1.1.1. Puissance réactive
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.
le déphasage entre v et i(compté positivement si
le courant est en retard sur la
tension).
La puissance apparente, fournie par la source de
production :
Impose les dimensions du générateur et du
réseau de transport ou de distribution
.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 :
Par rapport à la puissance apparente S, la puissance
active P est réduite d'un
facteur de puissance entraînant des pertes
d'efficacité du réseau, La puissance
réactive , non utilisée, est :
Ainsi, on obtient :en réalité, la puissance
réactive sert à l'aimantation des circuits
magnétiques des machines électriques
(transformateurs et moteurs) et de certains
appareils tels que les lampes fluorescentes. Mais, par contre,
la transporter en même
temps que la puissance active conduit à surdimensionner
les lignes de transport et de
distribution et donc à en augmenter le coût ou
à les faire fonctionner à leurs limites, ce
qui peut conduire à des instabilités
néfastes pour la qualité de service.
On montre que la puissance réactive a des
propriétés de conservation dans le
réseau. Par convention, tout élément
inductif du réseau ( > 0) consomme de l'énergie
réactive et tout élément capacitif ( <
0) en produit. Il est aisé de calculer ces
consommations et productions. La puissance réactive
consommée par une inductance L
parcourue par un courant I est :
La puissance réactive produite par une capacité C
soumise à une tension U est égale à :
Avec
étant la pulsation du réseau en radians par seconde
et f la fréquence en
(hertz). Comme pour la puissance active, on peut
établir, aux noeuds du réseau ou sur
tout trajet du courant, des bilans équilibrés de
puissance réactive. Le bilan global est le
suivant :
§ les charges sont très généralement
inductives, c'est-à-dire consommatrices
de puissance réactive ;
§ les lignes aériennes produisent de l'énergie
réactive du fait de leur capacité
lorsqu'elles sont peu chargées ; elles en consomment
lorsqu'elles sont fortement
chargées ;
§ les câbles souterrains en produisent du fait de leur
faible inductance et de
leur grande capacité ;
§ les transformateurs en consomment.
Globalement, le réseau et ses charges appellent de
l'énergie réactive, sauf aux
heures creuses .Ainsi, il s'établit, sur les
réseaux, une forte circulation de puissance
réactive, ce qui se traduit par des cos Õ faibles
en tout point du réseau, par conséquent,
de fortes pertes de rendement et un surdimensionnement des
réseaux. L'ampleur du
phénomène est telle que, dans bien des cas, le
réseau ainsi constitué deviendrait
inexploitable .La solution consiste à produire de la
puissance réactive au voisinage des
lieux de consommation. C'est le rôle des condensateurs de
puissance ou les
compensateur statique SVC .Placés près des
éléments inductifs, ces derniers leur
fournissent directement de la puissance réactive ;
celle-ci n'a plus à circuler sur le
réseau d'alimentation ; on limite ainsi les
instabilités et les surdimensionnements des
réseaux
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