Facteur de puissance direct vs retardé | Explication de la différence de phase

Le facteur de puissance en avance et le facteur de puissance en retard sont deux concepts clés liés au facteur de puissance dans les systèmes électriques à courant alternatif. La principale différence réside dans la relation de phase entre le courant et la tension : dans un facteur de puissance en avance, le courant précède la tension, tandis que dans un facteur de puissance en retard, le courant est en retard par rapport à la tension. Ce comportement dépend de la nature de la charge dans le circuit.

Qu'est-ce que le facteur de puissance ?

Le facteur de puissance est un paramètre crucial, sans dimension, dans les systèmes électriques à courant alternatif, applicable aussi bien aux circuits monophasés qu'aux circuits triphasés. Il est défini comme le rapport de la puissance active (ou réelle) à la puissance apparente.

Dans les circuits en courant continu, la puissance peut être déterminée directement en multipliant les lectures de tension et de courant. Cependant, dans les circuits en courant alternatif, ce produit donne la puissance apparente, pas la puissance réellement consommée. Cela s'explique par le fait que la puissance totale fournie (puissance apparente) n'est pas entièrement utilisée ; la partie qui effectue un travail utile est appelée puissance active.

En termes simples, le facteur de puissance est le cosinus de l'angle de phase entre la tension (V) et le courant (I). Pour les charges linéaires dans les circuits en courant alternatif, le facteur de puissance varie de -1 à 1. Une valeur proche de 1 indique un système plus efficace et stable.

Définition du facteur de puissance en avance

Un facteur de puissance en avance se produit lorsqu'il y a une charge capacitive dans le circuit. Dans des charges purement capacitifs ou résistivo-capacitives (RC), le courant précède la tension d'alimentation, entraînant un facteur de puissance en avance.

Comme le facteur de puissance est le rapport de la puissance active à la puissance apparente — et pour les formes d'onde sinusoïdales, le cosinus de l'angle de phase entre la tension et le courant — le courant en avance crée un angle de phase positif, donnant un facteur de puissance en avance.

Comme on le voit sur la figure ci-dessus, le courant $I$ franchit l'axe des temps à zéro plus tôt en phase que la tension $V$. Cette condition est connue sous le nom de facteur de puissance en avance. La figure ci-dessous illustre le triangle de puissance pour un facteur de puissance en avance.

Définition du facteur de puissance en retard

Un facteur de puissance en retard dans un circuit en courant alternatif se produit lorsque la charge est de nature inductive. Cela est dû au fait qu'en présence d'une charge purement inductive ou résistivo-inductive, une différence de phase existe entre la tension et le courant, de telle sorte que le courant est en retard par rapport à la tension. En conséquence, le facteur de puissance de tels circuits est dit en retard.

Considérons les formes d'onde de la tension d'alimentation et du courant à travers une charge purement inductive :

Ici, le courant franchit le point zéro de l'axe des temps à une phase plus tardive par rapport à la tension, entraînant un facteur de puissance en retard. Le triangle de puissance pour un facteur de puissance en retard est montré ci-dessous :

Conclusion

À partir de la discussion ci-dessus, on peut conclure que, idéalement, la tension et le courant sont supposés être en phase, résultant en un angle de phase de 0° entre eux. Cependant, en pratique, une différence de phase existe, et cela est représenté par le facteur de puissance du circuit.