Condensateur fixe, batterie automatique ou SVG ? Un tableau de décision par type de charge

Article

26 octobre 2026

Presque tous les projets de facteur de puissance qui échouent échouent à l'étape du choix, pas à celle de l'installation. Un condensateur fixe posé sur une charge qui se vide le soir, une batterie à contacteurs sur une ligne de soudage ou un SVG acheté pour un hôtel : chacun est le bon produit au mauvais endroit, et chacun coûte plus cher à corriger qu'il n'a coûté à acheter.

Cet article sépare les trois topologies qui existent réellement en compensation tertiaire et industrielle légère, indique les conditions dans lesquelles chacune est la bonne réponse et fournit un tableau de décision par type de charge. Il développe ensuite le calcul de dimensionnement, car les kvar ne sont pas des kW et les deux sont constamment confondus.

Trois options, une phrase chacune

Condensateur fixe. Un condensateur raccordé en permanence, dimensionné pour la charge moyenne : la bonne réponse la moins chère, sans pièce mobile, qui surcompense dès que la charge baisse.

Batterie automatique. Plusieurs gradins de condensateurs enclenchés et déclenchés par contacteurs ou thyristors sous un contrôleur qui suit le facteur de puissance mesuré : le choix par défaut de l'industrie, et la bonne réponse pour la plupart des sites tertiaires.

SVG (static var generator) ou STATCOM. Un convertisseur de puissance qui injecte ou absorbe du courant réactif en continu, en quelques millisecondes, dans les deux sens : l'option la plus performante et la plus chère, dans un rapport de trois à cinq.

Tout ce qui suit n'est qu'un développement de ces trois phrases.

Condensateur fixe : quand il reste la bonne réponse

Le condensateur fixe a mauvaise réputation parce qu'il est très souvent mal appliqué, non parce qu'il serait obsolète. C'est le bon choix lorsque quatre conditions sont réunies :

• la charge est essentiellement constante sur la journée d'exploitation — une station de pompage, une ligne de convoyage, un seul gros moteur qui tourne dès que l'usine tourne ;
• le facteur de puissance varie de moins d'environ 0,05 sur cette journée ;
• le moteur n'est pas commuté fréquemment, ou le condensateur est verrouillé avec lui ;
• le site est petit et la puissance réactive nécessaire ne représente que quelques kvar.

Deux modes de défaillance doivent être éliminés par conception. Le premier est l'auto-excitation : un condensateur fixe laissé sur un moteur arrêté excite le moteur encore en rotation, qui produit alors de la tension. Sur un seul gros moteur, c'est un danger réel ; la règle est de maintenir le condensateur sous la demande réactive à vide du moteur, ou de le verrouiller avec le contacteur.

Le second est la surcompensation nocturne. Sur un site dont la charge tombe près de zéro, une batterie fixe renvoie de la puissance réactive au distributeur, le facteur de puissance devient capacitif, la tension monte, et sur un tarif facturé en kVA le client paie pour cela. C'est ce seul comportement qui a donné au condensateur fixe sa mauvaise réputation dans les restaurants et les hôtels, où il n'aurait jamais dû être installé.

Batterie automatique : le choix par défaut des charges tertiaires variables

Une batterie automatique mesure le facteur de puissance — ou mieux, le courant réactif — à l'arrivée, et enclenche ou déclenche des gradins pour tenir une cible, généralement 0,95 à 0,98 inductif, avec une zone morte assez large pour empêcher le contrôleur de osciller entre deux gradins voisins.

Le choix de mise en œuvre qui compte le plus est l'organe de commutation. Les gradins à contacteurs sont bon marché et robustes, mais chaque gradin met vingt à soixante secondes à réagir et les contacts s'usent ; cela convient aux variations lentes et prévisibles des restaurants, hôtels, centres commerciaux et entrepôts frigorifiques. Les gradins à thyristors réagissent en une période, sans usure de contacts, mais coûtent plus cher et dissipent leurs propres pertes et chaleur ; ils sont indispensables là où la charge change en quelques secondes, comme sur les équipements de soudage, les ascenseurs, les ponts roulants et certaines lignes de process.

