Amélioration du facteur de puissance: variateur de fréquence et cos phi

Bonjour ,

Pour relever le facteur de puissance d'un moteur triphasé (éviter d'envoyer du courant réactif qui dégrade le rendement de l'installation), on adjoint 3 condensateurs aux bornes de ce moteur. Ceci fonctionne bien dans la situation où le moteur fonctionne à fréquence fixe (f=50Hz).

Dans mon cas, je réalise sur une installation une régulation PID, mon moteur asynchrone est piloté par un variateur de fréquence.
- Est-ce que son cos phi est modifié?
- La valeur de mes capacités doient donc être modifiées à chaque variation de la fréquence? Il n'est dès lors donc plus possible d'améliorer facilement le facteur de puissance ? Dois-je dès lors utiliser des solutions telle que l'Alpimatic?

Je vous remercie pour vos réponses .

Bonjour

Tu sembles poser d'emblée 3 questions générales sur les MOTEURS, qui parce qu'elles ne sont pas cernées, débouchent sur toute une littérature, ....


As-tu essayé de faire le schéma de la liaion Point de livraison ENERGIE 50 HE - RESEAU 50 Hz --- Variateur de vitesse - MOTEUR
et t'est-tu posé les bonnes questions en terme d'évolution des puissances ( Actives, Réactives, Pulsante ) tout au long de cette chaîne.
Une fois le problème posé, tu essaiera de justifier l'utilité d'un traitement en divers lieux de cette chaîne ( en faisant attention de de pas créer plus de problèmes que n'en résoudra ).



Je te suggèrerais de commencer par te présenter, car tu semblres l'avoir omis ...
https://www.electrotechnique-fr.com/t3489-regles-de-bases-du-forum
en essayant de préciser ta formation, ta spécialité, et éventuellement ton domaine d'activité.

Cela nous permettrait de t'apporter des réponses appropriées à tes connaissances.

Par ailleurs, à un niveau ingénieur, essaie d'exposer correctement tes attentes, en présentant le sujet, et en continuant vers les détails techniques qui t'interpellent .....

Cordialement

Bonsoir Peter,

Je suis surpris que tu écrives "éviter d'envoyer du réactif"......

Car une charge inductive consomme du réactif au réseau, et les condos eux, fournissent de l'énergie réactive.....

Bonjour,

J'ai dit "éviter d'envoyer du réactif", j'entend par là que le réseau envoie du courant réactif au moteur alors que cette puissance réactive pourrait être "générée" par les condensateurs.
Je sais ce qu'est la puissance réactive. On peut remarque que lorsqu'on connecte une charge inductive (ou même capacitive) sur un réseau celle-ci crée un décalage entre la tension et le courant. Lorsqu'on met sous une forme plus évidente la puissance: P(t)=Ueff sin(wt) Ieff sin(wt-phi). On remarque qu'un terme possède une intégrale non-nulle, il s'agit de la puissance active: U I cos(phi) (1-cos(2wt)). Alors que l'autre terme U I sin(phi) sin(2wt) lorsqu'on intègre a une valeur nulle, il s'agit de la puissance réactive.
Cette puissance réactive, le décalage entre courant et tension en fait, demande au réseau d'envoyer une intensité en courant supplémentaire pour compenser, on appelle cela le courant réactif. Grâce à l'ajout de 3 condensateurs, on peut supprimer le déphasage entre le courant et la tension. La puissance réactive (vue depuis le réseau) paraît dès lors nulle. Le courant réactif sort dès lors des condensateurs montés soit en triangle soit en étoile. Voilà, j'espère qu'il n'y a pas d'erreur dans mon raisonnement.

Lorsqu'un variateur de fréquence "pilote" un moteur. Celui-ci essaye de garder une caractéristique U/f constante. Ma question est:
est-ce que le décalage entre le courant et la tension restera également constant? Ou en d'autres termes: est-ce que le cos phi du moteur reste constant?

Merci pour vos réponses Ce n'est pas sur tous les forums qu'on pourrait répondre à ce genre de question. Je suis content de l'avoir trouvé!

Bonjour,

Je ne connais pas assez les caractéristiques en sortie de variateur, mais je n'ai jamais vu de compensation faite en sortie de variateur.

Les performances de certains variateurs sont telles qu'ils ont un bon facteur de puissance vu côté réseau.

Bon Dimanche !

Bonjour PeterMacgonan

Je vais répondre à tes intererogations, mais essaie de nous dessiner la chaine fonctionnelle réseau-variateur-moteur en déconposanr le variateur en ses 3 sous-ensembles .....

