Principe de la compensation
Dans le cas d'un régime sinusoïdal, le facteur de puissance est égal au cosinus du déphasage entre une tension simple et le courant en ligne qui lui correspond : la relation devient .
Pour améliorer le facteur de puissance, il faut faire tendre le déphasage côté alimentation vers zéro : la puissance réactive fournie par l'alimentation tend vers zéro et sa puissance active tend vers sa puissance apparente.
Pour cela, on compense l'influence des charges consommant ou fournissant de la puissance réactive par des charges réactives.
Mise en oeuvre
Une alimentation triphasée impose un système triphasé équilibré de tensions aux bornes d'une charge triphasée équilibrée non polluante de puissance apparente nominale et facteur de puissance ; son comportement est inductif.
La charge est reliée à l'alimentation par une ligne triphasée dont les défauts sont représentés par une résistance, noteé , et une réactance inductive, notée .
La charge est supposée appeler de la puissance réactive, une deuxième charge fournissant de la puissance réactive est placée au plus près de la première charge.
Charges dont la puissance active est nulle (ou très faible) :
batteries de condensateurs ou lignes aériennes ou…
Le régime est sinusoïdal : le facteur de puissance est égal
au cosinus du déphasage entre une tension simple
et le courant en ligne correpondant.
La réactance est obtenue à partir de l'inductance
par
Lorsque son comportement est inductif
Les valeurs efficaces des tensions pour la charge et
la batterie de condensateurs sont supposées identiques.
La « surcompensation » peut entraîner
une augmentation de la valeur efficace des tensions
aux bornes des éléments de la charge.
Le diagramme vectoriel ci-contre représente les vecteurs associés aux tensions simples aux bornes de l'alimentation et aux bornes de l'association « Charge triphasée et batterie de condensateurs » ainsi que les courants de ligne de l'alimentation, de la charge et de la batterie de condensateurs.
Les comportements des trois phases étant identiques à un déphasage de 120° près, il est souvent préférable de ne représenter que les vecteurs correspondant à une phase.
- Masquer les vecteurs de la phase 1
- Masquer les vecteurs de la phase 2
- Masquer les vecteurs de la phase 3
On observe que :
Lorsque la puissance réactive fournie par les condensateurs est nulle, le facteur de puissance de l'installation est proche de celui de la charge : l'intensité des courants en ligne est relativement élevée, il y a des chutes de tension et des pertes en ligne relativement importantes.
Lorsque la puissance réactive fournie par les condensateurs s’approche en valeur absolue de celle appelée par la charge, le facteur de puissance de l'installation est proche de un : l'intensité des courants en ligne est relativement faible, les chutes de tension et les pertes en ligne sont relativement faibles.
Lorsque la puissance réactive fournie par les condensateurs est supérieure à celle appelée par la charge, le facteur de puissance de l'installation se dégrade : l'intensité des courants en ligne est relativement élevée, il y a des « chutes » de tension et des pertes en ligne relativement importantes.
Puisque les tensions sont sinusoïdales
alors les courants sont sinusoïdaux :
le régime est sinusoïdal.