Quatre détails de conception séparent une bonne batterie d'une mauvaise, et tous les quatre manquent régulièrement dans les devis bon marché :

• suffisamment de petits gradins — quatre gradins égaux ne régulent qu'à 25 % de la puissance de la batterie, alors qu'un rapport 1:2:4:4 ou 1:2:2:4 régule bien plus finement ;
• un désaccord si des harmoniques sont présents, sujet traité dans l'article complémentaire sur la résonance ;
• des résistances de décharge et un temporisateur, pour qu'un gradin ne puisse pas être réenclenché avant d'être déchargé ;
• un contrôleur qui mesure le courant réactif plutôt que le facteur de déplacement, car sur un réseau distordu les deux ne donnent pas le même chiffre.

SVG ou STATCOM : ce qu'il fait que les condensateurs ne peuvent pas faire

Un SVG est un convertisseur source de tension avec une inductance de couplage. Il produit en continu le courant réactif demandé par le contrôleur, et il sait faire six choses qu'une batterie de condensateurs ne sait pas faire :

• une sortie continue, donc pas de gradins entre lesquels osciller et pas d'erreur résiduelle ;
• les deux sens — il absorbe aussi de la puissance réactive, donc il peut corriger un facteur de puissance capacitif ;
• une réponse en une à deux périodes, ce qu'aucune batterie à contacteurs n'approche ;
• une sortie qui ne s'effondre pas avec la tension — les kvar d'un condensateur baissent comme le carré de la tension, précisément quand un réseau faible en a le plus besoin ;
• aucune résonance parallèle avec l'alimentation, car il ne présente pas de capacité parallèle ;
• aucune cuve de condensateur à bomber, fuir ou tomber en panne.

Les coûts sont tout aussi concrets : environ trois à cinq fois le prix d'une batterie à contacteurs de même puissance, des pertes continues d'environ 1 % à 2 % de sa propre puissance, et une durée de vie de l'électronique de puissance plus courte que celle d'un condensateur. Un SVG justifie ce prix là où la charge varie en quelques secondes, où le réseau est faible (faible puissance de court-circuit, longue ligne), où la distorsion harmonique est déjà élevée, ou là où le distributeur impose un temps de réponse. Ce n'est pas le choix économique pour un hôtel climatisé, et en acheter un là est simplement payer trop cher.

Le tableau de décision

Le tableau ci-dessous suppose un site basse tension triphasé dont le tarif facture la puissance en kVA ou l'énergie réactive. Si le tarif ne facture ni l'un ni l'autre, lisez d'abord la dernière section, car la réponse peut être qu'aucune compensation n'est justifiée.

THD = distorsion harmonique totale. Les pourcentages d'inductance de désaccord supposent un réseau à 50 Hz ; à 60 Hz, le même pourcentage déplace la résonance série vers une fréquence proportionnellement plus élevée.

Dimensionnement : les kvar ne sont pas des kW

L'erreur de dimensionnement la plus fréquente consiste à traiter la puissance du condensateur comme si c'était une puissance active en kW. Ce n'en est pas ; c'est de la puissance réactive, et elle doit être calculée à partir de la puissance active et des deux angles de facteur de puissance :

Q_c = P (tan φ₁ − tan φ₂)

Développé sur quatre puissances, en partant du facteur de puissance actuel vers une cible de 0,95 :

• 15 kW à 0,75 → 0,95 : tan φ₁ = 0,882, tan φ₂ = 0,329, donc Q_c = 15 × 0,553 ≈ 8,3 kvar ;
• 40 kW à 0,78 → 0,95 : 0,802 − 0,329 = 0,473, donc Q_c ≈ 18,9 kvar ;
• 80 kW à 0,78 → 0,95 : Q_c ≈ 37,9 kvar ;
• 100 kW à 0,70 → 0,95 : 1,020 − 0,329 = 0,691, donc Q_c ≈ 69 kvar.

Deux corrections s'appliquent ensuite, et toutes deux sont régulièrement oubliées.

La tension. La puissance d'un condensateur varie comme le carré de la tension appliquée : Q_réelle = Q_nominale × (U_réelle ÷ U_nominale)². Un appareil de 50 kvar à 400 V délivre 50 × (380 ÷ 400)² ≈ 45 kvar sur un jeu de barres à 380 V. Chaque valeur en kvar d'un devis devrait préciser la tension à laquelle elle s'applique.

