31 octobre 2007
ÉNERGIE, PUISSANCE, TARIFS, Cos-Phi, HARMONIQUES
ÉNERGIE, PUISSANCE, TARIFS, Cos-Phi, HARMONIQUES
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1 Rappels : Énergie, Consommation, Puissance
1.1 ÉNERGIE / CONSOMMATION
1.2 Puissance en courant continu
1.3 Puissance en courant
alternatif monophasé
1.4 Puissance en alternatif
triphasé
2 Les tarifs EDF
2.1 TARIF BLEU
2.2 TARIF JAUNE
2.3 Les différentes puissances EDF
2.4 Le TARIF VERT A5
3 L' EJP et TEMPO
3.1 Les raisons et l'historique EJP
3.2 Le principe EJP
3.3 TEMPO
4 La compensation du cos Phi
4.1 Emplacement de la compensation
4.2 La compensation centralisée
4.3 La compensation en milieu harmonique
4.4 La surveillance cos Phi
4.5 Le comptage EDF
5 Conclusions
-------------
Préambule
Cet article est un rappel des bases d'électricité et regroupe la tarification EDF et le traitement du cosinus Phi. Il a le mérite de ne pas être trop technique (du moins je l'espère...) et d'avoir les grandes lignes des éléments. Il n'a pas d'autres prétentions !
Cet article s'adresse aux particuliers mais aussi aux responsables de petites sociétés, aux responsables maintenance qui n'ont pas toujours connaissance de ces éléments.
1 Rappels : Énergie, Consommation, Puissance
Ce paragraphe 1 est un rappel de la différence entre énergie et puissance. Ce paragraphe est réalisé pour rappeler la différence entre énergie et puissance.
Les différentes catégories de puissances en courant alternatif seront rappelées.
Cela amènera naturellement à la tarification EDF des tarifs bleu, Jaune et Vert.
Enfin l'EJP sera évoqué bien qu'il n'y ait plus de nouveaux contrats à priori.
1.1 ÉNERGIE / CONSOMMATION
C'est la même chose ! Pas de différence sur le fond mais seulement dans la forme et dans l'expression des unités.
L'ÉNERGIE est plus souvent exprimée en Joules ou Kjoules ou en WH ou KWH. A noter que la Calorie et la Kcal sont des unités dérivées exprimant l'énergie thermique. (Il y a des équivalences entre énergie thermique et énergie mécanique : 1 cal=4.18 Joules)
Une CONSOMMATION est de l'énergie souvent dans une forme différente d'un travail physique.
On parle ainsi de la consommation en essence d'un véhicule (au 100 KM), mais rarement de sa consommation en kilo joules au 100 KM ou en KWH au 100 KM. (Il y a des équivalences d'énergie entre l'essence et le travail exprimé en KJoules)
En électricité, on parlera de consommation électrique qui pourrait tout à fait être exprimée en Joules, mais cette unité étant trop petite usuellement, on parlera habituellement en WATT HEURES (WH) ou KILO WATT HEURES (KWH).
Pour l'exemple, 1 KILO WATT HEURE représente l'énergie fournie ou consommée par un appareil de puissance 1 KW durant 1 Heure.
1 JOULE <====>1 WATT durant une seconde.
Ainsi, 3600 JOULES = 1 WH, et 1 KWH=3.6 MJ (Méga Joules)
Énergie et consommation représentent des quantités nécessaires à un travail ou une action déterminée. Il ne s'agit PAS de puissance, et le temps n'est pas référencé à l'unité.
Si le temps doit y être adjoint, il est mentionné spécifiquement et caractérise ainsi une capacité à action durant un temps donné.
(Exemple : Le chauffage de la maison durant les mois d'hiver a consommé 10 000KWH. Rien ne dit si cela a été fait en 4 ou en 6 mois réels. C'est une quantité !)
