Comportement d'un condensateur surdimensionné

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Nico07
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Comportement d'un condensateur surdimensionné

Message par Nico07 » dim. 17 nov. 2019 16:28

Bonjour à tous,

Je me pose une question, on utilise des batteries de condensateurs dans l'industrie pour consommer de l'énergie réactive et ainsi maintenir un cos phi inférieur à 0,93.
Dans la pratique ils sont dimensionnés au plus près de cos phi = 0,93.
Ma question est: si la batterie de condensateurs est largement surdimensionnée, quel serait son comportement sur l'installation ?

Je suis arrivé à 2 possibilités:
- Soit les condensateurs se comportent comme un équipement passif et ne consomment que ce qui est présent sur le réseau et dans ce cas, ils ne seront pas utilisés à 100%

- Soit ils se comportent comme un équipement actif et cherchent à tout prix à consommer du réactif, à l'image d'un réseau électrique qui impose sa consommation sur les alternateurs des centrales de production.
Dans ce cas, ils pourraient faire en sorte que l'installation produise plus de réactif, donc que les moteurs asynchrones consomment plus de courant, ce qui pourraient soit les endommager, soit faire déclencher leurs protections.

Est-ce que mon raisonnement vous parait cohérent? Avez-vous des réponses à me donner?
Merci !

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flaschgordon
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Re: Comportement d'un condensateur surdimensionné

Message par flaschgordon » dim. 17 nov. 2019 22:26

Modification de ce message en vert suite à quelques remarques

Bonsoir, si on relève sur une installation par exemple 10 KW et 5 KVAR, cela veut dire que cette installation prend sur le réseau une puissance active de 10 KW et une puissance réactive de 5 KVAR , le cos phi sera d'environ 0,89.

Si l'on met une batterie de condensateurs de 5 KVAR ( ce qui correspond ici à la consommation de l'installation) , l'énergie réactive de cette installation va du coup " tourner en boucle" avec les condensateurs, de ce fait cette installation ne prend plus de réactif sur le réseau, le cos phi passe à 1 et surtout l'intensité en Ampères prise sur le réseau diminue.

Si maintenant la batterie de condensateur fait 11 KVAR pour cette installation qui en consomme 5, c'est du coup les condensateurs qui vont à leur tour fournir du réactif sur le réseau et ce pour une valeur de 6KVAR ( 11 - 5 ) , le cos phi va donc diminuer," car il passe en avant" et l''intensité augmentera de nouveau.

Dans cet exemple, le cos phi serait d'environ 0,86 " coté avant"

CDT
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Candela
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Re: Comportement d'un condensateur surdimensionné

Message par Candela » lun. 18 nov. 2019 11:25

Bonjour,
Nico07 a écrit :
dim. 17 nov. 2019 16:28

Je me pose une question, on utilise des batteries de condensateurs dans l'industrie pour consommer de l'énergie réactive et ainsi maintenir un cos phi inférieur à 0,93.
Dans la pratique ils sont dimensionnés au plus près de cos phi = 0,93.
Par convention (méthode de Boucherot):
-un dipôle selfique consomme de l'énergie réactive qui est affectée du signe"-"
-un dipôle capacitif produit de l'énergie réactive qui est affectée du signe "+"
Donc:
"On utilise des batteries de condensateurs dans l'industrie pour produire de l'énergie réactive, et ainsi compenser celle qui est consommée par les récepteurs selfiques"
Toujours dans l'industrie, si l'objectif consiste à éviter les pénalités appliqués par le distributeur, il convient:
-pour un réseau alimenté en BT de ramener la tangente [z_phi] à0,4 soit un [z_cosphi] égal à 0,928 au minimum (on arrondit souvent à 0,93 effectivement)
-pour un réseau alimenté en HTA, la règle est la même, mais en HT. Lorsque le comptage est en BT, le distributeur applique une minoration de la tangente "seuil" de 0,09, ce qui la ramène à 0,31/ [z_cosphi] 0,955 (souvent arrondi à 0,96) pour tenir compte de la "consommation" du transformateur. L'abonné à comptage HT doit évidemment suivre la même règle s'il effectue sa compensation au niveau BT.
Nico07 a écrit :
dim. 17 nov. 2019 16:28


Ma question est: si la batterie de condensateurs est largement surdimensionnée, quel serait son comportement sur l'installation ?

Je suis arrivé à 2 possibilités:
- Soit les condensateurs se comportent comme un équipement passif et ne consomment que ce qui est présent sur le réseau et dans ce cas, ils ne seront pas utilisés à 100%

- Soit ils se comportent comme un équipement actif et cherchent à tout prix à consommer du réactif, à l'image d'un réseau électrique qui impose sa consommation sur les alternateurs des centrales de production.
Dans ce cas, ils pourraient faire en sorte que l'installation produise plus de réactif, donc que les moteurs asynchrones consomment plus de courant, ce qui pourraient soit les endommager, soit faire déclencher leurs protections.
Il va falloir revoir un peu vos bases!
Les condensateurs sont des dipôles passifs en ce sens qu'ils ont des caractéristiques invariables tant que la fréquence reste constante.
Connectés à une source alternative, ils fournissent toujours la même quantité de réactif à tension et fréquences égales (Q= U²C [z_omega]) .
A contrario, un alternateur est un générateur actif: si l'on fait varier son excitation, on fait varier la production de réactif:
Q croît quand l'excitation augmente et inversement décroît lorsqu'elle diminue
La tension est le reflet de l'équilibre réactif consommé/produit. C'est le principe même de la régulation de tension des réseaux. Enfin un moteur asynchrone consomme du réactif pour son excitation, en quantité à peu près invariable en fonction de la charge: c'est ce qui explique que ces moteurs ont un très mauvais [z_cosphi] lorsqu'ils fonctionnent à vide.

