements de plus de 36 kVA, le gestionnaire de réseau facture l'énergie réactive consommée au-delà d'une tangente φ de 0,4 (cos φ d'environ 0,93), de novembre à mars aux heures pleines. La compensation réduit aussi le courant, libère de la capacité sur le transformateur et diminue les pertes en ligne.

Faut-il viser un cos φ de 1 ?

Non. On vise en général 0,93 à 0,98. Surcompenser rend l'installation capacitive à faible charge, ce qui peut faire monter la tension et créer des résonances avec les harmoniques. Les batteries automatiques enclenchent leurs gradins selon la charge.

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.