Facteur de puissance : définition, calcul, correction | avril 2025

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Le facteur de puissance mesure l’efficacité d’un système électrique en comparant la puissance réellement utilisée (kW) à la puissance totale fournie (kVA). Il varie entre 0 et 1, un facteur de puissance proche de 1 indiquant une utilisation optimale de l’énergie. Un facteur de puissance faible est causé par des équipements inductifs comme les moteurs et transformateurs, qui décalent le courant par rapport à la tension. Cela entraîne une surconsommation d’énergie réactive, entraînant des déséquilibres sur le réseau électrique. Pour y remédier, il faut utiliser un système de compensation adapté, généralement en installant des batteries de condensateurs. EDF conseille de maintenir un facteur de puissance supérieur ou égal à 0,93, sous peine de payer des frais de pénalité dans le cadre du TURPE (Tarif d'Utilisation des Réseaux Publics d'Électricité).

Comment connaître le facteur de puissance de son entreprise ?

Il existe plusieurs moyens de connaître le facteur de puissance de son entreprise :

La facture d'électricité constitue un indicateur du facteur de puissance de l'entreprise

La facture d'électricité comporte une ligne dédiée à la Composante Énergie Réactive (CER) du TURPE (Tarif d'Utilisation des Réseaux Publics d'Électricité). Celle-ci pénalise les entreprises ayant une consommation d'énergie réactive trop élevée, témoignage d'un facteur de puissance trop faible (inférieur à 0,93).

Si l'entreprise est facturée pour cette Composante, cela signifie que le facteur de puissance est inférieur à 0,93. Il faut donc mettre en place un système de correction adapté.

Selectra a mis au point un simulateur permettant de calculer ce que coûte la Composance Énergie Réactive du TURPE. Il suffit de remplir le formulaire ci-dessous.

L'intégration d'un compteur de facteur de puissance à son tableau électrique

L’installation d’un compteur de facteur de puissance directement dans le tableau électrique permet aux entreprises de suivre en continu leur facteur de puissance et de détecter d’éventuels déséquilibres ou excès de puissance réactive. Ce type de compteur s’intègre facilement aux armoires électriques existantes et fournit des mesures en temps réel sur la tension, le courant, la puissance apparente, la puissance active, la puissance réactive ainsi que le facteur de puissance.

Pour l’installer, il est nécessaire de :

• Choisir un emplacement adapté dans le tableau, à proximité des disjoncteurs et des transformateurs de courant ;
• Raccorder correctement les entrées de tension et de courant, en respectant les schémas de câblage fournis par le fabricant ;
• Vérifier la compatibilité avec l’installation électrique (monophasé ou triphasé, intensité maximale supportée) ;

Une fois installé, ce compteur permet aux entreprises d’anticiper les besoins en correction du facteur de puissance, notamment en déclenchant des actions de compensation avec des batteries de condensateurs.

Le compteur PME-PMI et le compteur SAPHIR mesurent en temps réel la quantité d'énergie active et réactive

Le compteur PME-PMI et le compteur SAPHIR sont les compteurs électriques communicants utilisés par les professionnels ayant un profil type Tarif Jaune (C4) ou Tarif Vert (C1, C2 et C3). Avec ces compteurs électriques, il est possible de lire directement sur l'écran d'affichage la puissance active et réactive de l'installation. Cette mesure s'effectue en temps réel et est indiquée pour les différents postes horosaisonniers (P, HPH, HCH, HPE et HCE).

Avec ces éléments, le professionnel peut connaître le facteur de puissance de son entreprise en divisant la puissance active par la puissance apparente (soit la somme de la puissance active et de la puissance réactive).

Qu'est-ce que le facteur de puissance ?

Définition du facteur de puissance

Le facteur de puissance est un indicateur de l’efficacité avec laquelle l’électricité est utilisée dans un circuit. Il est défini comme le rapport entre la puissance active (exprimée en watts, W) et la puissance apparente (exprimée en voltampères, VA). Le facteur de puissance prend la forme d'un nombre compris entre 0 et 1.

