Valeurs typiques Facteur de puissance

Valeurs typiques Facteur de puissance

Valeurs typiques du facteur de puissance (cosen φ)

Ce guide est une ressource indispensable pour toute personne impliquée dans la conception, l’analyse ou la gestion de systèmes électriques et énergétiques. Le facteur de puissance est l'un des concepts fondamentaux du génie électrique et sa compréhension est cruciale pour garantir l'efficacité, la stabilité et la qualité de l'énergie électrique fournie ou utilisée dans un large éventail d'applications.

Le facteur de puissance mesure l'efficacité avec laquelle un système électrique transfère l'énergie active (utile) par rapport à l'énergie apparente (somme de l'énergie active et réactive). Un faible facteur de puissance peut entraîner des pertes d’énergie, des inefficacités dans l’utilisation de l’électricité et des surcharges sur les réseaux électriques. D’un autre côté, un facteur de puissance élevé indique une utilisation efficace de l’énergie électrique.

Dans ce guide, nous explorerons un certain nombre de valeurs typiques du facteur de puissance pour une large gamme d'équipements et de systèmes électriques et électroniques. Nous vous fournirons un aperçu détaillé des facteurs de puissance couramment rencontrés dans différents contextes, notamment les moteurs électriques, les appareils électroniques, les équipements industriels et les systèmes électriques.

Ces valeurs typiques du facteur de puissance constituent une ressource essentielle pour les ingénieurs, techniciens et opérateurs de systèmes électriques, leur permettant de faire des estimations précises de la consommation d'énergie, d'identifier les inefficacités potentielles et de planifier des stratégies pour améliorer l'efficacité énergétique.

Comprendre le facteur de puissance est essentiel pour garantir le bon fonctionnement des systèmes électriques, réduire les coûts énergétiques et promouvoir l’efficacité énergétique globale. Ce guide vous fournira des connaissances pratiques et une vision claire des facteurs de puissance typiques, vous aidant à prendre des décisions éclairées en matière de gestion de l'électricité.

Valeurs typiques Facteur de puissance

Le facteur de puissance (cos φ) d'une charge électrique est défini comme le cosinus de l'angle de déphasage φ entre la tension V et le courant d'alimentation I de la charge elle-même dans un système électrique à courant alternatif.

Dans un système électrique à charge purement résistive, le déphasage est nul (cos φ = 1).

 C'est la situation idéale : la puissance apparente VA correspond à la puissance active W et la puissance réactive VAR est nulle.

Dans un système de type inductif (moteur électrique, lampe fluorescente...) avec un cos φ inférieur à 1, la puissance réactive (parasite) n'est pas nulle. S'il atteint des valeurs élevées, la possibilité de procéder à une correction appropriée du facteur de puissance du système doit être prise en considération (les fournisseurs d'électricité facturent des coûts supplémentaires aux clients des utilisateurs industriels ou commerciaux qui ont un facteur de puissance inférieur à une certaine limite - généralement 0,9, puisque cela affecte l'efficacité des lignes de transmission - considérer qu'avec cos φ = 0,7, les pertes dans le circuit seraient presque doublées, puisqu'elles sont proportionnelles au carré du courant).

De plus, tous les composants du système (générateurs, câbles, transformateurs) doivent être de plus grande taille pour transporter le plus grand courant nécessaire, avec une augmentation évidente des coûts.    

Le facteur de puissance est mesuré avec un instrument appelé "Cosphimètre".

Cosphimètre

Valeurs typiques Facteur de puissance

Différence entre la puissance active, réactive et apparente :

Actif (réel) : c'est celui réellement consommé par une charge – indiqué par W ;

Réactif : étant un échange d'énergie entre la ligne d'alimentation et la charge inductive, il ne génère pas de consommation – il est indiqué par VAR ;

Apparente : c'est la somme (en quadrature) entre la puissance active et réactive – indiquée par VA.

