Facteur de puissance Vs rendement

[Karym77]

Bonjour à tous,

J'ai une question d'ordre générale concernant le facteur de puissance et le rendement d'une alimentation.

Je vais essayer d'exposer la problématique:
Le rendement d'une alimentation se calcule (assez simplement) en divisant la puissance de sortie de l'alimentation par la puissance d'entrée de l'alimentation (puissance active P).
Cette formule ne tient pas compte du facteur de puissance de l'alimentation.
Supposons que cette alimentation n'inclut pas de PFC (Power Factor Corrector), dans ce cas le facteur de puissance n'est pas égal à l'unité.

Comment inclure le facteur de puissance dans la formule du rendement?
Le rendement d'une alimentation est-il dépendant du facteur de puissance?

Cordialement,
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[DAUDET78]

Le rendement d'une alimentation est-il dépendant du facteur de puissance?

ben non !
Le compteur électrique tourne/facture uniquement avec la puissance active quelque soit le cos(phi) ou le facteur de puissance.

On impose la compensation du cos(phi) pour les industriels (en France) :
- car le courant qui circule dans les fils d'alimentation est plus grand (actif+réactif) si le cos(phi) n'est pas de 1 . Donc perte dans la résistance des fils de ligne (avant le compteur) plus grande (et non facturée)
- car un transfo EDF est dimensionné pour des VA et non des Watt . Donc , si le cos(phi) est mauvais, il faut surdimensionner le transfo

On impose le PFC pour les appareils qui consomment, grosso modo, plus que 20W (en France) . Sinon, la consommation ne se fait que sur le haut de la sinusoïde ce qui augmente les pertes en ligne . De plus, il y a génération d'harmonique 3 qui est la terreur des fournisseurs d'énergie (je te laisse chercher)

[Antoane]

Bonjour,

Rendement et PF (Power Factor - facteur de puissance)sont deux grandeurs a priori indépendantes. La première caractérise la manière dont le convertisseur transforme l'énergie, i.e. la manière, l'efficacité, avec laquelle la puissance d'entrée est convertie en puissance de sortie. Le PF, quant à lui, ne caractérise que la manière dont l'énergie est absorbée : il ne prend pas en compte ce qui se passe en sortie.

A priori, inclure ou non un PFC dans un convertisseur n'a pas d'impact sur le rendement de ce convertisseur - sauf du fait des pertes du PFC en lui-même et de divers effets d'ordre supérieur.

Le PFC va permettre d'absorber un courant sinusoïdal en phase avec la tension réseau.
- Le fait que le courant soit sinusoïdal assure que la tension réseau n'est déformée, polluée, par l'effet combiné de l'impédance de ligne du réseau et la circulation de courant présentant des composantes fréquentielles à "haute fréquence" (i.e. différente de celle du réseau - généralement 50 ou 60 Hz).
- Le fait que le courant soit en phase avec la tension assure que l'amplitude du courant (pour une puissance active donnée) sera minimale, et donc que les pertes en lignes (i.e. dues à la résistance des câbles de distribution RTE/Enedis) seront minimales (cela découle de l'inégalité de Cauchy–Schwarz).
S'ajoute à cela des question liées au dimensionnement des lignes, qui est sur certains aspects plus lié au courant qu'à la puissance active véhiculée.
Finalement, le PFC ne sert pas à améliorer le fonctionnement de l'appareil dans lequel il est intégré, mais plutôt celui du reste du réseau

Inclure le PF dans le calcul du rendement n'est donc a priori pas pertinent mais peut être nécessaire dans le cas où il faut exprimer le rendement en fonction des valeurs de tension et courants RMS. Dans ce cas, la puissance absorbée s'écrit :
P_in = U_in*I_in * PF_in, où U_in et I_in désignent les tension et courant RMS mesurés en entrée du montage.
Et le rendement s'écrit :
P_out/P_in = P_out /(PF_in * U_in*I_in)
Qui dépend effectivement du PF.
Cette équation est cependant trompeuse puisqu'elle suggère que le rendement est inversement proportionnel au PF alors que, en pratique, diminuer le PF se traduira par une augmentation d'autant du courant absorbé, laissant le rendement inchangé.

[Karym77]

Bonjour Daudet,

Content d'avoir ton feedback et je te remercie.
Pour infos, en règle général le facteur de puissance est différent du cos(phi). Il s'agit d'une erreur très courante...
Facteur de puissance=cos(phi) uniquement dans le cadre d'un régime linéaire (ce qui n'est pas le cas pour une alimentation à découpage).

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Pour infos, en règle général le facteur de puissance est différent du cos(phi). Il s'agit d'une erreur très courante...
Facteur de puissance=cos(phi) uniquement dans le cadre d'un régime linéaire (ce qui n'est pas le cas pour une alimentation à découpage).

Je n'ai pas fait cette erreur et j'ai bien distingué les deux cas

[Karym77]

Bonjour Antoine,

Merci pour ton feedback.
En tout cas, c'est ce qu'il me semblait...

-Le facteur de puissance permet de passer de la puissance apparente à la puissance active (point de vue bloc fonctionnel)
-Le rendement permet de passer de la puissance active (point de vue bloc fonctionnel) à la puissance utile (de sortie)

Nous avons 2 blocs fonctionnels en série...

Cordialement,

[Antoane]

Juste pour être sûr que c'est bien clair : la puissance de sortie de l'alim est également une puissance active (ou peut avoir une composante active dans le cas d'un onduleur).