Concrètement, on distingue 2 cas de figure :

1. Le facteur de puissance est égal à 1 : toute l'électricité fournie est utilisée efficacement. L'entreprise ne consomme pas d'énergie réactive, mais uniquement de l'énergie active ;
2. Le facteur de puissance est inférieur à 1 : une partie de l'énergie n'est pas transformée en travail utile et est renvoyée au réseau sous forme de puissance réactive

Le facteur de puissance est un indicateur à surveiller pour toutes les entreprises consommant de l'énergie réactive. L'énergie réactive désigne l'énergie nécessaire au bon fonctionnement d'équipements tels que les moteurs ou les transformateurs, mais qui ne produit pas de travail utile. Cela concerne surtout des entreprises ayant un profil type Tarif Jaune ou Tarif Vert.

Si le facteur de puissance est trop faible, cela témoigne d'une consommation excessive d'énergie réactive, entraînant 3 conséquences principales :

• Des déséquilibres et des surcharges sur les réseaux électriques ;
• Une altération des équipements électriques ;
• Des frais de pénalités dans le cadre de la Composante Énergie Réactive du TURPE.

Ainsi, les professionnels ayant un facteur de puissance de moins de 0,93 doivent utiliser des méthodes de compensation de leur consommation d'énergie réactive.

Le facteur de puissance inductif vs le facteur de puissance capacitif

Il existe 2 types de facteurs de puissance :

1. Le facteur de puissance inductif ;
2. Le facteur de puissance capacitif.

Le facteur de puissance inductif

Également appelé « facteur de puissance arrière », le facteur de puissance inductif se manifeste lorsqu’un circuit électrique contient une charge majoritairement inductive, ce qui entraîne un déphasage entre la tension et le courant. Dans ce cas, le courant est en retard par rapport à la tension.

Ce phénomène est principalement causé par des équipements tels que les moteurs électriques, les transformateurs et les ballasts d’éclairage conçus de sorte à stocker temporairement l’énergie sous forme de champ magnétique avant de la restituer.

Ce retard du courant crée une puissance réactive inductive, qui ne produit pas de travail utile, mais qui circule entre la source et la charge, augmentant ainsi les pertes d’énergie dans le réseau. Un facteur de puissance inductif faible (inférieur à 0,93) entraîne une surcharge des lignes électriques et des transformateurs, nécessitant une compensation par l’ajout de condensateurs pour améliorer l’efficacité énergétique du système.

Le plus souvent, c'est un mauvais facteur de puissance inductif qui est à l'origine de la consommation d'énergie réactive dans les industries. Il est généralement compensé par l'installation de batteries de condensateurs.

Le facteur de puissance capacitif

À l’inverse, un facteur de puissance capacitif, ou « facteur de puissance avant » se produit lorsque la charge du circuit est majoritairement capacitive, ce qui provoque un déphasage opposé : cette fois, le courant est en avance par rapport à la tension.

Ce phénomène est communément observé dans des circuits à condensateurs, des câbles électriques souterrains longue distance ou certains dispositifs électroniques comme les onduleurs et les filtres actifs. L’énergie est alors temporairement stockée sous forme de champ électrique dans les condensateurs avant d’être relâchée, créant une puissance réactive capacitive.

Bien que moins courant que le phénomène inductif, un facteur de puissance capacitif trop faible (inférieur à 0,93) peut provoquer des surtensions et des instabilités dans le réseau électrique. Pour corriger ce problème, il faut compenser la consommation d'énergie réactive capacitive par l'ajout d'inductances.

Une inductance est un composant électrique passif qui stocke l’énergie sous forme de champ magnétique lorsqu’un courant la traverse. Elle s’oppose aux variations de courant et induit un déphasage en retard entre la tension et le courant.

Exemple de facteurs de puissance des appareils électriques couramment utilisés en entreprise

Voici un tableau récapitulant les facteurs de puissance moyens des principaux équipements électriques utilisés en entreprise

Source : Selectra

Comment calculer le facteur de puissance d'une installation électrique ?