Cordialement

Bonjour,

Voici un schéma de principe de base de mon système:


et le schéma bloc d'un variateur de fréquence:


L'étage d'entrée est un redresseur de tension triphasé, il y a ensuite un filtre (pour diminuer le ripple à la sortie du redresseur) et puis un onduleur pour recréer le triphasé à la fréquence désirée (il doit y avoir également un système pour régler la tension, vu qu'un variateur de fréquence a une caractéristique U/f sauf au démarrage).

Vu du réseau, le variateur de fréquence est un redresseur AC/DC. Le courant réactif du moteur est donc absorbé à la sortie du variateur.

Question est-ce que cela crée un déphasage courant/tension à l'entrée du variateur? Comment est vue une charge à travers un variateur de fréquence? Est-elle vue comme purement résistive?
De toute façon, il doit exister un déphasage courant tension à la sortie du variateur mais il s'agit des câbles dans l'enceinte de l'entreprise. Au mieux, on peut juste diminuer la section de certains conducteurs en améliorant le facteur de puissance si le variateur et le moteur sont vraiment éloignés.
J'ai demandé à plusieurs techniciens et ils m'ont tous dit qu'il n'avait jamais vu de dispositif d'amélioration du FP lorqu'on utilise un variateur de fréquence.

Voilà, pour échanger quelques points de vue.

Bonjour

je reprends ton dernier paragraphe ..

Question est-ce que cela crée un déphasage courant/tension à l'entrée du variateur? Comment est vue une charge à travers un variateur de fréquence? Est-elle vue comme purement résistive?

Que te rappellent tes souvenirs d'électronique ?
Existent-t-il un déphasage courant/tesion à l'entrée d'un pont hexaphasé ?
Quelle sera la forme du courant en fonction de la charge ?

Je te laisse y répondre ...


De toute façon, il doit exister un déphasage courant tension à la sortie du variateur mais il s'agit des câbles dans l'enceinte de l'entreprise. Au mieux, on peut juste diminuer la section de certains conducteurs en améliorant le facteur de puissance.

Bien évidemment, ..
et il n'y a pas que celà .. là aussi, te souvenirs d'électronique liés à la concersion continu/alternative sont à utiliser ...

Et c'est pour celà, qu'il est toujours demandé de placer le variateur au plus prés du moteur , et lorsque ce n'est pas possible, consulter le fabriquant du variateur pour connaître ses directives/préconisations.

J'ai demandé à plusieurs techniciens et ils m'ont tous dit qu'il n'avait jamais vu de dispositif d'amélioration du FP lorqu'on utilise un variateur de fréquence.

Et oui, ils ont entièrement raison.

Cordialement

Bonjour,
Les batteries de condensateurs sont optionnelles pour certains modèles de variateurs... pour la sortie côté charge inductive.
Pour la présence de batteries en amont des variateurs celle-ci est même souvent proscrite par les fabricants de variateurs pour éviter des injections destructrices pour ceux-ci. Les batteries peuvent toutefois être installées avec beaucoup de réserves selon les prescription du constructeur et une certaine "logique" dans la construction d'un "réseau" BT.
Cordialement

Merci beaucoup! J'ai eu la réponse à toutes mes questions

Bonsoir,
les batteries de condensateurs sont toujours optionnelles sur les installations industrielles.
Néanmoins, lorsque le cos phi est très mauvais, le courant réactif appelé en ligne pouvant
être très important, EDF fait payer le prix fort cette consommation de courant qui peut entrainer des chutes de tensions importantes sur le réseau EDF.
Je ne savais pas qu' il y avait un risque pour les variateurs d' utiliser des batteries de
condensateurs.

salutations

bruneau JEAN a écrit:

Bonsoir,
les batteries de condensateurs sont toujours optionnelles sur les installations industrielles.
Néanmoins, lorsque le cos phi est très mauvais, le courant réactif appelé en ligne pouvant
être très important, EDF fait payer le prix fort cette consommation de courant qui peut entrainer des chutes de tensions importantes sur le réseau EDF.
Je ne savais pas qu' il y avait un risque pour les variateurs d' utiliser des batteries de
condensateurs.

salutations

Bonjour

Le COS PHI d'alimentation d'un variateur n'est jamais mauvais , donc pas de problème.

Coté sortie pour alimentation du moteur, le COS PHI sera celui habituel pour ce moteur, mais celà n'impacte pas du tout la fourniture ERDF, donc pas de problème non plus de ce coté là.
Le variateur, son électronique et ses circuits de surveillance sont conçus pour être chargés par un moteur , et non surchargés par une batterie de condensateur ... ils ne comprendraient plus ce qui se passe .
Par ailleurs, la tension de sortie d'un variateur ,n'est pas sinusoïdale, et tu m'expliquera comment les condensateurs vont résister à des courants harmoniques de plusieurs dizaines de KHz ...

C'est- pour celà, qu'on ne monte JAMAIS de condensateurs (en amont ou en aval) d'un variateur.