Dans le cas des batteries, l'énergie est parfois exprimée en Ah (Ampères heures). A ce niveau, une batterie de 35 Ah peut théoriquement fournir 35 Ampères (sous sa tension nominale) durant UNE heure, ou 1 Ampère durant 35 Heures. Ce n'est qu'une vue simplifiée (concernant les batteries c'est physiquement faux), mais le principe reste vrai, et il s'agit bien d'une quantité d'énergie disponible (La tension batterie n'est pas exprimée directement mais sous-entendue)
Vous pouvez consulter ces sites si vous n'avez pas tout saisi, il est inutile et stupide de recopier le travail des autres.
http://www.thermexcel.com/french/tables/unitnext.htm
Rubrique ÉNERGIE TRAVAIL ou QUANTITE de CHALEUR
et
http://physiquark.free.fr/IMG/pdf/Systeme_International_Unite.pdf
Toutes les unités du système MKSA et les sous-unités.
1.2 Puissance en courant continu
Une PUISSANCE représente une ÉNERGIE PAR UNITÉ DE TEMPS.
Sans rentrer dans les détails ni les démonstrations, tout est basé sur la loi d'Ohm U=RI,
Ainsi la puissance en courant continu est égale au produit du courant par la tension aux bornes de l'élément dont on souhaite connaître la puissance.
P=UI
1.3 Puissance en courant alternatif monophasé
Dans le cas d'une résistance pure (un radiateur par exemple) la formule de puissance est identique à celle du courant continu, à ceci près que la tension est exprimée en tension efficace (c'est la tension qui produit les mêmes effets qu'un courant continu), et que pour le courant, il en sera de même.
(Ces valeurs efficaces sont celles qui sont données par les appareils de mesures pour des courants et tensions sinusoïdales).
Dans le cas général, en courant alternatif (monophasé), le courant peut être en avance sur la tension ou en retard, suivant la nature de l'élément qui nous intéresse. (Le courant sera le plus souvent en retard sur la tension : moteurs, transformateurs…)
Dans le cas général (self ou condensateur), les calculs vont faire appel à la trigonométrie (désolé !), suivant l'expression des puissances que l'on va souhaiter.
Trois puissances physiques différentes caractérisent un appareil en courant alternatif et sont représentées par les trois côtés d'un triangle rectangle inscrit dans le cercle trigonométrique.
Voir Figure
ci contre
La puissance dite "active" représente la puissance physique réelle. C'est l'énergie mécanique d'un moteur. (axe des X)
La puissance "réactive" est une puissance qui permet entre autre la magnétisation pour une self. Cette puissance existe par son courant et introduit des pertes tant pour EDF que pour l'utilisateur. (axe des Y)
On pratiquera toujours la compensation du cos Phi, soit localement soit globalement.
La puissance "apparente" n'a qu'une réalité physique partielle. Elle a cependant le mérite d'être facile à mesurer.
Les relations suivantes sont ainsi obtenues :
Pactive = Papparente * cos(phi)
Préactive= Papparente * sin(phi)
(Papparente)2=(Pactive)2 + (Préactive)2 (le carré de l'hypoténuse est égal….)
Plus pratiquement d'un point de vue électricité cela peut s'énoncer ainsi : La puissance active est égale au produit de la tension efficace par le courant Apparent multiplié par le cosinus de l'angle Phi.
Pact=U*Iapp*cos(phi)
La première constatation est que la puissance apparente est toujours supérieure à chacune des deux puissances.
La deuxième constatation est que parler (lorsque phi est connu), de puissance ou de courant : actif, réactif ou apparent revient strictement au même. Le courant apparent est très facile à mesurer, alors que le courant réactif d'origine selfique l'est beaucoup moins (pour un moteur notamment).
(Le courant capacitif étant produit par des condensateurs est également très facile à mesurer. La partie courant actif d'un condensateur et pratiquement négligeable)
Les puissances réactives sont de deux ordres :
1/ d'origine selfique avec valeur positive
2/ d'origine capacitive avec valeur négative.
Phi est appelé l'angle de déphasage. Comme tout angle, il est caractérisé par son cosinus, mais aussi par sa tangente.
