Calcul de compensation d’énergie réactive
Ce calcul de compensation d’énergie réactive détermine la puissance de condensateurs en kvar nécessaire pour relever une charge de son facteur de puissance actuel à une valeur cible, par exemple de 0,70 à 0,95. Saisissez la puissance active en kW et les deux facteurs de puissance, et l’outil donne les kvar, les kVA avant et après, la réduction du courant et la capacité en microfarads.
Résultats
L’outil « Calcul de compensation d’énergie réactive » fait partie de notre rubrique Calculateurs : Courant alternatif & triphasé. Parcourez cette rubrique pour dimensionner, convertir et vérifier vos résultats en complément de cet outil.
Ce que fait le calcul de compensation d’énergie réactive
Moteurs et transformateurs consomment de la puissance réactive pour créer leurs champs magnétiques. Ce courant ne produit pas de travail utile, mais il charge câbles et transformateurs, et le gestionnaire de réseau le facture souvent comme énergie réactive. Des condensateurs fournissent cette puissance réactive sur place, si bien que le réseau en fournit moins. Le calculateur détermine combien de kvar de condensateurs il faut pour atteindre le facteur de puissance visé.
Formule de la compensation d’énergie réactive
L’angle φ est l’arc cosinus du facteur de puissance :
La puissance apparente après compensation vaut kW ÷ cos φ2, et le courant de ligne diminue dans le rapport cos φ1 ÷ cos φ2.
Exemple de compensation d’énergie réactive
Une charge de 100 kW à cos φ 0,70 est compensée à 0,95 sur un réseau triphasé 480 V, 60 Hz :
La capacité vaut 265,4 µF par phase en triangle. Un site de 250 kW à 0,80 compensé à 0,95 sous 400 V et 50 Hz demande 105,33 kvar.
Comment calculer une compensation d’énergie réactive
Saisissez la puissance active de la charge en kW, issue d’un analyseur de réseau ou de la pointe de votre facture. Saisissez le facteur de puissance actuel et le facteur visé, souvent 0,95. Choisissez monophasé ou triphasé, la tension entre phases et la fréquence si vous voulez la capacité en microfarads. Cliquez sur Calculer.
Interpréter le résultat de la compensation
Choisissez la taille de batterie normalisée égale ou juste inférieure au résultat, car une surcompensation rend le facteur de puissance capacitif et peut relever la tension en faible charge. La réduction du courant montre la capacité libérée dans les câbles et les transformateurs. Pour des charges qui varient dans la journée, une batterie automatique enclenche et déclenche des gradins ; les condensateurs fixes conviennent aux charges constantes comme les gros moteurs en service continu. En France, l’énergie réactive est facturée aux sites de plus de 36 kVA au-delà de tan φ = 0,4.
Quand calculer une compensation d’énergie réactive
- Éviter la facturation d’énergie réactive avec un faible facteur de puissance
- Libérer de la capacité de transformateur pour de nouvelles charges
- Dimensionner des condensateurs sur un gros moteur asynchrone
- Réduire les pertes sur de longues alimentations
- Prévoir une batterie de condensateurs automatique
Erreurs fréquentes dans la compensation d’énergie réactive
- Surcompenser. Un facteur de puissance capacitif en faible charge relève la tension.
- Ignorer les harmoniques. Les variateurs peuvent entrer en résonance avec des condensateurs sans selfs.
- Dimensionner sur une seule mesure. Utilisez une courbe de charge sur la journée.
- Condensateurs moteur trop gros. Restez sous la puissance réactive magnétisante du moteur.
Conseils pour la compensation d’énergie réactive
- Visez 0,95 plutôt que 1,0.
- Utilisez des gradins automatiques pour les charges variables.
- Vérifiez la tension nominale des condensateurs par rapport au réseau, avec une marge.
Dimensionner une batterie de condensateurs en pratique
Partez de données réelles. Un mois de courbe de charge montre les kW et le facteur de puissance en pointe et en creux. Dimensionnez la partie fixe de la batterie sur la charge de base et laissez des gradins automatiques suivre le reste, pour rester proche de la cible sans devenir capacitif. Des condensateurs placés directement sur un moteur règlent le problème à la source, mais ne doivent pas dépasser la puissance réactive magnétisante du moteur, sinon il peut s’auto-exciter après l’arrêt. Les variateurs de fréquence et autres charges non linéaires produisent des harmoniques qui peuvent entrer en résonance avec les condensateurs ; les sites riches en variateurs utilisent donc des batteries avec selfs anti-harmoniques. Mesurez d’abord le facteur de puissance avec le calcul du facteur de puissance.
Compensation d’énergie réactive et capacité libérée
La compensation réduit la puissance apparente qu’un transformateur doit fournir. Dans l’exemple, 100 kW à 0,70 demandent encore 142,86 kVA, à 0,95 seulement 105,26 kVA. Cela libère environ 37 kVA de transformateur et réduit le courant de 26 %. Comme les pertes dans les câbles croissent avec le carré du courant, elles baissent d’environ 45 %. Cette réserve permet souvent d’ajouter des machines sans nouveau transformateur. Vérifiez le nouveau courant par phase avec le calcul de puissance triphasée.
Tableau des coefficients de compensation d’énergie réactive
Multipliez les kW par ce coefficient pour obtenir les kvar nécessaires :
| cos φ actuel | Vers 0,90 | Vers 0,95 | Vers 0,98 | Vers 1,00 |
|---|---|---|---|---|
| 0,60 | 0,849 | 1,005 | 1,130 | 1,333 |
| 0,70 | 0,536 | 0,692 | 0,817 | 1,020 |
| 0,75 | 0,398 | 0,553 | 0,679 | 0,882 |
| 0,80 | 0,266 | 0,421 | 0,547 | 0,750 |
| 0,85 | 0,135 | 0,291 | 0,417 | 0,620 |
| 0,90 | 0,000 | 0,156 | 0,281 | 0,484 |
Questions fréquentes : Calcul de compensation d’énergie réactive
Comment calculer les kvar d’une compensation d’énergie réactive ?
Multipliez les kW par tan(arccos cos φ1) moins tan(arccos cos φ2). Pour 100 kW de 0,70 à 0,95, le coefficient vaut 0,692 : il faut 69,15 kvar.
Quel facteur de puissance viser ?
La plupart des sites visent 0,95. En France, la facturation de l’énergie réactive démarre au-delà de tan φ = 0,4, soit un cos φ d’environ 0,93, et viser 1,0 expose à la surcompensation quand la charge baisse.
Comment convertir des kvar en microfarads ?
En triphasé couplé en triangle, C = kvar × 1000 ÷ (3 × 2πf × U²). L’outil affiche le résultat en µF si vous saisissez la tension.
Les condensateurs font-ils économiser de l’énergie ?
Ils réduisent le courant réactif, ce qui baisse les pertes dans câbles et transformateurs et peut supprimer la facturation d’énergie réactive, mais ils ne réduisent pas la puissance active de la charge.