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Réacteur à noyau d'air (ACR) fonctionnant selon le principe de l'induction électromagnétique

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Réacteur à noyau d'air (ACR)

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Une bobine d'arrêt à noyau d'air (ACR) est un type de bobine d'arrêt (inductance) qui utilise un enroulement sans noyau magnétique en fer ou en acier. Son inductance est produite par le champ magnétique généré dans l'air environnant. Il est largement utilisé dans les réseaux de transport et de distribution pour la limitation de courant, le filtrage des harmoniques, le contrôle de la puissance réactive et l’amélioration de la qualité de l’énergie.

1. Principe de fonctionnement
Une bobine d’inductance à noyau d’air fonctionne selon le principe de l’induction électromagnétique :

Le courant alternatif circulant dans la bobine crée un champ magnétique.
Ce champ magnétique s'oppose aux variations rapides du courant, produisant une réactance inductive (Xₗ).
Le réacteur introduit une impédance dans le circuit de puissance afin de contrôler le flux de courant.

2. Construction principale
Les composants typiques d’un réacteur à noyau d’air comprennent :
Ensemble de bobines
·Enroulement cylindrique multicouche
·Conducteur en cuivre ou en aluminium
·Support isolant en époxy/fibre de verre
Noyau creux
·Structure de support
·Cylindres ou colonnes en fibre de verre
·Renforts mécaniques pour résister aux forces de court-circuit
Refroidissement
·Refroidissement naturel par air (AN / auto-refroidi)
·Aucune huile de transformateur requise
Bornes
·Plaques de connexion en aluminium ou en cuivre
·Conçues pour résister à des courants de défaut élevés

3. Types de réacteurs à noyau d’air

A.) Réacteur limiteur de courant
Objectif :
·Réduire les niveaux de courant de court-circuit
·Protéger les appareillages de commutation et les transformateurs
Applications :
·Sous-stations
·Raccordements de générateurs
·Réseaux électriques industriels
Exemple :
·Une bobine installée entre un générateur et un jeu de barres limite le courant de défaut afin que les disjoncteurs restent dans les limites de leur capacité de coupure.

B.) Bobine de filtrage des harmoniques
Utilisée avec des batteries de condensateurs pour :
·Réduire la distorsion harmonique
·Empêcher la résonance
·Améliorer la qualité de l’énergie
Applications :
·Variateurs de fréquence (VFD)
·Systèmes d’énergie renouvelable
·Convertisseurs industriels

C.) Reactor de dérivation
Utilisé pour la compensation de puissance réactive :
·Absorbe le courant de charge capacitif
·Contrôle la hausse de tension sur les longs câbles et les lignes de transport
Couramment utilisé sur :
·Lignes de transport à très haute tension (EHV)
·Réseaux de câbles souterrains

D.) Reactor en série pour batteries de condensateurs
Installé en série avec des batteries de condensateurs pour :
·Limiter le courant d’appel
·Empêcher la résonance harmonique
·Protéger les unités de condensateurs

4. Avantages
·Pas de saturation : inductance stable à courant élevé
·Faibles pertes : pas de pertes dans le noyau de fer
·Faible niveau sonore : pas de magnétostriction due au noyau en acier
·Réponse rapide : adapté aux conditions transitoires
·Conception simple : construction de type sec
·Sans entretien : pas de système à huile

5. Caractéristiques techniques types
·Classe de tension : 1 kV – 765 kV
·Fréquence : 50/60 Hz
·Capacité : de kVAR à plusieurs centaines de MVAR
·Refroidissement : refroidissement naturel par air
·Installation : en intérieur ou en extérieur
·Conducteur : cuivre / aluminium
·Isolation : de type sec

6. Applications courantes
·Limitation du courant de défaut des générateurs
·Sous-stations HT/MT
·Centrales d’énergie renouvelable
·Stations de conversion HVDC
·Systèmes de fours à arc
·Entraînements de moteurs industriels
·Bancs de condensateurs
·Systèmes d’atténuation des harmoniques

Résumé sur les réacteurs à noyau d’air :
Un réacteur à noyau d'air (ACR) est un dispositif inductif de type sec, sans noyau, conçu pour ajouter une impédance contrôlée aux réseaux électriques. Ses principaux avantages sont ses performances linéaires, l'absence de saturation magnétique et un fonctionnement fiable à courant élevé, ce qui en fait un composant largement utilisé dans les réseaux électriques modernes pour la limitation des courants de défaut et le contrôle de la qualité de l'énergie.