Calcul de la capacitance pour compensation de puissance réactive 21 kvar
La capacitance ne peut pas être déterminée par les kvar seuls
La puissance réactive (Q) fournie par un condensateur dépend de la tension, de la fréquence et de la capacitance. Il faut connaître la tension et la fréquence du système pour calculer la capacitance requise.
Formule fondamentale (monophasé)
Q = V² × ωC = V² × 2πf × C
En isolant C :
C = Q / (2πf V²)
- Q = puissance réactive en VAR (pas kVAR). 21 kvar = 21 000 VAR.
- V = tension efficace aux bornes du condensateur (volts).
- f = fréquence (Hz).
- C = capacitance (farads).
Batterie de condensateurs triphasée (connexion étoile)
Puissance réactive triphasée totale Q3φ = 3 × Vph² × 2πf × Cph
Puisque VLL = √3 Vph :
Cph = Q3φ / (2πf VLL²)
(Note : même formule que le monophasé en utilisant la tension ligne-ligne.)
Exemples de calcul pour 21 kvar
| Système | VLL (V) | f (Hz) | C par phase (µF) | Notes |
|---|---|---|---|---|
| BT 3Ø | 400 | 50 | 278 µF | Industriel courant (CEI) |
| BT 3Ø | 480 | 60 | 161 µF | Industriel courant (US) |
| MT 3Ø | 4160 | 60 | 1,52 µF | Distribution primaire |
| MT 3Ø | 12470 | 60 | 0,17 µF | Départ distribution |
| 1Ø | 230 | 50 | 1270 µF | Charge monophasée |
| 1Ø | 120 | 60 | 4860 µF | Résidentiel Amérique du Nord |
Implémentation pratique
- Les condensateurs existent en puissances kvar standard à tension nominale (ex. : 5, 10, 25 kvar @ 480 V).
- Pour 21 kvar @ 480 V, 60 Hz : utiliser 1 × 10 kvar + 1 × 10 kvar + 1 × 1 kvar (ou 5+5+5+5+1) — tailles standard.
- Chaque unité a des résistances de décharge intégrées (NEC 460.6 / CEI 60831).
- Inclure des réactances série (détunées, typiquement 7 % ou 14 %) pour éviter la résonance avec l'inductance du transformateur.
- Commutation : contacteurs avec résistances de pré-insertion ou thyristors (TSC) pour réponse rapide.
- Protection : fusibles (1,35–1,5× In), relais de déséquilibre (banques multi-unités), surtension/surintensité.
Contexte correction du facteur de puissance
21 kvar sert typiquement à corriger un facteur de puissance déphasé. kvar requis = P (kW) × (tan φ₁ – tan φ₂). Vérifier avec le profil de charge — condensateurs fixes sur charge variable causent un FP avançant en charge légère. Utiliser un contrôleur FP automatique (banque à paliers).
Sécurité
- Les condensateurs stockent une énergie létale. Temps de décharge < 75 V en 3 min (CEI) / 50 V en 5 min (NEC).
- Vérifier tension nulle avant manipulation.
- EPI : gants et visière résistants à l'arc, adaptés à la tension.
En résumé
Fournir la tension système (VLL) et la fréquence (Hz) pour obtenir la capacitance. Ou mieux : spécifier des unités de condensateurs standard (kvar @ V) pour l'achat. Consulter un ingénieur systèmes de puissance pour la conception de correction FP.