A quoi correspond le facteur de puissance sur la plaque signalétique d'un groupe électrogène ?

Bonjour,

Sur un groupe électrogène triphasé, je lis sur la plaque signalétique de la partie alternateur du groupe les caractéristiques suivantes (entre autres) :

- KVA : 218,75
- RPM : 1500
- AMPS : 315,6
- VOLTS : 400/231
- PF : 0,8
- Hz : 50

Et voila que je me pose plusieurs questions sur ce fameux PF (Power Factor) de 0,8 :

- Est-ce le facteur de puissance minimum que le générateur peut supporter à pleine charge ?

- Si je connecte une charge avec un cos(phi) = 0,9 (par exemple), mon groupe pourra-t-il délivrer une puissance utile supérieure à 0,8 * S ? Et si la charge est résistive, délivrera t-il toute la puissance apparente ?

- En d'autre terme, est-ce que la modification du facteur de puissance de la charge modifie la puissance utile de l'alternateur ?

En prenant les caractéristiques du groupe cité plus haut, je me suis imaginé un scénario fictif pour illustrer la chose :

Admettons que le groupe alimente un réseau dont les installations ne sont que des charges purement résistives, cos(phi) = 1, dont la puissance totale est 200 kW. Bien que la puissance utile du groupe soit égale à 0,8 * S = 175kW, donc inférieure à la charge, il sera quand même capable de fournir assez de puissance au réseau car la puissance apparente du groupe elle reste supérieure à celle de la charge (218,75 > 200).

Mon raisonnement est-il juste ?

Ca fait beaucoup de questions, j'espère que quelqu'un aura le courage d'y répondre . Ou même partiellement si vous avez une partie des réponses.

Merci en tout cas.

Bonjour,

Tout d'abord, il faut s'inspirer de la plaque de firme du groupe électrogène plutot que de celle de l'alternateur. Le metteur en groupe optimise généralement le choix du moteur diesel et de l'alternateur afin de dimensionner le groupe électrogène.

En général, les groupes électrogènes sont définis pour une utilisation avec cos phi 0,8, ce qui ne les empêche pas de pouvoir alimenter des charges ayant un cos phi plus proche de 1 ou bien inférieur à 0,8, moyennant un déclassement de la puissance de ce dernier.



En supposant que le groupe soit dimensionné à 200kVA service continu, il s'agira de la puissance apparente que ce dernier est en mesure de fournir à 100% de charge sous un cos phi 0,8.

Le cos phi est quant à lui déterminé par la charge à alimenter.

Si cette charge à un cos phi global de 0,9, la puissance apparente n'est plus de 200kVA mais 178kVA
200x0,8 = 150 kW électrique --> 150/0,9= 177,77 kVA

Les kW électrique correspondent à la puissance utile du groupe électrogène, à la puissance que le moteur diesel est capable de fournir au rendement près de l'alternateur (entre 0,80 et 0,95 suivant les machines et les puissances)

A cos phi 1, nous avons toujours 150kW electrique mais également 150kVA! ceci alors que le groupe est plaqué 200kVA... mais pour un cos phi de 0,8



Le rapport entre les kW (P)et les kVA (S) est le cos phi:  P= S x cos phi
On ne part pas du principe que 218,75kVAx 1 = 218,75kW !!! il faut partir de la valeur en kW du groupe électrogène: 218,75 x 0,8 = 175kW
cette valeur est immuable, elle correspond à une limite définie par le moteur diesel, c'est la valeur maximale en service continu qu'il est capable de fournir!

On reprend donc ensuite la conversion dans le sens kVA = kW/cos phi --> kVA=175/1 soit 175kVA!!!
Généralement également, le groupe électrogène, suivant la classe de puissance pour laquelle il a été défini, est surchargeable de 10% 1h toutes les 12h --> 175x1,1=192,5kVA
Même à 110% de charge, le groupe électrogène ne pourra prendre les 200kW de charge!!! Vulgairement, il faudrait un groupe électrogène de de 250kVA pour obtenir 200kW à 100% de charge, sans tenir compte que le diesel ne peut prendre 100% de charge en un seul palier, généralement entre 60 et 70%.

Donc, non, raisonnement faux

Je ne sais pas si j'ai été assez clair, je vous laisse en débattre.
Cdlt, Tipler

Bonjour,
Tipler a bien présenté  les choses du point de vue pratique.
Je crois utile de préciser ce qui relève de la définition des matériels.
On appelle puissance assignée la valeur définie par le constructeur pour un fonctionnement spécifié: cela signifie que le groupe est, par exemple, capable de délivrer en continu une charge donnée, avec un cosinus variant entre telle et telle valeur, sous une température ambiante maxi de x degrés etc
Toutes les valeurs sont garanties dans ces conditions: la tension est régulée à la valeur assignée, l'échauffement est contenu dans les limites prévues et la longévité du matériel est conforme aux spécifications.
Tout l'équipement du groupe est défini en fonction de ces valeurs. Mais cela n'interdit aucunement de les dépasser, avec des risques éventuels quant à la durée de vie, le non-respect de certaines valeurs etc.
Quelque exemples pour illustrer:
-Un groupe 200kVA cos 0,8 est capable de délivrer effectivement une puissance de 160 kW Si le cos est de 0,5, à cette puissance la régulation ne pourra délivrer l'intensité d'excitation  nécessaire; d'une part la tension chutera et d'autre part le régulateur se mettra en sécurité au bout de peu de temps. Si ce n'était pas le cas, la protection de surintensité de l'alternateur fonctionnerait après un  délai plus long Mais si pour le même cos on ne demande que 60 kw, il est probable que la régulation fonctionnera normalement et l'alternateur délivrera sans peine les 120 kVA.
-un groupe est un assemblage d'organes hétérogènes "mariés" par le "metteur en groupe". Chacun de ses organes a ses propres limites, qui excèdent parfois largement ce qui est nécessaire à l'ensemble.
-Le régulateur peut varier le courant d'excitation entre 0 et une intensité maxi. A zéro, le courant d'excitation peut être (c'est rare mais cela se rencontre: on parle de "cos phi Avant" ou de "réseau capacitif") fourni par le réseau...jusqu'à une valeur limite qui est précisément la quantité de réactif pouvant être absorbé par l'alternateur pour ses besoins. Au-delà, la tension monte et devient vite incontrôlable.
-Le moteur fournit rarement la puissance active exacte assignée pour le groupe: Il peut en général, pour un groupe surchargeable, délivrer 12 à 15 % supplémentaires, parfois plus, la limite étant la butée d'injection. Donc le groupe défini ci-dessus peut délivrer peut-être 180kw, mais il ne faudrait pas que cela dure (longévité, échauffement), pas à cos 0,8 (baisse de tension, déclenchement de la régulation) et avec une fréquence pouvant être hors limite.
Il faut bien comprendre un notion essentielle:
-le moteur fournit une puissance active (kW) convertie en kW électriques(au rendement près) par l'alternateur qui "ajoute" la puissance réactive nécessaire: c'est le rôle du régulateur. Conséquence fondamentale: la limite du moteur est en kW alors que celle de l'alternateur est en ampères,  qui, multipliés par la valeur de la tension régulée donnent des kVA.

Peut-être avez-vous des questions?
Cordialement