1.4 Puissances en alternatif triphasé
C'est la même chose qu'en monophasé avec racine de 3 en plus en facteur. La formule générale est alors :
P=UI*cos(phi)*rac(3)
A remarquer que suivant le montage dit en étoile ou en triangle, la tension sera dite simple ou entre phases soit habituellement 230 V ou 400 V.
2 Les tarifs EDF
Bien entendu, il n'était pas possible de parler des tarifs sans reprendre les notions indiquées ci-dessus.
Je viens de chercher sur le site EDF et il ne m'a pas été possible de trouver des tarifs industriels. Il est vrai qu'EDF a de tout temps toujours été gêné de divulguer ses tarifs. (On comprend mal pourquoi, vu qu'il n'y avait aucune concurrence)
EDF a globalement 3 grands tarifs qui sont répertoriés par des couleurs :
J'ai trouvé des tarifs sur le site du CRE (Commission de Régulation de l'Energie "cre.fr")
2.1 TARIF BLEU
BLEU pour les petits usagers dont nous faisons tous partie. La puissance souscrite maximum est définie en KVA (C'est l'ampérage du disjoncteur qui régule le problème) et ce tarif va jusqu'à la puissance de 36 KVA,. avec pour valeurs possibles 3 KVA (tarif unique).
Les puissances suivantes 6, 9, 12, 15, 18, 24, 30,36 KVA. Avec ou sans tarif heures creuses (tarif de nuit qui peut avoir lieu parfois de jour (14 à 16 heures) !).
Ce tarif a le mérite d'être simple, et uniquement valable pour les particuliers ou les petites industries.
Notez que vous avez, comme dans les grandes puissances, intérêt à compenser le cosinus Phi, pour obtenir la pleine puissance souscrite si vous avez beaucoup de moteurs.
Il s'agira très souvent d'installer des condensateurs aux bornes des moteurs.
De nombreuses petites scieries par exemple, ont largement intérêt à "compenser" les moteurs car cela leur permet de descendre d'un échelon de puissance (et donc d'abonnement).
Consultez la commission de régulation de l'énergie pour les tarifs à jour à l'adresse suivante :
http://www.cre.fr/fr/content/download/482/8029/file/tarifs_bleu_metropole.pdf
Pour le particulier, voici un petit graphique qui présente l'avantage de vérifier son abonnement par rapport à sa consommation annuelle. (catégories de puissance 3 KVA, 6 KVA normal, 6 KVA+tarif nuit).
Quelques petites explications sont cependant nécessaires à la compréhension :
-Vérifier votre disjoncteur pour savoir si il est adapté à votre puissance instantanée nécessaire.
-Les 2 courbes en traits fort bleus et rouge représente respectivement l'abonnement 3 KVA et l'abonnement 6 KVA sans tarif nuit .
Si vous avez peu de puissance installée ou que vous pouvez décaler vos consommations, le tarif 6 KVA est intéressant seulement à partir de 1800 KWH annuels. En dessous de cette puissance utilisez l'abonnement 3 KVA, vous y serez gagnant SI vos appareils fonctionnant simultanément ne dépassent pas cette puissance de 3 KVA. (environ 15 Ampères).
Pour les autres courbes, avec le tarif de nuit (HC), il faut être très prudent et évaluer le pourcentage d'utilisation de nuit et de jour (7 droites partant du même point). La consommation totale de 100% a été divisée en modules de 1/6 du total. On peut ainsi voir par croisement avec la courbe en traits gras rouge pour chaque pourcentage si c'est utile ou non de prendre le tarif de nuit. (Clic sur image pour agrandissement dans une nouvelle fenêtre).
Exemples : Ainsi à partir d'une consommation de 1450 KWH annuelle avec 5/6 de consommation de nuit (1/6 de jour), vous avez intérêt à souscrire un abonnement 6 KVA avec tarif de nuit.
Pour moitié (3/6) de consommation de nuit, il faudra cette fois au moins 2400 KWH annuels pour que le tarif de nuit soit rentable.
