A) Distribution électrique

En distribution, la tension V à fournir à l'usager est imposée et on facture la puissance active P qu'il consomme. Pour P et V données, le courant "actif" J_a = J.cos (j)cos (j) = P / V est imposé. Plus le facteur de puissance sera élevé, plus l'intensité efficace J = J_a / cos (j) sera faible. Pour le distributeur il y aura moins de chute de tension et moins de pertes dans les lignes donc le prix de revient de la distribution sera plus faible.

Les installations domestiques consomment des puissances faibles et les charges sont principalement résistantes; leur facteur de puissance sera donc voisin de 1. Dans les installations industrielles consommant des puissances élevées les moteurs et les variateurs de commande affaiblissent le facteur de puissance. Pour éviter de faire payer aux usagers domestiques le surcoût de distribution, le distributeur va imposer un facteur de puissance minimal.

Lorsque le déphasage j augmente, cos (j) diminue mais sin (j) augmente ; à P = Cste, la puissance réactive augmente doublement (J et sin (j) tg (j) augmentent) ainsi que tg (j). Pour les gros consommateurs, le distributeur mesurera la puissance réactive fournie et obtiendra tg (j) :

- Si tg (j) < 0,2 soit cos (j) > 0,98 AR, la facturation sera normale et la puissance réactive Q < 0,2.P sera gratuite

- Si tg (j) > 0,2 soit cos (j) sin (j) < 0,98 AR, le surplus de puissance réactive Q-0,2.P sera facturé sous forme de "pénalités de réactif".

B) Relèvement du facteur de puissance

Lorsque le facteur de puissance est trop faible et que l'utilisateur ne veut pas payer de pénalités de réactif, il doit augmenter son facteur de puissance donc diminuer la puissance réactive fournie par la ligne. Un condensateur de capacité C alimenté sous la tension V de fréquence f, consomme la puissance active P_c = 0 et réactive Q_c= -C.w.V^² < 0. En plaçant un condensateur en parallèle sur l'installation, on pourra donc diminuer la puissance réactive consommée donc augmenter le facteur de puissance.

On dira que " l'on a relevé le facteur de puissance ".

C) Exemple

Reprenons l'exemple du paragraphe 3.3; le facteur de puissance de l'installation étant de 0,755 AR, l'utilisateur paiera des pénalités de réactif pour 17,24 kVAR. Plaçons un condensateur de capacité C en parallèle sur l'installation pour avoir tg (j)' = 0,2 .

La tension restant V = 400 V, la puissance active reste constante : P = P' = 25,8 kW; la puissance réactive devient Q' = θ + Q_c= P'.tg (j)' = 5,16 kVAR; on en déduit Q_c = -17,24 kVAR et C = 343 µF.

Refaisons ci-dessous les bilans de puissance :

Nous constatons que la chute de tension en ligne n'est plus que de 11,6 V et les pertes de distribution ne sont plus que de 2,5 % de la puissance consommée.

On a donc réduit de 23 % l'intensité en ligne, de 34 % la chute de tension et de 41 % la puissance perdue en ligne.