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Auteur(s)
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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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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Généralités
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1. Notion de puissance réactive
Bien que l’objet principal de cet article soit la description technique des condensateurs de puissance utilisés sur les réseaux alternatifs publics et industriels, il semble opportun de faire rappel des phénomènes électrotechniques qui rendent indispensable leur emploi. Pour plus de détails, le lecteur pourra se reporter en bibliographie aux articles référencés [33] [34] [35] [36].
1.1 Puissance réactive
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Un réseau a pour fonction de transporter la puissance (ou l’énergie) depuis une source de production vers un centre de consommation appelé charge ou récepteur. La charge est caractérisée par sa tension, son courant, son impédance et son facteur de puissance.
Tout système électrique fonctionnant sous tension alternative consomme de l’énergie sous deux formes, l’ énergie active et l’ énergie réactive , puisque la tension et le courant sont rarement en phase.
En régime sinusoïdal, à la fréquence industrielle (50 Hz), appelons :
U et I les valeurs efficaces respectivement de la tension u et du courant i,
ϕ le déphasage entre v et i (compté positivement si le courant est en retard sur la tension).
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La puissance apparente, fournie par la source de production
S = UIimpose les dimensions du générateur et du réseau de transport ou de distribution.
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Seule la puissance active, reçue par la charge, se transforme en énergie mécanique, thermique, lumineuse, etc. C’est la puissance utile qui transite par la charge et qui est :
P = UI cos ϕ = S cos ϕPar rapport à la puissance apparente S, la puissance active P est réduite d’un facteur de puissance cos ϕ entraînant des pertes d’efficacité du réseau.
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La puissance réactive, non utilisée, est :
Q = UI sin ϕ = S sin ϕ...
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Notion de puissance réactive
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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(6)...
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
-
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
-
Inductance de choc pour batteries de condensateurs MT. - HN 54‐S‐35 - 1972
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