Qu’est-ce qu’un réacteur?
Un réacteur est un composant électrique composé de fils de cuivre enroulés autour d’un noyau de fer.
Sur le plan physique, les propriétés de l’induction électromagnétique sont utilisées. Lorsque le taux de variation temporelle du courant circulant augmente, les éléments ayant une auto-inductance plus élevée génèrent une CEM arrière plus importante, tandis que les réacteurs ont une auto-inductance élevée, ce qui ralentit la variation du courant dans le système.
Les réacteurs sont de construction simple et constituent l’un des composants industriels les plus utilisés dans les domaines de l’électronique de puissance et de la haute puissance. Comme ils présentent des caractéristiques opposées à celles des condensateurs, les réacteurs et les condensateurs sont souvent utilisés en combinaison pour le contrôle des courants de marée.
Utilisations des réacteurs
Les réacteurs sont principalement utilisés pour le contrôle du système électrique et l’entraînement des équipements électriques.
1. Contrôle du système électrique
Les réacteurs pour le contrôle du système électrique sont utilisés pour contrôler la puissance réactive. La puissance réactive est la puissance qui est générée lorsque la phase du courant diffère de la tension et qui n’est pas réellement consommée. Moins il y a de puissance réactive, mieux c’est, car elle augmente le courant dans le système et sollicite inutilement la capacité de l’installation électrique. Les charges dans les systèmes électriques sont souvent des moteurs ou des transformateurs, qui ont tendance à avoir une puissance réactive plus élevée en raison du retard de phase, et utilisent généralement des condensateurs de puissance.
Cependant, si les condensateurs de puissance sont utilisés sous des charges légères, comme la nuit, il y a un risque que la phase du système électrique soit avancée dans la direction opposée, provoquant des pannes de haute tension dans les installations de demande. Les réacteurs jouent un rôle dans le ralentissement et la normalisation de ces phases avancées.
Les condensateurs de puissance peuvent également tomber en panne en raison de la distorsion de la forme d’onde du courant, connue sous le nom d’harmoniques, qui peut être contrée en connectant en série des réacteurs résistants à la distorsion du courant.
2. Entraînement des équipements de puissance
Pour les applications d’entraînement d’équipements de puissance, les réacteurs peuvent être connectés en série pour limiter le courant. Elles sont utilisées pour absorber temporairement le courant d’appel d’excitation des équipements de puissance, pour éliminer le bruit dans les onduleurs et pour améliorer le facteur de puissance.
Principe du réacteur
La structure du réacteur est extrêmement simple et se compose de trois parties structurelles principales : la bobine, le noyau de fer interne et la charge isolante.
1. Bobine
La bobine est constituée de plusieurs couches de fil de cuivre enroulées ensemble. Comme c’est à cet endroit que le courant aérien est appliqué et qu’il doit être isolé des autres parties, les enroulements sont vernis après l’enroulement pour assurer l’isolation. L’inductance varie en fonction du nombre et de l’épaisseur des enroulements.
2. Noyau de fer interne
Inséré entre les enroulements pour améliorer la composante d’inductance du réacteur. Les matériaux utilisés sont la tôle d’acier au silicium, la tôle d’acier électromagnétique et la ferrite. La tôle d’acier au silicium, qui est relativement peu coûteuse, est souvent utilisée comme matériau pour les produits à usage général.
3. Remplissage isolant
Il s’agit de la partie qui isole la bobine et le noyau de fer. Dans le cas des réacteurs humides, de l’huile isolante est injectée entre le bobinage et le noyau de fer pour assurer l’isolation, ce qui est peu coûteux et permet d’obtenir d’excellentes performances de refroidissement, mais il existe un risque d’inflammation. Ces dernières années, les progrès réalisés dans le domaine des matériaux organiques ont conduit à la vente de réacteurs secs qui utilisent des résines ou d’autres matériaux comme isolants. Les réacteurs secs sont plus chers, mais ils sont compacts, légers et ignifugés.
Structure des réacteurs
Les réacteurs sont classés en fonction de leur construction et de leur application.
1. Réacteurs à cœur de fer
Le cœur est en fer. Il est utilisé lorsqu’une inductance élevée est nécessaire.
2. Réacteurs à noyau d’air
Il s’agit de réacteurs sans noyau. Il présente une bonne linéarité et est moins sujet aux pertes.
3. Réacteurs à courant continu
Utilisés dans le circuit de redressement d’un onduleur. Ils peuvent supprimer le déphasage et les harmoniques générés lors de la conversion du courant alternatif en courant continu.
4. Réacteurs CA
Ils suppriment les harmoniques générées par le signal PWM émis par l’onduleur.
Types de réacteurs
Les réacteurs sont divisés en différents noms en fonction de leur application.
1. Réacteurs limiteurs de courant
Utilisés pour supprimer les courants d’appel et les courants de court-circuit qui circulent lors du démarrage de l’équipement. Ils sont connectés en série avec le système d’alimentation pour protéger l’équipement.
2. Réacteurs d’extinction d’arc
Conçus pour empêcher les courants d’arc de circuler en cas de défauts à la terre dans les lignes électriques aériennes, par exemple à cause de la foudre.
3. Réacteurs de compensation
Ils s’opposent aux courants de surtension afin qu’ils ne circulent pas en cas de défaut à la terre dans les lignes de transmission souterraines.
4. Réacteurs de dérivation
Ils sont utilisés dans les sous-stations pour ajuster la phase de l’alimentation en courant alternatif. Il peuvent être connectés en parallèle avec le système électrique pour fournir une puissance réactive retardée à la charge et améliorer le facteur de puissance des charges ayant un facteur de puissance avancé.