Condenseur synchrone : amélioration du facteur de puissance et stabilité du réseau

Les moteurs synchrones fonctionnent avec un facteur de puissance d'avance, une caractéristique qui compense efficacement le facteur de puissance retardé produit par les moteurs à induction et autres charges inductives.

Historiquement, les grands moteurs synchrones industriels ont été adoptés principalement pour cette capacité de correction du facteur de puissance.

Sur-excitation du champ des moteurs synchrones

En éliminant la charge mécanique et en appliquant une excitation de champ supplémentaire — connue sous le nom de sur-excitation — un moteur synchrone peut fournir un facteur de puissance d'avance encore plus élevé. Utilisé sans charge mécanique, le moteur fonctionne comme un condenseur synchrone, offrant un contrôle précis de la puissance réactive. L'ajustement de l'excitation du champ permet à l'appareil d'affiner le facteur de puissance d'avance, permettant la neutralisation quasi-totale de toute charge retardée lorsque le condenseur fonctionne en parallèle.

Contrairement à un moteur ou générateur conventionnel, un condenseur synchrone ne produit pas de couple. Par conséquent, son arbre peut être omis, et l'unité est généralement enfermée dans une enveloppe étanche au gaz. Le remplissage de l'enceinte avec de l'hydrogène améliore les performances : la densité de l'hydrogène n'est que de 7 % de celle de l'air, donc les pertes par ventilation chutent à 7 % de celles dans l'air, tandis que sa conductivité thermique est dix fois supérieure, permettant une évacuation de la chaleur dix fois plus rapide. Un condenseur rempli d'hydrogène peut donc gérer des densités de puissance plus élevées ou être physiquement plus petit pour la même capacité. La sécurité est assurée tant que la concentration d'hydrogène reste supérieure à 70 %, généralement maintenue au-dessus de 91 %.

Atténuation des courants retardés sur les lignes de transport longues

L'installation de condenseurs synchrones le long de longs couloirs de transport aide à contrer les courants retardés générés par l'inductance de la ligne. En rapprochant le facteur de puissance de l'unité, plus de puissance réelle peut traverser une ligne de taille fixe. De plus, la capacité du condenseur à absorber ou générer de la puissance réactive de manière transitoire fournit un soutien rapide du réseau lors de courts-circuits et autres défauts transitoires, stabilisant les baisses et creux de tension de durée milliseconde.

Cette capacité complète les systèmes de régulation de tension plus lents, à action rapide, présents dans les générateurs. Lorsqu'une chute de tension de ligne se produit, le condenseur fournit un courant d'avance, augmentant l'excitation du générateur et restaurant la tension — une fonction qu'un simple banc de condensateurs ne peut pas reproduire.

Le condenseur synchrone améliore la régulation de tension des lignes électriques

FICHE CONNEXE :

• Fiche de puissance alternative