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Charles HANTOUCHE : Docteur ès Sciences - Ingénieur‐Chercheur au Service Matériel Électrique de la Direction des Études et Recherches d’Électricité de France
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En électrotechnique, les condensateurs de puissance sont utilisés essentiellement pour :
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l’amélioration du facteur de puissance ;
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la réduction des impédances en série des lignes ;
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la régulation de la tension ;
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le filtrage des fréquences harmoniques ;
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le circuit bouchon des réseaux ;
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le démarrage des moteurs monophasés ;
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la protection des moteurs électriques ;
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le stockage de l’énergie électrique.
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Cinq types de condensateurs permettent de satisfaire aux besoins des utilisateurs ; on distingue :
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les condensateurs mixtes : ils sont constitués par une feuille de papier et deux feuilles de plastique imprégnées par un diélectrique liquide non chloré ;
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les condensateurs tout film : ils sont constitués par deux ou trois feuilles de plastique imprégnées par un diélectrique liquide non chloré ;
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les condensateurs tout film métallisé : ils sont constitués par une feuille de plastique métallisée et non imprégnée ;
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les condensateurs tout film métallisé et imprégné : ils sont constitués par une feuille de plastique métallisée ; les bobines ainsi constituées sont imprégnées par un diélectrique liquide ou gazeux ;
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les condensateurs électrolytiques.
Ces derniers, dont l’emploi se limite au démarrage des moteurs monophasés, appartiennent plutôt au domaine de l’électronique [32]. Par contre, les autres types de condensateurs sont très répandus sur les réseaux à haute tension (HTA et HTB) et à basse tension (BT).
On traitera en détail, dans cet article, des condensateurs destinés à fournir l’énergie réactive aux réseaux électriques ou aux installations industrielles.
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On utilise la terminologie définie par la norme CEI 871‐1, dont on rappelle ci‐après les principaux termes.
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Élément de condensateur (ou élément) : dispositif constitué essentiellement par deux électrodes séparées par un diélectrique.
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Condensateur unitaire (ou unité) : ensemble d’un ou de plusieurs éléments de condensateur placés dans une même enveloppe et reliés à des bornes de sortie.
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Batterie de condensateurs (ou batterie) : ensemble de condensateurs unitaires raccordés de façon à agir conjointement.
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Condensateur : le terme condensateur est employé lorsqu’il n’est pas nécessaire de préciser s’il s’agit d’un condensateur unitaire ou d’une batterie de condensateurs.
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8. Autres types de condensateurs
Dans ce paragraphe, on présente, d’une manière succincte, quelques autres types de condensateurs de puissance utilisés sur les réseaux électriques ; bien que leur fabrication s’apparente à celle des appareils destinés à l’amélioration du facteur de puissance, on s’attache à montrer ce qui les différencie des unités étudiées précédemment.
8.1 Condensateurs pour installations de chauffage à induction
Les condensateurs, utilisés pour alimenter les fours à induction, se caractérisent par les deux points suivants.
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Ils ne sont pas reliés à un réseau, mais à une installation industrielle sur laquelle les surtensions atmosphériques ou de manœuvres ne sont pas importantes. Ils sont donc construits avec une marge de sécurité plus faible.
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Ils peuvent être utilisés à des fréquences élevées allant jusqu’à 24 000 Hz. Pour celles‐ci, les pertes diélectriques, proportionnelles à la fréquence, sont importantes. Ces condensateurs sont souvent munis d’un dispositif de refroidissement à air soufflé ou à circulation d’eau. Notons toutefois que les condensateurs à diélectrique tout film imprégné avec des liquides non chlorés, grâce à leurs pertes très faibles, peuvent fonctionner en refroidissement naturel jusqu’à des fréquences assez élevées.
Ces condensateurs sont, très souvent, munis de fusibles internes. Leurs règles et conditions d’essais sont prévues par les normes CEI 110, NF C 54-120 et NF C 54-121.
8.2 Condensateurs de couplage et diviseurs capacitifs
Ces appareils sont installés sur les réseaux à haute tension pour assurer de nombreuses fonctions :
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mesure des tensions ;
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couplage de la ligne avec une installation de télécommunication ;
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protection contre les surtensions.
Ils sont constitués par de nombreux éléments raccordés en série et disposés dans une cuve de porcelaine. Leur capacité est comprise entre 1 000 et 10 000 pF. Le diélectrique est soit du papier, soit mixte (papier et polypropylène),...
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Autres types de condensateurs
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HELD (W.), POLIMEEIR (F.J.) - Les fusibles intérieurs, dans les condensateurs à haute tension modernes. - ELECTRA, no 33, p. 32-47, mars 1974.
-
(2) - CAPELLE (J.) - Les condensateurs de puissance à fusibles internes et la structure des batteries MT. - EDF‐Direction des Études et Recherches, AHM‐65/1 110, 40 pages, mars 1978.
-
(3) - CAPELLE (J.) - Intérêt des condensateurs de puissance à fusibles internes. - EDF‐Direction des Études et Recherches, HM/65/1 294, 40 pages, janv. 1980.
-
(4) - DANEMAR (A.) - Internal fuses for high voltage power capacitors. - CIGRE. Groupe de Travail, no 15-05/83/18, 6 pages (1983).
-
(5) - NICOLAS (M.) - Contribution à la définition d’un nouveau palier technique de condensateurs. - EDF‐Direction des Études et Recherches, HM‐62/5 001, 22 pages, déc. 1985.
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NORMES
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Condensateurs de puissance à moyenne tension à diélectrique mixte imprégné par un liquide diélectrique non chloré avec ou sans fusibles internes. - HN 54‐S‐03 - 1989
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Condensateurs de puissance shunt autorégénérateurs destinés à être installés sur des réseaux à courant alternatif de tension assignée jusqu’à 1 000 V inclus. - HN 54‐S‐04 - 1991
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Condensateurs de puissance à moyenne tension à diélectrique tout film imprégné par un liquide diélectrique non chloré avec ou sans fusibles internes. - HN 54‐S‐05 - 1989
-
Gradins de condensateurs moyenne tension sous enveloppe métallique avec interrupteur incorporé. - HN 54-S‐20 - 1991
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Inductance de choc pour batteries de condensateurs MT. - HN 54‐S‐35 - 1972
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