Si des problèmes particuliers se présentent, il convient d'en référer au fabriquant du variateur .
Car, pour de grosses puissances des études peuvent être nécessaires en terme de :
- cablage variateur-moteur
- filtres (sinus) en amont ou en aval,
- maitriser le danger de surtentions ( capas de compensation déjà existante de par ailleurs, courants harmoniques existant, filtres actifs ou passifs installés, ..)

Codialement

bonsoir,
merci pour ces informations .Lorsque j' ai fait mes études j' ai étudié les condos de compensation pour des charges inductives alimentées en alternatif mais, jamais pour des moteurs alimentés par des variateurs de fréquence.Il y avait là un vide qui vient d' être comblé.

salut

Bonjour à tous.

Je vous signale à toutes fins utiles qu'il n'est pas nécessaire d'installer une batterie de condensateur en amont d'un convertisseur de fréquence. La note du constructeur SCHNEIDER que vous trouverez ci- après vous précise tout ce que vous devez savoir.

En aval, du convertisseur de fréquence l'installation de condensateurs me parait injustifiée : L'utilisation des convertisseurs de fréquence dans les process industriels sont aujourd'hui monnaie courante et le but même est de s'adapter à l'utilisation. Alors pour bien faire, il faudrait que votre batterie de condensateurs s'adapte à chaque régime de fonctionnement du moteur (pour éviter la surcompensation - plusieurs gradins de x VAr ou de x kVAr, bref c'est un casse tête). Devant le coût vous aller reculer !

http://www.schneider-electric.fr/sites/france/fr/support/faq/faq_main.page?page=content&country=FR&lang=fr&locale=fr_FR&id=FA23156&redirect=true

Voici mon point de vue.

Salutations

Bonsoir,

Et comme l'a dit Le Loup Blanc, la pauvre batterie de condos raccordée entre le variateur et le moteur serait mal menée par le découpage du signal....

Par contre, j'ai été confronté il y a 2 ans environ a une batterie de condos victime d'un amorçage tel que tout les gradins en service étaient pulvérisés...

Une analyse faite en collaboration avec l'Apave pour le pas le nommé, a montré qu'il y avait eu surtension par phénomène de résonnance entre la charge, le transfo et les condos.

En effet, il y a eu oubli de raccordement d'une masse sur une pièce à souder, et l'étude a montré que les différents harmoniques générés en était la cause.....

En tout cas, joli flash, car il y eu amorçage entre les connexions du NS630 de la batterie de condos et son plastron dans le TGBT...., et quelques équipements dans l'usine étaient endommagés....

Je suis content que ma question ait pu éclairer autant de monde ;o)

Bientôt au labo, je vais réaliser l'expérience: un watt-mètre, un cosphi-mètre, un variateur de fréquence et un moteur asynchrone dont on peut augmenter la charge grâce à un frein magnétique.

Bonjour PeterMacGonagan

Il est toujours intéressant de se rendre compte par soi-même au cours d'un essai de plateforme ...
Celà permet de concrétiser des théories ou de simples documentations techniques0.

Ton essai, tel que tu le décris va se borner à l'analyse des Puissances actives et réactives, ainsique du facteur de puissance .

Dommage de ne pas en profiter pour appréhender la troisième puissance qu'est la Puissance fluctuante.

Sans aller dans le détail , l'analyse etr la mesure des harmoniques de courant et de tension, il serait intéressant que tu profites de ces essais pour au minimum visualiser leur présence.
Ainsi, avec un oscilloscope ( attention aux pb de masse et de mode commun) , tu pourrais apprécier en particulier :
- la forme du courant absorbé sur le réseau
- la forme de la tension générée par le variateur pour alimenter le moteur,
- la forme du courant moteur.

Cordialement

Pour réaliser ces mesures à l'oscilloscope, serait-il correct d'utiliser un transformateur 220V/24V pour réaliser mes mesures de tension (j'ai du tri 220V pour alimenter mes moteurs).
Pour mesurer le courant, je dispose d'une pince ampèremétrique qui je pense utilise l'effet hall (peut-être est-ce un transformateur d'intensité?), elle vient du cosphi-mètre, j'ai accès à 2 bornes. Je vais essayer de la brancher à un oscilloscope pour observer les signaux qui en sortent ;o) (peut-être à un multimètre avant )

Je suis à l'écoute de tout conseil

Bonjour

OUI, c'est suffisant pour apprécier les phénomènes , et résoud bien l'isolation galvanique des circuits avec l'oscilloscope.

Cordialement

Bonjour,
la sonde de mesure de tension doit pouvoir fonctionner à la fréquence
de découpage du variateur sans déformer le signal mesuré.
Vérifie bien quelle peut peut travailler à la fréquence de découpage du variateur
avant de l' utiliser.

Cordialement