Formule de calcul du facteur de puissance : cos phi

Mathématiquement, le facteur de puissance est le cosinus de l'angle de déphasage entre la tension et le courant.

On obtient donc la formule suivante :

Facteur de puissance = cos(𝜙)

Avec 𝜙 l'angle de déphasage entre la tension et le courant.

Le facteur de puissance se définit aussi comme le rapport entre la puissance active (P) et la puissance apparente (S), ce qui donne la formule suivante :

Facteur de puissance = P/S

Avec :

• P la puissance active en watts (W) ;
• S la puissance apparente en voltampères (VA).

Le facteur de puissance est ainsi l'élément entrant en jeu dans la conversion des kW en kVA.

Comment calculer le facteur de puissance d'une installation en triphasé ?

Le facteur de puissance d'une installation raccordée en triphasé se calcule différemment de celle d'une installation en monophasée, car il prend en compte les trois phases.

La formule à utiliser est la suivante :

Facteur de puissance = P / √3.U.I

Avec :

• P la puissance active en Watt (W) ;
• U la tension entre les phases en volts (V) ;
• I le courant de ligne en ampères (A).

Avec un compteur triphasé, les déséquilibres de charge entre les phases peuvent impacter le facteur de puissance global. Il est donc essentiel d'assurer une répartition équilibrée des charges pour éviter une baisse d'efficacité énergétique.

Exemples de calcul du facteur de puissance

Considérons une industrie manufacturière consomme une puissance active de 500 kW pour faire fonctionner ses machines. En raison de la nature inductive de certains équipements (moteurs, transformateurs, etc.), elle absorbe également une puissance réactive de 300 kVAr (kilovoltampères réactifs) et cherche à évaluer son facteur de puissance.

Il faut tout d'abord calculer sa puissance apparente.

On utilise la formule suivante :

S=√(P²+Q²)

Avec :

• P=500 kW (puissance active) ;
• Q=300 kVAr (puissance réactive).

On obtient :

S = √(500²+300²)

S = √340000

S = 583,1 kVA.

On peut ensuite calculer le facteur de puissance :

Facteur de puissance = P/S

Facteur de puissance = 500/583,1 = environ 0,857

Le facteur de puissance de cette entreprise est de 0,857. Elle doit donc compenser son énergie réactive afin d'alléger sa facture d'électricité et d'améliorer son efficacité énergétique.

Comment corriger un facteur de puissance mauvais ou trop faible ?

Pour faire remonter un facteur de puissance trop faible, il faut mettre en place un système de correction du facteur de puissance. Dans le détail, les mesures correctives à adopter dépendent de s'il s'agit d'un facteur de puissance inductif ou capacitif.

Comment corriger un facteur de puissance inductif trop faible ?

Pour compenser un facteur de puissance trop faible lié à une consommation de puissance réactive inductive, il est courant d'utiliser des condensateurs ou des batteries de condensateurs. Ces dispositifs fournissent de la puissance réactive capacitive, neutralisant ainsi la composante inductive et améliorant le facteur de puissance. Cette méthode est surtout appliquée pour améliorer un facteur de puissance en triphasé, bien qu'elle fonctionne aussi sur une installation monophasée.

Cette compensation peut être réalisée de 3 manières différentes :

1. La compensation individuelle consiste à installer des condensateurs directement sur les équipements inductifs spécifiques ;
2. La compensation par groupe permet l'utilisation de condensateurs pour un ensemble de machines fonctionnant simultanément ;
3. La compensation centralisée permet la mise en place d'une batterie de condensateurs à l'entrée principale de l'installation électrique, et un contrôle automatique pour ajuster la compensation en fonction de la demande.

Comment corriger un facteur de puissance capacitif trop faible ?

Pour corriger un facteur de puissance capacitif, il est nécessaire d’introduire une compensation inductive, généralement réalisée à l'aide de bobines d'inductance (ou réactances). Ces bobines créent une puissance réactive inductive qui compense l'effet capacitif et ramène le facteur de puissance à une valeur optimale, généralement proche de 1.

