IEC 60831-1/2 · IEEE 18-2012 · IEEE 1036-2010 · IEC 60871-1 · Dimensionnement Qc · Résonance harmonique · Réacteur désaccordé · Économies d'énergie
Qc = P × (tan(arccos PF₁) − tan(arccos PF₂)) [IEC 60831-1 / IEEE 18-2012 §5]
C_delta (µF) = Qc / (3 × 2πf × V_LL²) × 10⁶
C_wye (µF) = Qc / (3 × 2πf × V_LN²) × 10⁶
f_r = f_sys × √(Ssc / Qc) [IEEE 519-2014 §5]
where Ssc = Short-Circuit MVA
Harmonic risk: |h_r − h| / h ≤ 10% (h ∈ {5, 7, 11, 13})
Detuned reactor: p% = (f_sys / f_p)² × 100 [IEC 60831-2]
La correction FP ajoute de la puissance réactive capacitive (kVAR) pour compenser la demande réactive inductive des moteurs, transformateurs et réacteurs. Cela augmente le rapport puissance utile (kW) / puissance totale (kVA), réduisant le courant, les pertes et les pénalités de demande.
Qc (kVAR) = P × [tan(arccos FP₁) − tan(arccos FP₂)] selon IEEE 18-2012 §5 et IEC 60831-1. Par exemple, 500 kW FP 0,75→0,95 : tan(arccos 0,75)=0,881, tan(arccos 0,95)=0,329, Δtan=0,552, Qc=276 kVAR.
Les condensateurs et l'inductance système forment un circuit LC parallèle. La fréquence de résonance f_r = fsys × √(Ssc/Qc) ne doit pas coïncider avec les harmoniques caractéristiques (5e=250 Hz, 7e=350 Hz en 50 Hz). IEEE 519-2014 §5 exige cette vérification. En cas de risque, un réacteur désaccordé (7% typ.) déplace la résonance.
IEC 60831-1 §5.2 exige que les batteries de condensateurs soient dimensionnées à ≥ 1,10 × V_système pour supporter les hausses de tension en régime permanent et les surtensions transitoires. Pour un système 415 V, sélectionner des condensateurs 440 V ; pour 11 kV, 12 kV.
Les batteries fixes sont plus simples et moins coûteuses — adaptées aux charges à faible variation. Les batteries à enclenchement par degrés ajustent la puissance réactive par degrés au fil des variations de charge, évitant la sur-correction et la résonance en charge légère.
En relevant le FP, les pertes I²R dans les conducteurs et le transformateur diminuent proportionnellement au carré du rapport de courant. Une usine industrielle de 500 kW relevant le FP de 0,75 à 0,95 économise environ 276 kVAR × 3000 h/an ≈ 828 000 kWh/an, soit ~99 000 €/an, évitant ~330 t CO₂.