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.