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Définition du facteur de puissance

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Pour alléger les notations, on notera FP pour Facteur de Puissance. Le FP est un terme qui décrit les caractéristiques des signaux en entrée d'un appareil électrique utilisant du courant alternatif. Il faut savoir qu'en alternatif, tous les calculs et raisonnements sont plus compliqués qu'en continu car il y a une multitude de facteurs et de nouvelles puissances qui apparaissent.

Globalement, le FP est défini par le rapport entre la puissance active P (en watts) et la puissance apparente S (en voltampères). Il varie entre 0 et 1 et n'a pas d'unité :


La puissance active P est la puissance utile : c'est celle qui produit un travail utile suivant la fonction de l'appareil électrique. Elle se calcule en faisait U*I*cos(phi) en régime sinusoïdal, U étant la tension, I étant le courant (tous les 2 en valeurs efficaces) et phi est le déphasage entre tension et courant. C'est celle que l'on consomme réellement, ce qu'un wattmètre mesure en watts et c'est ce qu'on paye en tant que particulier grâce au compteur de la maison.

La puissance apparente S est celle qui est appelée par l'appareil sur le réseau. Elle se calcule en faisant U*I en valeurs efficaces et s'exprime en Voltampères (VA), attention ce ne sont pas des watts ! Comme son nom le laisse supposer, elle n'est qu'apparente car c'est ce que semble consommer l'appareil vu de l'extérieur. Or, une partie de celle-ci sera non productrice de travail si le PF ne vaut pas 1. Dans ce cas, il y a apparition de ce que l'on appelle la puissance réactive Q à laquelle s'ajoutera une puissance déformante D dans le cas de signaux déformés non sinusoïdaux (à cause des harmoniques encore une fois).

Cette puissance réactive Q n'est en moyenne pas consommée par le système et elle s'exprime en Voltampères réactifs (VAR). Elle se calcule en faisait U*I*sin(phi) en régime sinusoïdal. Elle sert à magnétiser des bobinages par exemple. Elle fait transiter un courant supplémentaire bien réel dont il faut tenir compte dans le dimensionnement des installations électriques. Il en va de même pour la puissance déformante.

Toutes ces puissances sont finalement reliées par cette égalité :


Un système peut très bien appeler 10 A sur le réseau, alors qu'il n'en utilisera réellement que 8 pour produire un travail utile. Le reste sera renvoyé au réseau car le courant est réel et c'est ce qui surcharge ce réseau (+ pertes accrues dans les câbles). C'est pour cela qu'on n'utilise pas la simple formule P=U*I en alternatif car la puissance n'est pas forcément consommée. La formule est fausse et surévalue la consommation réelle dans des systèmes à courant alternatif. Ces systèmes ne sont plus simplement résistifs, mais également capacitifs (condensateur) ou inductifs (bobinage), donc complexes au final. Un appareil qui absorbe une puissance apparente de 500 VA ne consommera que 250 W si son PF vaut 0.5, et non pas 500 W.

Par exemple, le fournisseur d'électricité (EDF) impose à ses clients d'avoir un facteur de puissance minimum car s'il est trop faible, le courant appelé est bien plus grand que nécessaire et on diminue la capacité de ses installations électriques. En effet, ses transformateurs sont définis pour une puissante apparente en VA, pas pour une puissance active en watts ! Si on génère beaucoup de puissance réactive, on diminue la capacité des transformateurs à fournir une puissance active (utile). S'ils autorisaient les petits facteurs de puissance, EDF devrait surdimensionner tout son réseau, ce qui est bien sûr hors de question pour des raisons évidentes de coût. Sans parler que les pertes augmenteraient aussi, et elles sont déjà assez élevées comme ça...

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Commentaires
mipuel 07/12/2005 18:47
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-0+

Tient ça serait intéressant de proposer cet article au téléchargement, dans un format libre biensur :ange: (à quoi je pense ?)
Si son auteur été d'accord évidement :jap:

geo17 07/12/2005 19:02
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Des articles comme on aimerait en voir plus souvent ! Bravo à l'auteur.

christophe_d13 07/12/2005 20:03
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Bien bel article autant du point de vue technique que rédactionnel.

Ma phrase préféré :
"jusqu'à la rupture pour certaines"
Une bonne odeur de condo, ou de claquement... J'adore ça...

David, c'est super !

bendisco5169 07/12/2005 23:43
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Je n'ai qu'un mot à dire : MERCI !
Merci pour cet article "parfait" qui entre vraiment dans le vif du sujet.

Par contre l'idée de mipuel serait bien.
encore BRAVO !

graneyrac 08/12/2005 12:04
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2 remarques:

1 - ça me ferait mal que les alims à découpage datent de 40 ans, en tout cas pas dans le grand public... sans compter qu'en 1965 y avait pas des masses de micro ordinateurs sur la planète, non ?

2 - La régulation de vitesse de ventilation des procs, et aussi des alims se fait par "soft" . A partir de là cette régulation pourrait aussi se faire au niveau des tensions... pas trop complexe une régul intelligente genre feedback contrôlé style cool and quiet, non ?

