réactif

Dans les circuits à courant alternatif, la puissance réactive est la partie de la puissance électrique qui oscille entre la source et la charge sans être dissipée sous forme de chaleur ou de travail mécanique. Elle provient des composants réactifs : inductances et condensateurs. Là où une résistance consomme de la puissance de manière linéaire, les éléments réactifs stockent de l'énergie pendant un demi-cycle et la restituent pendant le demi-cycle suivant, créant un déphasage entre la tension et le courant. Cette puissance restituée cause de réels dommages aux systèmes de distribution électrique, nécessitant des câbles et des transformateurs plus grands que ce que le travail réel effectué exigerait.

La réactance inductive (XL) provient des bobines, des enroulements de transformateurs et des enroulements de moteurs. Elle s'oppose aux changements de courant et provoque un retard du courant par rapport à la tension pouvant aller jusqu'à 90 degrés. La réactance capacitive (XC) provient des plaques de condensateurs et de la capacité parasite dans les câbles ; elle s'oppose aux changements de tension et provoque une avance du courant. Les deux sont mesurées en ohms, tout comme la résistance, mais elles ne dissipent pas de puissance. La réactance d'une inductance augmente avec la fréquence ; la réactance d'un condensateur diminue. À une fréquence donnée, XL est égale à la réactance capacitive uniquement à la résonance, où elles s'annulent et le circuit se comporte comme purement résistif.

Facteur de puissance et conséquences pratiques

Le facteur de puissance est le cosinus de l'angle de phase entre la tension et le courant. Un circuit purement réactif a un facteur de puissance de zéro ; un circuit purement résistif a un facteur de puissance de un (unité). La plupart des charges industrielles, en particulier les moteurs et les soudeuses, sont inductives et fonctionnent avec des facteurs de puissance compris entre 0,7 et 0,95. Une installation tirant 100 kW de puissance réelle à un facteur de puissance de 0,8 doit fournir 125 kVA à la charge. Les 75 kVAR de puissance réactive supplémentaires inondent le réseau, chauffant les lignes de distribution et gaspillant de l'argent par des frais de pointe plus élevés. De nombreuses compagnies d'électricité pénalisent les clients dont le facteur de puissance moyen tombe en dessous de 0,95.

La correction du facteur de puissance utilise des batteries de condensateurs installées près des charges inductives pour annuler l'excès de puissance réactive. Un moteur à induction de 30 chevaux avec un facteur de puissance de 0,85 pourrait avoir une batterie de condensateurs de 15 à 20 kVAR installée à ses bornes pour amener le facteur de puissance combiné au-dessus de 0,95. Les condensateurs fixes fonctionnent à charge nominale ; les batteries commutées avec des réactances protègent contre la surcorrection et les transitoires. Le filtrage harmonique doit être pris en compte dans les usines équipées de variateurs de fréquence ou de redresseurs, qui peuvent exciter la résonance des condensateurs.

L'impédance réactive (Z) d'un circuit combine la résistance (R) et la réactance (X) selon Z = sqrt(R^2 + X^2). C'est pourquoi une résistance de 10 ohms en série avec une réactance inductive de 10 ohms ne donne pas une impédance totale de 20 ohms, mais plutôt de 14,14 ohms. Les composants réactifs déterminent également la bande passante et la stabilité des filtres, des oscillateurs et des circuits à rétroaction. En ingénierie de distribution, la puissance réactive est suivie séparément sur les factures d'électricité en tant que kVAR (kilovolt-ampères réactifs) ou KVAR, distincte de la puissance réelle en kilowatts.