Le taux de pénétration croissant du photovoltaïque connecté au réseau électrique a posé de nombreux problèmes aux fournisseurs de services publics. L'un des principaux problèmes est que la plupart des dispositifs électroniques de puissance utilisés consomment de la puissance réactive, ce qui peut conduire à un faible facteur de puissance et à des systèmes d'alimentation instables. Ce problème motive une fois de plus le développement de la correction du facteur de puissance. Nous allons maintenant discuter des deux méthodes de compensation de puissance réactive les plus couramment utilisées.
Facteur de puissance
L'électricité utilisée pour faire fonctionner un équipement est appelée puissance ou puissance apparente exprimée en voltampère (S). La puissance apparente est une combinaison de puissance active et de puissance réactive, la puissance active étant représentée par VA (P) et la puissance réactive représentée par VAR (Q).
S2(KVA)=P2(KW)+Q2(KVAR)
Le facteur de puissance détermine l’efficacité d’un système et constitue le rapport entre la puissance active et la puissance apparente. Plus le facteur de puissance est faible, plus le rendement du système est faible. Le facteur de puissance est en retard sur les charges inductives et en avance sur les charges capacitives. Les charges résistives ont un facteur de puissance unitaire.
Correction du facteur de puissance
La correction du facteur de puissance permet d'obtenir une uniformité du facteur de puissance. L'importance de la correction du facteur de puissance réside dans l'impact d'un faible facteur de puissance sur les prix de l'énergie, la durée de vie de l'instrument et la taille des accessoires (tels que les câbles).
Habituellement, les moteurs à induction utilisés dans les usines industrielles fonctionnent sous de faibles charges, sous des lampes à arc et dans différentes conditions de consommation d'énergie pendant une courte période, ce qui entraîne un faible facteur de puissance de décalage. Par conséquent, les sociétés de services publics facturent ces usines en utilisant le facteur de puissance ou le prix maximal de l’électricité demandé (prix de l’électricité KVA).
En raison de leur courte durée de vie, les machines, les conducteurs et les composants électriques fonctionnant à de faibles facteurs de puissance connaîtront des problèmes de surchauffe. Compte tenu de tout cela, les sociétés de services publics et les consommateurs recherchent un moyen de garantir que le facteur de puissance est presque uniforme.
Méthode de correction du facteur de puissance
Il existe plusieurs méthodes de correction du facteur de puissance. Les deux types les plus couramment utilisés sont les batteries de condensateurs et les condensateurs synchrones.
1. Banque de condensateurs :
Une batterie de condensateurs est un système qui comprend plusieurs condensateurs utilisés pour stocker de l'énergie et générer de la puissance réactive. Les batteries de condensateurs peuvent être connectées dans une configuration triangulaire ou en étoile (en forme de Y). La valeur nominale des condensateurs de puissance dépend de la puissance réactive qu'ils peuvent générer. La puissance nominale du condensateur est de KVAR. L'unité internationale de mesure des condensateurs étant le Farad, une équation est utilisée pour convertir la capacité Farad en puissance réactive équivalente au KVAR.
2. Synchrone condensateurs:
Les condensateurs synchrones ne sont que des moteurs synchrones à surexcitation qui fonctionnent sans charge. Lorsqu'il est connecté en parallèle avec la charge, le condensateur synchrone génère la puissance réactive requise pour le système.
La taille des condensateurs synchrones est directement proportionnelle à la puissance réactive que le système électrique peut consommer.
Les moteurs synchrones fonctionnent dans trois états différents. Manque d’excitation, excitation modérée, excitation excessive. L'état change avec la variation du courant d'excitation. Les moteurs synchrones sous-excités agissent comme des charges inductives, consommant ainsi de la puissance réactive. Le moteur à excitation intermédiaire agit comme une charge résistive, il n'y a donc aucune consommation ni génération de puissance réactive. État de surexcitation, dans lequel l'onde sinusoïdale actuelle entraîne la tension, générant ainsi une puissance réactive avec un facteur de puissance avancé.
Conclusion
Toutes les méthodes d’amélioration du facteur de puissance reposent sur le même principe. Pour chaque charge avec un facteur de puissance en retard, une charge avec un facteur de puissance en avance doit être connectée en parallèle pour garantir un facteur de puissance proche de l'unité.