La cible. Passer de 0,95 à 0,98 coûte à peu près autant de capacité que de passer de 0,80 à 0,95, pour une économie bien plus faible. 0,95 est le point économique habituel ; 0,98 seulement lorsque le tarif l'exige explicitement. Et la puissance de l'armoire n'est pas la même chose que les kvar : l'armoire doit être dimensionnée en courant, lequel dépend de la tension et de la teneur en harmoniques.

Trois cas où le tableau ne s'applique pas

Le tableau de décision est un point de départ, pas une réponse. Trois situations le surclassent.

1. Une puissance de court-circuit très faible. Sur une longue ligne rurale ou un petit transformateur, les mêmes kvar produisent une élévation de tension bien plus importante, et l'ordre de résonance descend parce que S_sc est plus petit. Recalculez h avec le S_sc réel avant de choisir une batterie, et attendez-vous à devoir réduire la taille des gradins.

2. Une charge majoritairement monophasée. Les petits commerces, salons de coiffure, petits restaurants et cybercafés ont souvent l'essentiel de leur charge sur une seule phase. Une compensation triphasée laisse ce déséquilibre intact : le courant de neutre et les pertes de séquence inverse subsistent. Ce qu'il faut, c'est une compensation entre phases ou par phase, ou un appareil doté d'une correction active du déséquilibre.

3. Un tarif sans facturation réactive ni en kVA. La compensation n'économise alors que les pertes en ligne, et le retour s'étire de deux ans vers un horizon qui n'arrivera peut-être jamais. Vérifiez la facture avant la brochure — et notez qu'un fournisseur qui n'a pas demandé à voir la facture n'a pas fait le calcul.

À quoi ressemble un site de 15 à 100 kW en pratique

Notre équipement de régulation des pertes de puissance appartient à la classe automatique. Il se raccorde en parallèle sur le circuit de distribution sans modifier le câblage existant, ajuste en continu le courant de compensation à la charge mesurée plutôt que par gradins fixes, corrige le déséquilibre triphasé à 2 % près, et est dimensionné de 15 à 100 kW sous 380–415 V, 50/60 Hz, avec protections contre les surtensions, surintensités et échauffements, une enveloppe en alliage d'aluminium à scellement résine coulée industrielle et une durée de vie nominale de 8 à 10 ans. La plage d'économie annoncée est de 10 % à 20 %, ce qui dépend — comme cet article l'a soutenu tout du long — du facteur de puissance initial, du tarif et du profil de charge.

Où il convient : restaurants, hôtels, cybercafés, petites usines, centres commerciaux et supermarchés à charge inductive variable, facteur de puissance inférieur à environ 0,85, et tarif facturant la puissance en kVA ou l'énergie réactive. Le réglage continu est la raison pour laquelle il convient aux sites dont la charge change plusieurs fois par jour, soit la majeure partie de la liste.

Où il ne convient pas : les alimentations 480 V ou 200 V, où la tension ne correspond pas ; les sites déjà à 0,95, où il ne reste rien à supprimer ; les sites à très forte distorsion harmonique, qui ont besoin de la séquence de mesure décrite dans l'article complémentaire avant tout choix de produit ; et tout site qui attend 20 % de réduction sur une facture dépourvue de toute composante réactive.

Les caractéristiques complètes et le chemin de sélection se trouvent sur la page équipement de régulation des pertes de puissance.

Ce dont nous avons besoin

Cinq éléments suffisent pour choisir entre les trois topologies plutôt que deviner :

• une facture récente ou la grille tarifaire, pour que la composante réactive ou en kVA soit visible ;
• la puissance et l'impédance du transformateur ;
• les charges principales avec leur kW approximatif, et si certaines sont à vitesse variable ;
• les horaires d'exploitation et la forme de la charge journalière — quand le site est chargé, quand il est vide ;
• les équipements de compensation existants et leur historique.

Avec cela, nous dirons laquelle des trois topologies s'applique, quelle puissance est nécessaire et — si la réponse honnête est qu'aucune ne s'amortit sur votre tarif — cela aussi.