Lorsque l'on est sur la limite il y a souvent intérêt à rester sans tarif de nuit, car les augmentations de consommation sont principalement diurnes. (Au besoin consultez EDF, mais je persiste à dire que l'on n'est jamais si bien servi que par soi-même !)
NOTA : Les références sont prises par rapport au dernier tarif en date du CRE (15/08/2006)
2.2 TARIF JAUNE
JAUNE Pour les petites industries de 36 à 250 KVA. Notez deux sous-catégories :
UTILISATIONS LONGUES (LU) Une seule dénivelée possible.
UTILISATIONS MOYENNES (MU).
La puissance autorisée peut être différente suivant les instants de la journée. Il apparaît la notion des heures d'hiver et des heures d'été, ainsi que la notion des pointes fixes (en hiver et en période de forte demande durant 3 mois en principe Décembre, Janvier, Février). Les heures dites "tarif de nuit" sont plus communément appelées heures "creuses" (HC).
Les puissances souscrites en tarif jaune sont : en KVA (et non en KW)
36;42;48;54;60;66;72;78;84;90;96;102;108;120;132;144;156;168;180;192;204;216;228;240;252 KVA
La notion de puissance réduite devient présente, associée à la notion de dénivelée pour le mode LU. (Voir ci-après)
(Le transformateur 20 KV / 400 V (si nécessaire), est toujours à la charge financière et technique d'EDF).
Consultez la commission de régulation de l'énergie pour les tarifs à jour à l'adresse suivante :
http://www.cre.fr/fr/content/download/485/8038/file/tarifs_jaune_metropole.pdf
J'insiste sur la puissance souscrite en KVA (toujours en triphasé) car il s'agit d'une PUISSANCE APPARENTE.
Ceci veut dire que pour pouvoir utiliser pleinement la puissance de son abonnement, il faudra assurer la compensation du cosinus phi, au plus proche de la valeur 1.
Cependant, les condensateurs ont des valeurs qui ne permettent pas toujours d'atteindre 1 précisément, et il y a lieu de choisir entre le temps de retour sur investissement le plus court, la recherche de la puissance maxi, et le gain annuel maximum sur la facture EDF.
Voir ci-contre les courbes permettant un calcul en fonction des valeurs de condensateurs et des souhaits financiers exprimés.
Exemple : Sans aucune compensation, la puissance active disponible est de 76.8 KW (attention aux unités !) à cos(phi) 0.64 pour une puissance souscrite de 120 KVA. On devra toujours avoir au moins cette puissance active qui est nécessaire à l'entreprise.
Ainsi le POINT A sur les courbes correspond à 31 KVAR et représente en fonction des valeurs unitaires disponibles de condensateurs le premier point procurant 3416 Francs d'économie sur l'abonnement (c'était à l'époque en 1995) et une puissance apparente souscrite de 90 KVA (pour 120 d'origine), avec un temps de retour sur investissement de 12.7 mois, avec une puissance active de 77.4 KW.
Pour le POINT C, il y a 50 KVAR de condensateurs, un gain d'abonnement de 4222 Francs, une puissance souscrite de 84 KVA et un temps de retour sur investissement de 12.9 mois et une puissance active de 78.6 KW
Et ainsi de suite pour le point E.
On remarque également que lors d'un palier horizontal de gain EDF, il est inutile d'aller vers des valeurs de fin de palier horizontal. C'est de la perte d'argent avec le seul petit avantage de puissance un peu meilleure.
Il est parfaitement visible que c'est en fonction des ressources financières, des valeurs des condensateurs de compensation, du temps de retour sur investissement accepté, du gain maximum financier que le choix sera fait. On peut conclure sur ce tarif Jaune qu'il n'y a pas une seule solution mais beaucoup, suivant ce que l'on recherche.
