Mesure du facteur de puissance FP et de cos ϕ

Facteur de puissance FP

Le déclencheur MicroLogic calcule le facteur de puissance FP à partir de la puissance active totale Ptot et de la puissance apparente totale Stot :

Cet indicateur qualifie :

Le surdimensionnement nécessaire pour l'alimentation de l'installation en présence de courants harmoniques
La présence de courants harmoniques par rapport à la valeur du cos ϕ.

cos ϕ

Le déclencheur MicroLogic calcule le cos ϕ à partir de la puissance active totale Pfundtot et de la puissance apparente totale Sfundtot de la fondamentale (rang 1) :

Cet indicateur qualifie l’utilisation de l’énergie fournie.

Facteur de puissance FP et cos ϕ en présence de courants harmoniques

Si la tension du réseau n’est pas trop déformée, le facteur de puissance FP est exprimé en fonction du cos ϕ et du THD(I)) par :

Le graphe ci-après indique la valeur de FP/cos ϕ en fonction de THD(I) :

La comparaison des deux valeurs permet d’estimer le niveau de distorsion harmonique de l'alimentation.

Signe du facteur de puissance FP et du cos ϕ

Deux conventions de signe peuvent être appliquées pour ces indicateurs :

Convention CEI : Le signe de ces indicateurs est strictement conforme aux calculs signés des puissances (c'est-à-dire Ptot, Stot, Pfundtot et Sfundtot).
Convention IEEE : Les indicateurs sont calculés conformément à la convention CEI, mais multipliés par l'inverse du signe de la puissance réactive (Q).

Les figures suivantes définissent le signe du facteur de puissance FP et du cos ϕ par quadrant (Q1, Q2, Q3 et Q4) pour les deux conventions :

Convention CEI
Fonctionnement dans tous les quadrants (Q1, Q2 Q3, Q4	Valeurs de cos ϕ en fonctionnement récepteur (Q1, Q4)

Convention IEEE
Fonctionnement dans tous les quadrants (Q1, Q2 Q3, Q4	Valeurs de cos ϕ en fonctionnement récepteur (Q1, Q4)

NOTE: Pour un équipement, une partie d’installation qui n’est que récepteur (ou générateur), l’intérêt de la convention IEEE est d’ajouter aux indicateurs FP et cos ϕ le type de la composante réactive :

Capacitive : signe positif des indicateurs FP et cos ϕ
Inductive : signe négatif des indicateurs FP et cos ϕ

Gestion du facteur de puissance FP et de cos ϕ : Valeurs minimales et maximales

Objectifs de la gestion des indicateurs FP et cos ϕ :

Définir les situations critiques
Mettre en place la surveillance des indicateurs conformément à la définition des situations critiques

Les situations sont considérées critiques lorsque les valeurs des indicateurs sont proches de 0. Les valeurs minimum et maximum des indicateurs sont définies pour ces situations.

La figure ci-dessous illustre les variations de l’indicateur cos ϕ (avec définition du cos ϕ MIN/MAX) et sa valeur selon la convention IEEE pour une application récepteur :

1 Flèches indiquant la plage de variation du cos ϕ de la charge en exploitation

2 Zone critique + 0 pour les appareils fortement capacitifs (ombrage vert)

3 Zone critique - 0 pour les appareils fortement inductifs (ombrage rouge)

4 Position minimale du cos ϕ (inductif) de la charge : flèche rouge

5 Plage de variation de la valeur du cos ϕ (inductif) de la charge : rouge

6 Position maximale du cos ϕ (capacitif) de la charge : flèche verte

7 Plage de variation de la valeur du cos ϕ (capacitif) de la charge : vert

FP MAX (ou cos ϕ MAX) est obtenu pour la plus petite valeur positive de l'indicateur FP (ou cos ϕ).

FP MIN (ou cos ϕ MIN) est obtenue pour la plus grande valeur négative de l'indicateur FP (ou cos ϕ).

NOTE: Les valeurs minimum et maximum des indicateurs FP et cos ϕ ne sont pas physiquement significatives : ce sont des marqueurs qui déterminent la zone de fonctionnement idéale de la charge.

Surveillance des indicateurs cos ϕ et FP

Selon la convention IEEE, les situations critiques en mode récepteur sur charge capacitive ou inductive sont détectées et différenciées (deux valeurs).

Le tableau ci-dessous indique le sens de variation des indicateurs et leur valeur en mode récepteur.

Convention IEEE
Quadrant de fonctionnement	Q1	Q4
Sens de variation des cos ϕ (ou FP) sur la plage de fonctionnement
Valeur des cos ϕ (ou FP) sur la plage de fonctionnement	0...-0,3...-0,8...-1	+1...+0,8...+0,4...0

Le MAX et le MIN de l’indicateur de qualité indiquent les deux situations critiques.

Selon la convention CEI, les situations critiques en mode récepteur sur charge capacitive ou inductive sont détectées mais non différenciées (une seule valeur).

Le tableau ci-dessous indique le sens de variation des indicateurs et leur valeur en mode récepteur.

Convention CEI
Quadrant de fonctionnement	Q1	Q4
Sens de variation des cos ϕ (ou FP) sur la plage de fonctionnement
Valeur des cos ϕ (ou FP) sur la plage de fonctionnement	0...+0,3...+0,8...+1	+1...+0,8...+0,4...0

Le MAX de l’indicateur de qualité indique les deux situations critiques.

Choix de la convention de signe du cos ϕ et du facteur de puissance FP

Vous définissez la convention de signe des indicateurs cos ϕ et FP :

A l'aide du logiciel EcoStruxure Power Commission(protégé par mot de passe)
En envoyant une commande de configuration via le réseau de communication (protégé par mot de passe)

Par défaut la convention IEEE est appliquée.

NOTE: Le choix de la convention de signe détermine aussi le choix des alarmes. Par exemple, la surveillance d'un indicateur d'alarme utilisant la convention CEI n'est pas correcte si la convention IEEE a été configurée.