Mesure du facteur de puissance PF et du cos φ

Facteur de puissance PF

L'unité de contrôle calcule :

• Le facteur de puissance par phase PF1, PF2 et PF3, à partir des puissances actives et apparentes des phases.

• Le facteur de puissance total PF à partir de la puissance totale active Ptot et la puissance totale apparente 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 (voir ci-après).

cos φ

L'unité de contrôle calcule :

• Le cos φ par phase, à partir des puissances fondamentales actives et apparentes des phases

• Le cos φ de la puissance totale à partir de la puissance fondamentale active totale Pfundtot et de la puissance fondamentale apparente totale Sfundtot :

Cet indicateur qualifie l'utilisation de l'énergie fondamentale et définit le quadrant de fonctionnement. Le cos φ est également appelé facteur de puissance de déplacement.

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

Si la distorsion de la tension d'alimentation n'est pas trop importante, le facteur de puissance PF est exprimé en fonction du cos φ et du THD(I) par :

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

La comparaison des 2 valeurs permet d'estimer le niveau de distorsion harmonique de l'alimentation.

Signe du facteur de puissance PF et du cos φ

Deux conventions de signe peuvent être appliquées pour ces indicateurs :

• Convention CEI : le signe de ces indicateurs est totalement conforme avec les calculs signés des puissances (c'est-à-dire : Ptot, Stot, Pfundtot et Sfundtot).

• Convention IEEE : les indicateurs sont calculés selon la formule suivante :

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

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

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

NOTE: Pour un appareil, la partie de l'installation qui est uniquement récepteur (ou générateur), l'avantage de la convention IEEE est qu'elle ajoute le type de la composante réactive aux indicateurs PF et cos φ :

• Capacitive : signe positif des indicateurs PF et cos φ.

• Inductive : signe négatif des indicateurs PF et cos φ.

Gestion du facteur de puissance PF et cos φ : valeurs minimum et maximum

Objectifs de la gestion des indicateurs PF 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 suivante 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

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

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

NOTE: Les valeurs minimum et maximum des indicateurs PF 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 PF (facteur de puissance)

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

Le tableau suivant indique le sens de variation des indicateurs et leur valeur en mode récepteur :

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

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

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

Définissez la convention de signe des indicateurs cos φ et PF comme suit :

• Sur l'écran d'affichage MicroLogic X, dans Accueil > Configuration > Mesures > Conv PF/VAR.

• Dans le logiciel EcoStruxure Power Commission.

• En envoyant une commande de configuration via le réseau de communication (protégé par mot de passe).

Le réglage d'usine de la convention de signe correspond à IEEE.