Enfin un dernier point qui influe également, est la table des puissances acceptées par EDF en tarif Jaune. Cette table vient également perturber les choix. Si l'on ajoute qu'une entreprise vit et qu'il faut aussi regarder les besoins futurs, on a pas fait le tour du sujet qui devient cette fois très très compliqué….
En tarif jaune, le comptage est toujours réalisé en basse tension avec des tores de mesure du courant qui sont externes au compteur lui-même.
2.3 Les différentes puissances EDF
La PUISSANCE SOUSCRITE est la puissance maximum que l'installation devra pouvoir fournir.
La notion de PUISSANCE RÉDUITE correspond à une minoration de la PUISSANCE SOUSCRITE qui représente la puissance de base demandée au réseau en fonction des CATÉGORIES DE SAISON. Cette minoration affecte chaque catégorie été- hiver et heures pleines- heures creuses. Les 5 principales périodes de facturation sont donc :
P POINTES Fixes dans les cas des tarifs JAUNES UTILISATIONS LONGUES et VERT.
HPH Heures Pleines Hiver
HCH Heures Creuses Hiver
HPE Heures Pleines Eté
HCE Heures Creuses Eté.
C'est sur cette valeur de puissance réduite que la part fixe (abonnement) est calculée.
Préd =P1*coef1 + (P2-P1)*coef2 + (P3-P2)*coef3 + (P4-P3)*coef4 etc...
(Cela revient donc à réduire la puissance de la somme des écarts de puissance entre dénivelées). Les "coefs" sont donnés par les tarifs EDF. Le premier de tous "coef1" a normalement la valeur 1.
Il y a aussi comme (comme en tarif Jaune) des Sous Catégories, cette fois au nombre de 4 :
Très Longues Utilisations (TLU)
Longues Utilisations (LU)
Moyennes Utilisations (MU)
Courtes Utilisations (CU)
A chaque période (ou groupe de périodes) correspond un facteur de puissance réduite donné par les tables de tarification EDF. Les dénivelées sont au moins égales aux précédentes ou supérieures dans l'ordre de présentation ci-dessus (P vers HCE). 5 possibilités de dénivelées en tarif Vert et seulement 2 en tarif jaune
2.4 Le TARIF VERT A5
En tarif Vert le TRANSFORMATEUR 20 KV / 400V APPARTIENT À L'ABONNÉ. L'abonné paye en outre les pertes fer et effet Joule (Énergie thermique). Le transformateur permet de déterminer très simplement dans quel cas de tarification électrique tarif on se trouve. (Jaune ou vert)
Le début de ce tarif commence à une puissance de 250 KVA. (Attention il existait préalablement des puissances plus petites (100KVA) qui recouvraient partiellement la fin de puissance en tarif jaune. Cela semble abandonné ce jour.
Un mot rapide sur la méthode de comptage pour facturation. Celle-ci peut être en basse tension s'il y a un unique transformateur, et là aussi il y a des tores de mesure du courant, souvent disposés dans le boîtier supérieur du transformateur.
Si il y a plusieurs transformateurs ou des équipements complexes, le comptage est réalisé cette fois en haute tension 20 KV, et les tores sont effectivement très bien isolés dans une cellule spécifique. La mesure de tension quant à elle est réalisée par méthode capacitive pour limiter les pertes. Tous ces capteurs occupent une baie complète (plombée par EDF).
La grande différence de ce tarif est cette fois la facturation en énergie ACTIVE (KWH) d'une façon générale.
Ce tarif est avantageux, mais nécessite cependant de la surveillance pour la partie des puissances réactives, mais cela uniquement durant les 5 mois d'hiver (Novembre à Mars).
En effet quand l'énergie est en forte demande durant l'hiver, EDF facture l'énergie réactive située au dessus de tg(phi)=0.4 dans les pointes et en heures pleines. (à un tarif plus faible que l'énergie active)
L'énergie réactive fait des pertes par effet Joule en ligne, car la somme des courants actifs et réactifs est réellement présente. Ces pertes ont lieu aussi bien pour EDF que pour les abonnés.
