Pourquoi le Facteur de Puissance est Crucial : Clé des Systèmes Électriques Efficaces

On peut définir le facteur de puissance de trois manières :

• « Le cosinus de l'angle entre le courant et la tension d'un circuit AC s'appelle facteur de puissance »
• « Le rapport entre la résistance et l'impédance totale d'un circuit AC s'appelle facteur de puissance »
• « Le rapport entre la puissance active et la puissance apparente s'appelle facteur de puissance »

Avec une charge inductive, le facteur de puissance est « retardé » (current lagging) : le courant est en retard sur la tension. Avec une charge capacitive, l'angle s'inverse : le courant précède la tension (facteur de puissance « avancé » ou leading).Le facteur de puissance joue un rôle crucial dans les circuits AC selon la charge. Plus le facteur de puissance est bas, plus le courant de charge est élevé, et vice-versa. Un facteur de puissance retardé présente des inconvénients : puissance apparente (KVA) élevée car KVA est inversement proportionnel au facteur de puissance.

• De même, avec un facteur de puissance retardé, les lignes de transport doivent avoir des conducteurs de plus grande section car elles transportent un courant important.
• Autre inconvénient : pertes par effet Joule (I²R) accrues, d'où un mauvais rendement.
• Le courant élevé à faible facteur de puissance cause des chutes de tension importantes dans l'alternateur et les lignes, réduisant la capacité de charge du système.

Causes d'un Faible Facteur de Puissance :

Un faible facteur de puissance est indésirable d'un point de vue économique.

1. La plupart des moteurs AC (monophasés et triphasés) sont des moteurs asynchrones fonctionnant à très faible facteur de puissance (0,2 à 0,3).
2. Fours industriels, lampes à arc, lampes à décharge fonctionnent à faible facteur de puissance.

Amélioration du Facteur de Puissance :

Le faible facteur de puissance provient principalement des charges inductives. Pour y remédier, on connecte un condensateur en parallèle avec les charges pour compenser le retard. L'amélioration peut être réalisée par :

• Condensateur statique

On connecte un condensateur en parallèle avec la charge inductive. Le condensateur absorbe un courant avancé qui neutralise le courant retardé de la charge inductive. Pour les charges triphasées, les condensateurs se montent en étoile ou en triangle.

• Condenseur synchrone

Un moteur synchrone surexcité absorbe un courant avancé et se comporte comme un condensateur. Un moteur synchrone surexcité tournant à vide s'appelle condenseur synchrone. Connecté en parallèle au réseau, il absorbe un courant avancé qui compense partiellement le faible facteur de puissance.

• Avanceurs de phase

L'avanceur de phase est aussi un dispositif d'amélioration. Le faible facteur de puissance des moteurs asynchrones vient du stator qui absorbe un fort courant retardé de 90°. L'avanceur de phase est une excitation AC externe qui soulage le stator de son courant d'excitation, améliorant ainsi le facteur de puissance.