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Choix de condensateur en milieux perturbés
1. Milieu perturbé :
En milieu perturbé l’on rencontre des problèmes dus à la pollution harmonique dans
le circuit ou à un mauvais facteur de puissance. Le facteur de puissance ou cosφ est
le rapport de la puissance active sur la puissance apparente. Il permet d’identifier
des appareils plus ou moins consommateur d’énergie réactive.
- cosφ = 1 ou tanφ = 0, aucune consommation d’énergie réactive. Charge
résistive.
- cosφ < 1, consommation d’énergie réactive d’autant plus importante que cosφ se
rapproche de 0. Charge inductive.
Un bon facteur de puissance permet d’optimiser une installation électrique et apporte
les avantages suivants :
- la suppression de la facturation d’énergie réactive (abonnés EDF tarif Vert)
- la diminution de la puissance souscrite en KVA (abonnés EDF tarif Jaune)
- limitation de pertes d’énergie active dans les câbles compte tenu de la diminution
de l’intensité véhiculée dans l’installation
- l’amélioration du niveau de tension en bout de ligne
- l’apport de puissance supplémentaire au niveau des transformateurs de
puissance si la compensation est effectuée au secondaire
2. Condensateurs
Un condensateur est un réservoir temporaire d’énergie sous forme
électrostatique. Il se compose de deux armatures métalliques et d’un isolant placé
entre ces armatures. L’énergie est stockée uniquement dans ce matériau isolant. Le
métal des armatures ne peut pas stocker d’énergie mais des charges électriques. La
quantité de charge d’une armature est l’opposé de l’autre.
Symbole électrique:
On définit la capacité par la relation : Q = C x U
(Où Q est la charge stockée sur sa borne positive ; U est la tension aux bornes du
composant ; C est la capacité électrique du condensateur.)
Il est utilisé principalement pour :
- stabiliser une alimentation électrique (il se décharge lors des chutes de
tension et se charge lors des pics de tension)
- traiter des signaux périodiques
- stocker de l’énergie, on parle alors de super condensateurs

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La capacité électrique d’un condensateur se détermine essentiellement en fonction
de la géométrie des armatures et de la nature du ou des isolants. La formule pour
estimer sa valeur est la suivante :
3. Comment améliorer le facteur de puissance
Améliorer le facteur de puissance d'une installation électrique, c'est la doter des
moyens de produire elle-même une part plus ou moins importante de l'énergie
réactive qu'elle consomme.
Il existe différents systèmes pour produire de l'énergie réactive en particulier les
compensateurs synchrones et les condensateurs shunt (ou série pour les grands
réseaux de transport).
Le condensateur est le plus utilisé compte tenu:
 de sa non consommation en énergie active,
 de son coût d'achat,
 de sa facilité de mise en œuvre
 de sa durée de vie (10 ans environ)
 de son très faible entretien (appareil statique)
Ce récepteur a la propriété lorsqu'il est soumis à une tension sinusoïdale de
déphaser son intensité, donc sa puissance (réactive capacitive), de 90° en avant sur
la tension.
A l'inverse, tous les autres récepteurs (moteur, transformateur...) déphasent leur
composante réactive (intensité ou puissance réactive inductive) de 90° en arrière sur
la tension.
La composition vectorielle de ces intensités ou puissances réactives (inductive
et capacitive) conduit à une intensité ou puissance résultante réactive inférieure à
celle existant avant l'installation de condensateurs.
Pour simplifier, on dit que les récepteurs inductifs (moteur, transformateur...)
consomment de l'énergie réactive alors que les condensateurs (récepteurs
capacitifs) produisent de l'énergie réactive.
Diagramme des puissances
Un condensateur est constitué
fondamentalement de deux conducteurs
électriques, ou « armature », très proches
l’un de l’autre mais séparés par un isolant, ou
« diélectrique ».
La charge électrique emmagasinée par un
condensateur est proportionnelle à la tension
appliquée entre ses 2 armatures. Aussi, un
tel composant est principalement caractérisé
par sa « capacité ».
Avec S : surface des armatures en regard, e distance entre les
armatures et ε la permittivité du diélectrique.