Souvent ces pertes sont loin d'être négligeables. Ces pertes abaissent la tension nominale et entraînent parfois des problèmes de tension faible.
L'énergie réactive empêche de pouvoir atteindre la puissance souscrite (en tarifs Bleu et Jaune notamment).
En hiver il y a pénalités EDF pour tg Phi > 0.4 en tarif vert
Les mêmes périodes de facturation qu'en tarif jaunes sont utilisées :
P POINTES Fixes dans les cas des tarifs JAUNES UTILISATIONS LONGUES et VERT.
HPH Heures Pleines Hiver
HCH Heures Creuses Hiver
HPE Heures Pleines Eté
HCE Heures Creuses Eté.
Les pointes fixes sont de 4 heures par jour, souvent de 8 h à 10 h et de 17 à 19 h, mais définies dans le contrat et durant les mois de Décembre, janvier et Février !
Ces valeurs ont évolué, au fil des époques et sont susceptibles de changements.
Consultez la commission de régulation de l'énergie pour les tarifs à jour à l'adresse suivante :
www.cre.fr/fr/content/download/486/8041/file/tarifs_vert_metropole.pdf
Il y a encore d'autres tarifs verts mais cela concerne les très grandes puissances et déborde largement du but de cet article de présentation.
3 L' EJP et TEMPO
3.1 Les raisons et l'historique EJP
L'EJP a été réalisé pour palier le manque d'énergie en période de grande demande (hiver). Ce principe a été inventé aussi pour répondre à la pression des écologistes qui ne voulaient plus de centrales nucléaires. Aujourd'hui le contexte est un peu différent.
A priori EDF ne crée plus de nouveau contrats EJP, mais assure le maintient de l'existant.
L'affaire était si rentable pour les particuliers, que de nombreuses mini-centrales EJP de 1000 à 4000 KVA (groupe électrogènes au fuel) se sont crées et leur nombre doit permettre à EDF de suffire en production en période de grand froid.
EDF étant obligé de racheter l'énergie, cela était assez rentable, et de nombreuses industries s'étaient équipées.
Il faut voir aussi que la signalisation EJP a eu quelques problèmes à ces époques et que les automatismes n'ont pas toujours démarré les groupes pour des raisons aussi bien "EDF" que clients.
Les litiges ont été nombreux.
Il n'y a plus à ma connaissance de nouvelles implantations EJP.
L'EJP avait aussi été appliqué aux particuliers, mais vite remplacé par TEMPO qui est un EJP encore plus compliqué, qui ne doit pas réellement être extrêmement avantageux au vu des contraintes…Mais chacun voit sa spécificité et son intérêt.
3.2 Le principe EJP
L'Effacement des Jours de Pointes, signifie simplement que si vous avez souscrit à cette option, vous devez vous EFFACER du réseau sous peine de fortes amendes. En contre partie vous payez l'énergie très bon marché le restant de l'année.
L'EJP dure 22 jours contractuels consécutifs ou non (avec des limites), pour 18 heures par jour (durant les mois de Décembre, Janvier et Février).
Cet effacement suppose que vous avez vos propres moyens de production d'énergie. Il était à l'époque cependant possible d'avoir un très petit talon d'énergie fixe à un prix abordable en version MU EJP ?.
Les pointes en EJP sont différentes des pointes fixes des autres modes et portent le nom de POINTES MOBILES, puisqu'elles sont décidées en fonction des conditions climatiques, par EDF par une signalisation spécifique.
Ces pointes de 18 h par 24 heures sont en principe de 7 heures du matin à 1 heure du matin. L'électricité éventuellement consommée est alors à un prix catastrophique !
3.3 TEMPO
C'est l'équivalent de l'EJP pour le particulier. Cela nécessite une installation EDF spécifique, ainsi que des modifications pour le particulier (contacteurs divers, délestage etc..). Il y a également une facturation d'installation de la part d'EDF qui demande en outre une période d'abonnement minimum d'une année.