Dans les circuits purement résistifs avec des utilisateurs particuliers (ampoules à incandescence, chauffe-eau, fours, etc.), la puissance apparente absorbée est toute la puissance active (cos φ = 1).

Dans les circuits avec des utilisateurs qui ont des enroulements internes capables de créer des champs magnétiques variables (moteurs, soudeuses, alimentations de lampes fluorescentes, transformateurs, etc.), une partie de la puissance absorbée n'est pas utilisée comme puissance active W mais comme puissance réactive VAR (cos φ <1).  

Triangle des pouvoirs

W - puissance active

VAR - puissance réactive

VA - puissance apparente

φ - angle de déphasage

Comment corriger le facteur de puissance (cos φ tendant vers 1)

Le facteur de puissance (cos φ) des charges linéaires peut être corrigé grâce à un réseau passif de condensateurs (condensateurs de correction du facteur de puissance) afin d'avoir une valeur la plus proche possible de 1, condition nécessaire pour indiquer que toute l'énergie fournie par le source est consommée par la charge.

Pour corriger le facteur de puissance (rephaser le système), il est nécessaire de fournir de l'énergie réactive de signe opposé (ajout de condensateurs qui annulent les effets inductifs ou capacitifs de la charge).

Les dispositifs de correction du facteur de puissance (bouchons de phase) peuvent être placés dans une position centrale du système électrique, dispersés le long de celui-ci ou insérés à l'intérieur des charges inductives individuelles. 

Correction du facteur de puissance

Valeurs typiques du facteur de puissance (cos φ)

Le facteur de puissance (cos φ) mesure un phénomène qui se produit lorsque les charges ne sont pas purement résistives (comme une lampe ou un poêle) mais comprennent des enroulements électriques ou des condensateurs.

Ces charges stockent de l'énergie sous forme de champ magnétique (dans le cas des bobinages filaires) ou de champ électrique (pour les condensateurs) et la restituent cycliquement à chaque alternance vers le réseau, sans pour autant la « consommer ».

Une partie du courant passe alors "en va-et-vient", peut être mesurée, mais ne contribue pas vraiment à la vraie consommation en Watts (Active Power W).

C'est pourquoi la consommation réelle est toujours inférieure à la valeur en VA (Puissance Apparente VA).

Il existe un déphasage entre la tension et le courant qui s'exprime par une valeur appelée cos φ (cosinus trigonométrique de l'angle entre les vecteurs tension et courant, appelé par la lettre grecque φ).

Le cos φ ou facteur de puissance peut varier entre 0 et 1.
La puissance active (W) s'exprime en Watts et est égale à :

Puissance active (W) = Puissance apparente (VA) x facteur de puissance (cos φ) - W = VA x cos φ - où V et A sont respectivement les volts et les ampères

Les valeurs typiques

équipement

Facteur de puissance cos φ

Moteur asynchrone avec facteur de charge à 0% 0,17
Moteur asynchrone avec facteur de charge à 25% 0,55
Moteur asynchrone avec facteur de charge à 50% 0,73
Moteur asynchrone avec facteur de charge à 75% 0,8
Moteur asynchrone avec facteur de charge à 100% 0,85
Lampes à incandescence 1
Lampes fluorescentes non corrigées 0,5
Lampes fluorescentes à facteur de puissance corrigé 0,93
Lampe à décharge 0,4 – 0,6
Fours à résistance 1
Fours à induction 0,85
Fours à pertes diélectriques 0,85
Soudeur par points 0,8 – 0,9
Soudage à l'arc alimenté par un groupe statique monophasé 0,5
Soudage à l'arc alimenté par un groupe rotatif 0,7 – 0,9
Soudage à l'arc alimenté par groupe transformateur / redresseur 0,7 – 0,8
Fours à arc 0,8

Formules

V Tension Voltage V
I Courant ampère A
R Résistance Ohm W
P puissance Watt W
Facteur de puissance déphasage n cos
P = V x I x cos φ
P = V x I x cos φ x 1,73
Facteur de puissance =  cos =  P actif = VI cos
P apparent VI

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