La compensation peut être mise en œuvre de plusieurs façons :

• Via l'installation d'inductances fixes : pour les installations ayant une surcharge capacitive constante, les bobines permettent une correction simple et efficace ;
• Via l'utilisation de réactances variables : si la charge capacitive fluctue, des inductances ajustables peuvent s'adapter aux variations du réseau et éviter une surcompensation ;
• Via un système de gestion de l'énergie qui intègre des contrôleurs automatiques ajustant en temps réel la compensation en fonction de la charge du réseau.

Quelles sont les principales causes d'un facteur de puissance trop faible dans les entreprises ?

De nombreux facteurs peuvent provoquer une baisse du facteur de puissance dans les entreprises. En voici les principaux :

• L'entreprise utilise des équipements inductifs comme les moteurs électriques, les transformateurs, les ventilateurs industriels. Ces équipements nécessitent de la puissance réactive pour créer et maintenir leurs champs magnétiques, ce qui provoque un décalage de phase entre le courant et la tension et diminue donc le facteur de puissance ;
• L'entreprise ne compense pas sa consommation d'énergie réactive. Pour le faire, il faut installer des équipements corrigeant le décalage entre la tension et le courant, comme des batteries de condensateurs ;
• L'entreprise a mal dimensionné ses dispositifs de correction du facteur de puissance : si les condensateurs installés ne sont pas adaptés à la charge inductive de l'entreprise, ou si l'entreprise a ajouté de nouvelles charges sans ajuster la correction, cela peut entraîner une baisse du facteur de puissance ;
• L'entreprise utilise des équipements non optimisés ou anciens qui peuvent également contribuer à un mauvais facteur de puissance. Par exemple, les moteurs vieillissants ou non entretenus consomment plus de puissance réactive. De même, les variateurs de fréquence utilisés pour gérer les moteurs à vitesse variable peuvent entraîner une distorsion de courant et affecter le facteur de puissance s'ils sont mal réglés ;
• Certains équipements comme les onduleurs génèrent des courants harmoniques, c’est-à-dire des déformations du courant qui augmentent la demande en puissance apparente. Cette distorsion peut réduire la qualité du facteur de puissance et augmenter les pertes électriques dans le réseau.

Quels sont les inconvénients d'un facteur de puissance trop faible ?

Un facteur de puissance trop faible a de nombreux inconvénients :

• Une hausse de la facture d'électricité : un facteur de puissance inférieur à 0,93 entraîne des pénalités financières appliquées via la Composante Énergie Réactive du TURPE ;
• La nécessité de souscrire une puissance plus élevée : les entreprises utilisant de la puissance réactive nécessitent une puissance apparente plus importante pour une même puissance active, ce qui entraîne un coût de l'abonnement plus élevé ;
• Une surcharge des équipements électriques :un facteur de puissance plus faible se traduit par un courant plus élevé circulant dans les câbles, transformateurs et disjoncteurs. Cette surcharge électrique peut entraîner une surchauffe des équipements, augmentant leur usure et réduisant leur durée de vie. Dans certains cas, il peut être nécessaire de surdimensionner l’installation électrique, ce qui représente un coût supplémentaire en équipements et en maintenance ;
• Une augmentation des pertes d'énergie : un courant excessif génère des pertes par effet Joule, ce qui signifie que de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur dans les conducteurs. Ces pertes entraînent une baisse de l’efficacité globale de l’installation et nécessitent parfois l’ajout de systèmes de refroidissement ou de ventilation pour éviter la surchauffe, augmentant encore la consommation d’énergie ;
• Un risque de chute de tension : un facteur de puissance trop bas peut provoquer des baisses de tension dans l’installation électrique, ce qui perturbe le fonctionnement des machines. Une tension instable peut réduire la performance des moteurs électriques, provoquer des arrêts intempestifs et endommager les équipements sensibles comme les automates industriels, les variateurs de vitesse ou les serveurs informatiques ;
• Un impact environnemental négatif : une entreprise avec un mauvais facteur de puissance consomme plus d’électricité qu’elle n’en a réellement besoin, ce qui augmente son empreinte carbone.

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