Il y a 3 périodes de facturation (bleu, blanc et rouge) chaque jour a une couleur dépendant de la demande d'énergie. Les heures creuses et les heures pleines vont respectivement de 22 h à 6 h et de 6 heures à 22 heures.
Il y a 22 jours rouges (c'est à priori les mêmes qu'en EJP) de très forte demande d'énergie où celle-ci est facturée très cher en HP
43 Jours Blancs ou la facture est mitigée,
300 jours bleus où l'énergie est bon marché. (tous les dimanches font partie de la couleur bleue)
Les avis sont très partagés sur le sujet, et je pense qu'il faut pour commencer avoir une bonne formation technique, car ce n'est pas à la portée du premier venu en exploitation courante. Il faut surveiller !
J'ai même lu qu'EDF ne semble plus promouvoir cette option ! ?
4 La compensation du cos Phi
D'où vient ce courant réactif ? Nous utilisons toujours le même courant réactif d'origine selfique, par le biais des moteurs et des transformateurs.
Nous n'utilisons pratiquement jamais de courant d'origine capacitive (sens opposé) dans notre vie quotidienne car aucun appareil ne peut produire cette énergie à part les condensateurs, et c'est fort dommage.
Compenser le cos(phi) revient donc à mettre des condensateurs en place (énergie réactive négative), soit pour ne pas payer de courant réactif, soit pour pouvoir utiliser la totalité de puissance souscrite et ne pas avoir de pertes Joule.
4.1 Emplacement de la compensation
L'emplacement le plus adapté est dans l'appareil concerné. Ceci est rarement possible, car il peut y avoir des appareils qui se déplacent et donc une impossibilité "de faire suivre" la compensation.
Pourquoi cet emplacement en proximité immédiate de l'appareil ? Tout simplement parce que l'annulation ou la compensation du courant réactif se réalise immédiatement. Le courant en ligne en amont du point des condensateurs ne comporte plus alors que majoritairement le courant ACTIF.
Les pertes joule complémentaires dues au courant réactif sont donc éliminées et toute la puissance est correctement utilisée.
4.2 La compensation centralisée
Cette méthode est utilisée uniquement dans les grandes installations de puissance, lorsque les consommateurs d'énergie réactive sont disséminés sur de grandes surfaces, et qu'il serait beaucoup trop coûteux de compenser individuellement chaque petit appareil.
Dans ce cas, des armoires comportant des banques de condensateurs commutables, sont installées avec un petit contrôleur de cos(phi) qui va enclencher les différentes banques pour compenser au mieux une énergie réactive qui se révèlera souvent instable dans le temps.
L'enclenchement est donc temporisé pour être sûr que la demande n'est pas une variation sporadique et variable en valeur de KVAR (capacitifs).
4.3 La compensation en milieu harmonique
Les harmoniques sont des fréquences multiples de la fréquence réseau (Il n'est pas rare de rencontrer des fréquences de 1500 HZ sur un réseau 50 Hz !).
Ces harmoniques naissent lorsque la commande d'un courant n'est pas linéaire, mais de type impulsionnelle (commande par triacs, thyristors …). Il est important de considérer ces harmoniques, par leur origine qui est le COURANT.
Ces harmoniques de courant entraînent des harmoniques de tension par le biais des pertes en ligne.
Ces harmoniques vont provoquer par les fréquences élevées des échauffements anormaux des câbles, des contacts et des condensateurs (pertes diélectriques) et du fil de neutre lorsqu'il existe.
Les condensateurs de compensation sont pratiquement tous à film plastique polypropylène imprégné. Le plastique se ramolli à la chaleur dégagée ce qui provoque des mini-amorçages avec destruction des surfaces aluminisées conductrices. La capacité s'en trouve réduite d'autant, mais les gaz issus de ces amorçages tendent à gonfler le boîtier des condensateurs.
Ces condensateurs gonflent, et juste avant explosion, la montée progressive du couvercle sous la pression assurent la rupture au moins d'un des fils. ce qui entraîne alors le passage à 0 de leur capacité et évite une explosion toujours destructrice. Il existe aussi des systèmes à soupape de décharge.