En tout cas, BRAVO pour le boulot et continue de dénoncer la bêtise des soi-disant économies consistant à installer des composants trop cheap alors que l'écart de prix entre 2 condo dont la tension de sécurité varie du simple au double, ne diffèrent que de qq centimes ! C'est archi-con cet aveuglement "économique"

rosco 08/12/2005 12:32
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-0+

Les topologies élec ont ~40 ans, pas parlé des ordis globalement ;)

Les économies faut les voir à moyenne/grande échelle aussi, à l'unité ça veut rien dire.

hermano200 08/12/2005 12:46
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Bravo trés bel article bien documenté
Ayant dépanné des alims à découpage pendant plus de 10 ans ainsi que divers matériel trans et autre je sais ce que coute d'éconmiser sur les composants et les condensateurs chimiques en particulier (50% des pannes...) à quand un article sur les condos et sur leur normalisation ?
Il n'y a pas que la tension de service à prendre en compte en particulier certains souffrent à cause de la température des crêtes de tension et des courants trop importants ainsi que de la HF pour certains appareils : magnétoscopes et TV par exemple.

graneyrac 08/12/2005 12:52
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a écrit :

Les topologies élec ont ~40 ans, pas parlé des ordis globalement ;)

Les économies faut les voir à moyenne/grande échelle aussi, à l'unité ça veut rien dire.




PAS D'ACCORD

C'est justement parce que les fabricants se focalisent sur ce qu'ils croient être une économie d'échelle ... style 10 cts multiplié par 1M = 10 M .... qu'on en arrive là ... ils oublient que ce même Million... avec un prix de vente augmenté de 20 cts... apporte 2 fois plus de bénéfices, comparés à une économie théorique bidon et commercialement stupide. Bref, l'utilisateur n'est pas à 1 Euro prêt lors de l'achat de son alim, c'est faux !

Ok on parlait pas d'ordi, juste d'alims , ok ... et y'a 40 ans y'avait des alims à découpage partout, :) ok .
C'est marrant, moi, les premières que j'ai vu débouler sur les Télé, c'était vers les années 80 ... et les lampes se vendaient encore et pas que pour les amplis son.

graneyrac 08/12/2005 13:08
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Pour ceux que ça intéresse, la formule de Boucherot explique bien , c'est à dire mathématiquement, le facteur "fréquence" et comment en multipliant celle-ci, on divise d'autant le volume du transfo, donc de l'alim, et de sa châleur ... C'est juste pour illustrer ce dossier que je trouve excellent, même si ça parle pas des ordis
http://stielec.ac-aix-marseille.fr [...] decoup.htm

Loacoon 09/12/2005 00:56
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elmick a écrit :


Ok on parlait pas d'ordi, juste d'alims , ok ... et y'a 40 ans y'avait des alims à découpage partout, :) ok .
C'est marrant, moi, les premières que j'ai vu débouler sur les Télé, c'était vers les années 80 ... et les lampes se vendaient encore et pas que pour les amplis son.




Personne n'a dit que c'était courant et qu'il y en avait partout, ils disent juste que cette technologie est vieille de 40 ans, pas forcément sa mise en application.

En tout cas exellent article ;) Bravo!

piwi69100 09/12/2005 12:23
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Salut
Tout simplement félicitations à ou aux auteurs pour ce dossier

:jap:
A+

fourbe 10/12/2005 16:22
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encore bravo !

cyrano 10/12/2005 21:34
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une petite question. Ici, il est question des alim à dispo du grand publique.

Mais qu'elles sont les valeurs typiques des alim de serveur haut de gamme : leur rendement, leur puissance typique, voir leur fonction suplémentaire ?
(en fait je suis surtout curieux de leur rendement)

zoumail 28/12/2005 13:03
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merci pour cette articl, mais voilà j'ai une question pour vous;
vous ne démentrez pas que ctte alimentation améliore le facteur de puissance, vous donnée des résulats montrent la tension de sortie mes pas l'allure du courant à l'entré de l'alimentation ni le PFni THD de votre alimentation si vous pouvez m'éclairez sur ce point merci encor et félicitation.

flo1028 02/01/2008 17:00
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Bonjour et Bonne Année à tous,
Merci pour ces 2 articles... :-)
J'ai pas tout saisi, loin de là... Mais ça fait plaisir...
J'ai juste un souci, et je pense que les spécialistes qui sont intervenus ici pourront m'aider... Si je n'arrive pas trop trop tard...

- Est-il vraiment déconseiller d'utiliser des "dédoubleurs" de prise "molex" pour alimenter des disques durs ?
- peut-on envisager d'utiliser les connecteurs "p4" et autres "PCI-E" pour les transformer en "Molex" pour les disques durs ?

Mon problème est tout simplement qu'actuellement avec une seasonic s12HT500, je n'ai plus de Molex libres et j'en aurai besoin pour alimenter HDD et lecteurs Optiques (CD et DVD)...

Voilà...

Merci.

NoiseGate 25/01/2008 10:42
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Bonjour,

J'ai beaucoup apprécié le contenu de ce document.
Petite question subsidiaire : Est ce qu'une alimentation à découpage (dans mon cas, pour un serveur) a une consommation linéaire en fonction de la charge des différents composants connectés. Je dois investir dans un onduleur et je ne sais pas si je dois le dimensionner en fonction de la puissance affichée de l'alimentation ou si je dois calculer réellement sa consommation de courant en fonction du nombre d'éléments que j'intègre à ce serveur (Nbs de disques, lecteur de bande, cartes supplémentaires, etc ...).

Merci d'avance pour la réponse et bonne continuation

Anonyme 14/08/2008 20:34
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Merci pour toutes ces explications !

Même si l'on ne comprend pas tout dans le détail, les idées directrices sont claires et permettent de faire notre choix de façon beaucoup plus objective que de se fonder sur des on-dit.

Merci encore !

Amet 03/02/2009 21:40
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merci pour ce dossier très complet, merci également pour avoir dénoncer le marketing que "presque" tt le monde croit!!

Ce sujet ne peut plus être commenté.
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