Effet capacitif

L’effet capacitif désigne le comportement d’un composant ou d’un circuit qui stocke et restitue de l’énergie électrique sous forme de champ électrique entre deux conducteurs séparés par un diélectrique. La loi fondamentale est I = C × dU/dt : un condensateur ne laisse passer un courant que lorsque la tension varie — il se comporte comme un court-circuit aux hautes fréquences et comme un circuit ouvert en continu.

Manifestations pratiques de l’effet capacitif

Impédance capacitive et fréquence

L’impédance d’un condensateur est Xc = 1 / (2πfC). Elle décroît quand la fréquence augmente : à 50 Hz, un condensateur de 1 µF présente 3 183 Ω ; à 100 kHz, seulement 1,6 Ω. C’est pourquoi les condensateurs de filtrage CEM sont efficaces sur les harmoniques et les perturbations haute fréquence générées par les alimentations à découpage ou les variateurs de vitesse.

En installation basse tension, l’effet capacitif des câbles est généralement négligeable pour des longueurs inférieures à 50 m. Au-delà, en présence de câbles blindés longs ou d’une densité élevée de variateurs, le courant de fuite capacitif peut provoquer des déclenchements intempestifs des interrupteurs différentiels 30 mA — un phénomène à prendre en compte lors du dimensionnement conformément à la NF C 15-100.

Effet capacitif en installation réelle

Lors de la mise sous tension d’un réseau comportant plusieurs variateurs de fréquence, le courant d’appel capacitif des condensateurs de bus peut atteindre plusieurs dizaines d’ampères pendant quelques millisecondes. Le disjoncteur général doit être de courbe D ou complété d’un dispositif de pré-charge pour éviter un déclenchement à l’enclenchement.

Les condensateurs de compensation réactive en tête de tableau permettent de relever le facteur de puissance (cos φ) d’une installation industrielle de 0,7 à 0,95, réduisant les pénalités contractuelles liées à l’énergie réactive facturée par le distributeur. Leur raccordement s’effectue en aval du tableau électrique principal, avec protection par fusibles gG dédiés.

Questions fréquentes

Pourquoi un condensateur bloque-t-il le courant continu ?

En courant continu, dU/dt = 0 une fois le condensateur chargé. Le courant I = C × dU/dt tombe donc à zéro : le condensateur se comporte comme un circuit ouvert. Il n’y a plus de variation de tension à entretenir.

Quel lien entre effet capacitif et déclenchements intempestifs de différentiel ?

Les condensateurs Y des filtres CEM et les capacités parasites des câbles blindés créent un courant de fuite permanent vers le conducteur PE. Sur un circuit comportant plusieurs équipements filtrés, ce courant cumulé peut dépasser le seuil de 30 mA du différentiel et le faire déclencher sans défaut d’isolement réel. On utilise alors un différentiel de type S (sélectif) ou on fractionne les circuits.

Comment mesurer la capacité parasite d’un câble en installation ?

On utilise un pont RLC ou un multimètre avec fonction capacimètre, câble déconnecté des deux côtés. Pour un câble tripolaire blindé standard, compter environ 200 pF/m entre chaque conducteur et le blindage. Une valeur anormalement basse indique une rupture du blindage, une valeur élevée un défaut d’isolement.