Il n'y a donc alors plus aucune compensation.
En milieu harmonique, il est nécessaire d'utiliser des condensateurs série renforcée, qui résistent à la déformation de l'isolant et gardent ainsi leur efficacité.
4.4 La surveillance cos Phi
A la lumière des défaillances, il y a lieu de vérifier simplement le courant réactif de chaque batterie de condensateur ou de chaque condensateur individuel dès la mise en service, et de contrôler périodiquement que ce même courant n'a pas trop diminué. (À la pince ampèremétrique)
C'est à ce prix que la facture EDF ne sera pas une surprise, car en l'absence de surveillance, c'est la facture qui indiquera une facturation de réactif en hiver voire un dépassement de puissance suivant la tarification, ou la disjonction pure et simple à cause du courant apparent trop élevé.
4.5 Le comptage EDF
Ainsi que cela a déjà été évoqué, le comptage est couramment effectué en basse tension (230/400v), mais dans certaines grandes installations en tarif vert exclusivement (? à vérifier) le comptage peut nécessiter d'être réalisé en 20 KV (Plusieurs transformateurs par exemple). Ceci n'est qu'un détail technologique car les principes restent identiques.
Dans les installations tarif Jaune et vert, EDF continue de fournir une demande de puissance plus importante qui peut dépasser dans certaines limites la puissance souscrite. Cela se paye bien entendu à un tarif plus élevé !
Le comptage EDF est maintenant réalisé avec des compteurs électroniques. Ceci est plus compliqué, car il y a des possibilités de paramétrage qui n'apparaissent pas toujours sur la facture (EJP ou non par exemple). Ainsi j'ai vu des facturation erronées pour cet exemple, sans que l'on puisse s'en douter à priori.
L'électronique avec sa rapidité, a permis de réduire le temps d'intégration du dépassement de puissance à des temps très courts de l'ordre de la minute.
Les dépassements de puissance (dépassements quadratiques) sont comptés différemment en comptage électronique et en comptage électromécanique. Le comptage électronique est plus précis (malheureusement pour l'abonné). D'un point de vue pratique, cette mesure du dépassement est une fonction de la puissance et du temps. (c'est l'intégrale)
NOTA : Il peut parfois être utile de souscrire des abonnements de moindre puissance et d'accepter de payer quelques dépassements de puissance. Cela est conditionné par une analyse très fine des consommations et seulement possible avec une certaine régularité des consommations.
5 Conclusions
Et mon ordinateur ? Eh bien tous ces appareils avec alimentations de type "à découpage" génèrent toujours du cosinus phi de type selfique. Pour être plus précis, la tangente de l'angle est positive. Il y a donc lieu de compenser.
La compensation est toujours utile et dans ce cas, à double titre, car non seulement pour le cosinus phi, mais aussi pour un point dont on n'a pas encore parlé qui est la protection des parasites TRANSITOIRES à énergie.
Ces parasites sont ainsi "absorbés" avant d'arriver à ces appareils sophistiqués, et évitent des déclenchements intempestifs de l'électronique.
Le rôle protecteur des condensateurs de compensation n'est pas souvent indiqué, et il mérite de l'être.
N'y a t il que l'ordinateur ? NON
Tous les néons, lampes basse consommation, onduleurs, moteurs, appareils audio vidéo, variateurs de fréquence, toute l'électronique en général, ont besoin de compensation.
Ces mêmes appareils génèrent également tous des harmoniques de courant qui ne présentent pas cependant, au niveau individuel, de soucis particuliers (ce n'est pas le cas en industrie).
J'espère que vous aurez trouvé dans cet article des éléments de réponse à vos questions…et que vous saurez mieux exploiter votre facture EDF qui n'est pas un modèle de simplicité.
Je vous laisse… je file à la scéance de rattrapage du bac pour pouvoir exploiter ma facture EDF…A bientôt.
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