Une batterie "largement surdimensionnée" entraîne une élévation de la tension:
Celle-ci est peu perceptible pour un abonné BT dont la puissance absorbée est faible par rapport au transfo de distribution . Elle peut devenir importante pou une usine alimentée en HTA, par ex si une batterie non régulée reste branchée lors des périodes d'arrêt. Le [z_cosphi] peut passer en zone "Avant" (c.a.d. le vecteur courant est en avance sur la tension) et la tension peut s'élever de façon importante, ce qui peut entraîner des claquages dans les récepteurs.
Cordialement

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Re: Comportement d'un condensateur surdimensionné

Message par Candela » lun. 18 nov. 2019 12:02

Bonjour,
Quelques commentaires en vert dans le texte
Cordialement
Candela
flaschgordon a écrit :
dim. 17 nov. 2019 22:26
Bonsoir, si on relève sur une installation par exemple 10 KW et 5 KVA, cela veut dire que cette installation "prend" sur le réseau une puissance active de 10 KW et une puissance réactive de 5 KVA , le cos phi sera d'environ 0,89.
Attention aux unités:
kW, kVA, et kvar pour la puissance réactive sont les écritures légales (on admet aussi kVAr par homogénéité avec la puissance apparente)

Si l'on met une batterie de condensateurs de 5 kVAr ( ce qui correspond ici à la "consommation" de l'installation) , l'énergie réactive de cette installation va du coup " tourner en boucle" avec les condensateurs, de ce fait cette installation ne "prend" plus de réactif sur le réseau, le cos phi passe à 1 et surtout l'intensité en Ampères prise sur le réseau diminue.

Si maintenant la batterie de condensateur fait 11 KVA pour cette installation qui en " consomme" 5, c'est du coup les condensateurs qui vont à leur tour "prendre" du réactif sur le réseau et ce pour une valeur de 6KVAr ( 11 - 5 ) , le cos phi va donc diminuer et l''intensité augmenter.
Non, les condensateurs fournissent du réactif au réseau, voir le post précédent. Le [z_cosphi] diminue parce qu'il passe côté "Avant"

Dans cet exemple, le cos phi serait d'environ 0,86
Exact mais il est préférable de préciser "avant" car c'est une situation inhabituelle
CDT

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Re: Comportement d'un condensateur surdimensionné

Message par flaschgordon » lun. 18 nov. 2019 12:55

Candela a écrit :
lun. 18 nov. 2019 12:02
Bonjour,
Quelques commentaires en vert dans le texte
Cordialement
Candela

Bonjour, Exact, désolé pour les erreurs :oops: Je modifie en vert également mon message initial

CDT
Modifié en dernier par flaschgordon le jeu. 19 déc. 2019 10:51, modifié 1 fois.

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Re: Comportement d'un condensateur surdimensionné

Message par Nico07 » mar. 19 nov. 2019 15:02

Bonjour et merci pour vos réponses.

Est-ce que vous pouvez compléter ces 2 points:

A contrario, un alternateur est un générateur actif: si l'on fait varier son excitation, on fait varier la production de réactif:
Q croît quand l'excitation augmente et inversement décroît lorsqu'elle diminue

Je n'avais pas en tête l'incidence sur le réactif, mais seulement sur la tension de sortie.

Une batterie "largement surdimensionnée" entraîne une élévation de la tension
Qu'est ce qui fait que la tension augmente pour une batterie de condensateurs surdimensionnée?

Cordialement

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Re: Comportement d'un condensateur surdimensionné

Message par Candela » mer. 20 nov. 2019 01:32

Bonsoir,
Tout réseau électrique ( par "réseau", j'entends un ensemble qui va d'un petit générateur ilôté et ses récepteurs à un grand réseau interconnecté comme le réseau européen) doit respecter deux équilibres permanents afin d'assurer sa stabilité:
-stabilité en fréquence: la puissance active produite doit en permanence être égale à la puissance active consommée. Toute diminution de puissance produite se traduit par une diminution de la fréquence si la puissance consommée reste constante.
-stabilité de la tension: la puissance réactive produite doit en permanence être égale à la puissance réactive consommée. Cette notion est plus difficile à appréhender pour les grands réseaux car il existe des moyens de faire varier la tension localement (par ex réglage en charge qui modifie le rapport de transformation d'un transfo). Mais pour un groupe électrogène BT par exemple cet équilibre doit être respecté. Il suffit pour cela: soit de modifier l'excitation de l'alternateur comme je l'ai dit plus haut, soit d'ajouter ou de retirer des condensateurs*. L'effet est exactement le même: toute augmentation de production à consommation constante entraîne une élévation de tension.Réciproquement, toute augmentation de la consommation de réactif entraîne, sur un réseau non régulé, une diminution de la tension.
Cordialement

*Un alternateur synchrone est capable de produire du réactif jusqu'à une limite déterminée par l'intensité maxi du circuit d'excitation. Il peut en "absorber" jusqu'à une limite qui est l'intensité nulle dans l'inducteur C'est le réseau (câbles, condensateurs) qui fournit alors l'excitation.
Cela explique pourquoi on ne doit pas laisser de batterie importante branchée lorsqu'une installation est secourue par un groupe: à charge faible la batterie fournit trop de réactif et la tension devient incontrôlable. Et si la batterie est régulée, le passage des gradins perturbe l'excitation et entraîne des sauts de tension très préjudiciables à la tenue diélectrique.

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Re: Comportement d'un condensateur surdimensionné

Message par Nico07 » mer. 20 nov. 2019 14:01

Merci beaucoup pour ces éclaircissements !

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