Qu'est-ce que le facteur de puissance: correction, formule et définition

En général, le pouvoir est la capacité de faire un travail. Dans le domaine électrique, l’énergie électrique est la quantité d’énergie électrique pouvant être transférée sous une autre forme (chaleur, lumière, etc.) par unité de temps. Mathématiquement, il s'agit du produit de la chute de tension à travers l'élément et du courant qui le traverse. Si l’on considère d’abord les circuits à courant continu comportant uniquement des sources de tension continue, les inductances et les condensateurs se comportent respectivement en court-circuit et en circuit ouvert.

Par conséquent, tout le circuit se comporte comme un circuit résistif et toute la puissance électrique est dissipée sous forme de chaleur. Ici la tension et le courant sont en même phase et la puissance électrique totale est donnée par:

En ce qui concerne le circuit alternatif, l’inducteur et le condensateur offrent une certaine impédance donnée par:

L'inducteur stocke l'énergie électrique sous la formed’énergie magnétique et de condensateur stocke l’énergie électrique sous forme d’énergie électrostatique. Ni l'un ni l'autre ne le dissipe. En outre, il existe un décalage de phase entre la tension et le courant.

Par conséquent, lorsque nous considérons l’ensemble du circuit constitué d’une résistance, d’une inductance et d’un condensateur, il existe une différence de phase entre la tension et le courant de la source.

Le cosinus de cette différence de phase s'appelle facteur de puissance électrique. Ce facteur (-1 <cosφ <1) représente lefraction de la puissance totale utilisée pour effectuer le travail utile. L'autre fraction de l'énergie électrique est stockée sous forme d'énergie magnétique ou d'énergie électrostatique dans l'inducteur et le condensateur, respectivement.

La puissance totale dans ce cas est:

C'est ce qu'on appelle la puissance apparente. Son unité est VA (Volt Amp) et est notée «S». Une fraction de cette puissance électrique totale qui fait notre travail utile est appelée puissance active. Nous le désignons par «P».

P = Puissance active = Puissance électrique totale. Son unité est le watt.

L'autre fraction du pouvoir s'appelle le pouvoir réactif. La puissance réactive ne fait pas un travail utile, mais elle est nécessaire pour que le travail actif soit effectué. Nous le désignons par «Q» et est donné mathématiquement par:

Q = Puissance réactive = Puissance électrique totale.sinφ et son unité est VAR (Volt Amp Reactive). Cette puissance réactive oscille entre source et charge. Pour aider à mieux comprendre cela, tous ces pouvoirs sont représentés sous forme de Triangle.

Triangle de facteur de puissance

Mathématiquement, S2 = P2 + Q2 et facteur de puissance électrique est puissance active / puissance apparente.

Amélioration du facteur de puissance

Le terme facteur de puissance entre en scène dansCircuits AC uniquement. Mathématiquement, il s'agit du cosinus de la différence de phase entre la tension et le courant à la source. Il fait référence à la fraction de puissance totale (puissance apparente) utilisée pour effectuer le travail utile appelé puissance active.

Besoin d'amélioration du facteur de puissance

  • Le pouvoir réel est donné par P = VIcosφ. Le courant électrique est inversement proportionnel à cosφ pour transférer une quantité donnée de puissance à une certaine tension. Par conséquent, plus le pf est bas, plus le courant circule. Un faible flux de courant nécessite moins de section transversale de conducteurs, ce qui permet d'économiser des conducteurs et de l'argent.
  • De la relation ci-dessus, nous voyons avoir une faible puissancefacteur augmente le courant circulant dans un conducteur et donc la perte de cuivre augmente. Une chute de tension importante se produit dans l'alternateur, le transformateur électrique et la transmission et lignes de distribution - ce qui donne une très mauvaise régulation de la tension.
  • La classification KVA des machines est également réduite par un facteur de puissance plus élevé, conformément à la formule:

Par conséquent, la taille et le coût de la machine est également réduit.

C'est pourquoi électrique facteur de puissance doit être maintenu proche de l'unité - il est nettement moins cher.

Méthodes d'amélioration du facteur de puissance

Il existe trois moyens principaux d’améliorer le facteur de puissance:

  • Banques de condensateur
  • Condenseurs synchrones
  • Phase Advancers

Banques de condensateur

Améliorer le facteur de puissance signifie réduire la phasedifférence entre tension et courant. Comme la majorité des charges sont de nature inductive, elles ont besoin d’une certaine quantité de puissance réactive pour fonctionner.

Un condensateur ou une batterie de condensateurs installés parallèlement à la charge fournit cette puissance réactive. Ils agissent en tant que source de puissance réactive locale, ce qui permet de réduire la quantité de puissance réactive traversant la ligne.

Les batteries de condensateurs réduisent la différence de phase entre la tension et actuel.

Condenseurs synchrones

Les condenseurs synchrones sont des moteurs synchrones triphasés sans charge attachée à leur arbre.

Le moteur synchrone a les caractéristiques defonctionnant avec n’importe quel facteur de puissance en avance, en retard ou en unité en fonction de l’excitation. Pour les charges inductives, un condensateur synchrone est connecté vers la charge et est surexcité.

Les condenseurs synchrones le font se comporter comme un condensateur. Il tire le courant de retard de l'alimentation ou fournit la puissance réactive.

Phase Advancers

C'est un excitateur CA principalement utilisé pour améliorer le PF d'un moteur à induction.

Ils sont montés sur l’arbre du moteur etsont connectés au circuit de rotor du moteur. Il améliore le facteur de puissance en fournissant aux ampères excitants des virages pour produire le flux requis à la fréquence de glissement donnée.

De plus, si les ampères-tours augmentent, il peut être amené à fonctionner avec un facteur de puissance dominant.

Calcul du facteur de puissance

Dans calcul du facteur de puissance, nous mesurons la tension et le courant à la source utilisés à l’aide d’un voltmètre et d’un ampèremètre, respectivement. Un wattmètre est utilisé pour obtenir la puissance active.

Maintenant, nous savons P = VIcosφ watt

Par conséquent, nous pouvons obtenir le facteur de puissance électrique.

On peut maintenant calculer la puissance réactive Q = VIsinφ VAR

Cette puissance réactive peut maintenant être fournie par le condensateur installé en parallèle avec la charge en local. La puissance réactive d'un condensateur peut être calculée à l'aide de la formule suivante:

IMPORTANT: Dans amélioration du facteur de puissance, la puissance réactive requise par la charge ne change pas. Il est simplement alimenté par d'autres appareils, réduisant ainsi la charge de la source pour fournir la puissance réactive requise.

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