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Qc = P (tg φ 1 - tg φ 2)
4. Choix en BT
La compensation de l'énergie réactive en basse tension s'effectue selon deux
systèmes :
 Système fixe
 Système automatique
Ce choix s'effectue selon le critère suivant :
La compensation de l'énergie réactive nécessite d'adopter le condensateur aux
caractéristiques intrinsèques du réseau électrique correspondant (tension,
fréquence, cos φ...). Cependant, la présence de plus en plus fréquente, dans ce
réseau, de courants harmoniques nécessite également de l'adapter au degré de
pollution et aux performances finales souhaitées par le client.
ST (kVA) puissance du transformateur
H.T./B.T.
Qc (kvar) puissance batterie
condensateur
P : puissance active
S1 et S2 : puissances apparentes
(avant et après compensation)
Qc : Puissance réactive du
condensateur
Q1 : Puissance réactive sans
condensateur
Q2 : Puissance réactive avec
condensateur
Relations :
Q2 = Q1 - Qc
Qc = Q1 - Q2
Qc = P.tg φ 1 - P.tg φ 2
- φ 1 déphasage sans condensateur
- φ 2 déphasage avec condensateur

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En fonction du degré de pollution ou d'harmoniques, on distingue quatre "types"
de condensateurs :
 Type standard
 Type H (renforcé)
 Type SAH (selfs anti harmoniques)
 Type FH (filtres harmoniques)
5. Choix en HT
Les condensateurs haute tension sont généralement une constitution de plusieurs
condensateurs unitaires monophasés ou triphasés assemblés et interconnectés pour
réaliser des ensembles de puissances importantes appelées “batteries de
condensateurs”.Cette constitution de capacités élémentaires ou partielles
connectées généralement en plusieurs groupes série-parallèle permettant d'obtenir
les caractéristiques électriques souhaitées de l'appareil.
 la tension nominale d'un condensateur dépend du nombre de groupes en
série
 la puissance nominale d’un condensateur dépend du nombre de capacités
partielles en parallèle par groupe
Chaque capacité élémentaire est fabriquée à partir de deux feuilles d'aluminium
constituant les armatures ou les électrodes et de films polypropylènes spécifiques de
grande qualité, rugueux pour faciliter l'imprégnation, assurant une partie de l'isolant.
L'ensemble des capacités ainsi câblé, appelé "partie active" est positionné dans
une cuve en acier inoxydable, équipée à la partie supérieure de bornes ou
traversées isolées, en porcelaine, permettant le raccordement de l'appareil.
Cette "partie active" après avoir été séchée, traitée, est imprégnée sous vide d'un
diélectrique liquide de type :
 non chloré
 non toxique
 biodégradable
SH (kVA) puissance totale foisonnée des générateurs
harmoniques présents au secondaire du
transformateur.
ST (kVA) puissance du transformateur H.T. /B.T.

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Ce diélectrique liquide doté d'une remarquable stabilité chimique, d'un haut
pouvoir d'absorption des gaz et d'extinction des décharges partielles dont le point
éclair se situe aux environs de 150 °C, assure avec le film polypropylène l'isolement
total entre électrodes. Cette technologie de condensateurs dits "tout film" présente
les caractéristiques principales suivantes :
 une très bonne tenue aux champs électriques importants
 des pertes wattées très faibles, autorisant des économies non négligeables
dans le cadre des batteries de condensateurs de forte puissance
Les condensateurs à diélectrique type "tout film" en matière synthétique
présentent par rapport à l'ancienne génération des condensateurs à diélectrique de
type "mixte" (papier + film) une durée de vie beaucoup plus importante compte tenu :
 de leur très bonne stabilité thermique liée à des pertes wattées très faibles
dues à la suppression du papier
 d'une remarquable stabilité chimique du diélectrique liquide autorisant :
 une forte capacité à l'absorption des décharges partielles
 une grande rigidité diélectrique aux surintensités et surtensions transitoire
 une très faible variation de la capacité en fonction de la température
(Facteur de pertes moyen :
0,15 W/kvar à la mise sous tension
0,1 W/kvar après 500 h. de fonctionnement)