Calculs de puissance triphasée

Aperçu

La puissance triphasée est la méthode standard pour la génération, la transmission et la distribution d'électricité en courant alternatif dans le monde entier. Par rapport aux systèmes monophasés, la triphasée délivre une puissance instantanée constante (pas de passages par zéro), nécessite moins de matériau conducteur pour le même transfert de puissance et permet des moteurs auto-démarreurs. C'est la colonne vertébrale des systèmes électriques industriels, commerciaux et de grande échelle.

Les systèmes triphasés utilisent trois formes d'onde de tension décalées de 120°. Ils peuvent être connectés en configurations étoile (wye) ou triangle, chacune avec des relations de tension et de courant distinctes.

Formules clés

Puissance réelle (active)

La puissance réelle totale délivrée par un système triphasé équilibré :

$P = \sqrt{3}\; V_{L}\; I_{L}\; \cos\phi$

Où $V_L$ et $I_L$ sont respectivement la tension entre phases et le courant de ligne, et $\phi$ est l'angle de phase entre la tension et le courant.

Puissance apparente

$S = \sqrt{3}\; V_{L}\; I_{L}$

Puissance réactive

$Q = \sqrt{3}\; V_{L}\; I_{L}\; \sin\phi$

Relation du facteur de puissance

$\cos\phi = \frac{P}{S}$

Équivalent par phase

Pour les charges connectées en étoile (wye) :

$P_{phase} = V_{phase}\; I_{phase}\; \cos\phi$

Avec $V_L = \sqrt{3}\; V_{phase}$ et $I_L = I_{phase}$.

Courant à partir de la puissance connue

$I_L = \frac{P}{\sqrt{3}\; V_L\; \cos\phi}$

Variables

Connexions en étoile vs. triangle

Tensions de système courantes

Valeurs typiques du facteur de puissance

Calculatrice — Puissance réelle triphasée

Calculatrice — Courant de ligne à partir de la puissance

Puissance au frein

La sortie de l'arbre du moteur est souvent exprimée en puissance au frein. La puissance électrique d'entrée doit être corrigée pour le facteur de puissance et le rendement du moteur avant d'être comparée à la sortie mécanique.

Tableaux sources originaux restaurés

Les tableaux suivants sont restaurés à partir de la page source originale afin de préserver les données de référence complètes.

Facteurs de puissance triphasés

Notes d'ingénierie

• Transfert de puissance constant : Contrairement au monophasé, le triphasé délivre une puissance instantanée non pulsatoire, réduisant les vibrations dans les moteurs et permettant des masses de volant d'inertie plus faibles.
• L'équilibre des charges est important : Les formules ci-dessus supposent des conditions équilibrées (impédance égale dans les trois phases). Les systèmes déséquilibrés nécessitent une analyse par composantes symétriques.
• Correction du facteur de puissance : Les utilities pénalisent souvent un faible facteur de puissance. Des batteries de condensateurs au niveau de la charge ou du tableau de distribution peuvent élever le facteur de puissance de l'installation vers l'unité, réduisant le courant demandé et les pertes.
• Dimensionnement du conducteur neutre : Dans les systèmes en étoile avec des charges non linéaires (ex : alimentations à découpage), les courants du troisième harmonique s'additionnent dans le neutre. Le conducteur neutre peut devoir être dimensionné au moins à la capacité du conducteur de phase.
• Courant de démarrage des moteurs : Les moteurs asynchrones tirent 5 à 8 fois le courant nominal pendant le démarrage direct. Les démarreurs progressifs ou les variateurs de fréquence limitent ce courant d'appel et permettent également l'optimisation du facteur de puissance à charge partielle.
• Dimensionnement des câbles et déclassement : Appliquez toujours les normes NEC/IEC applicables pour le dimensionnement des conducteurs, le déclassement en fonction de la température ambiante et la protection contre les courts-circuits lors de la conception de circuits triphasés.

Références

• Source Originale — Engineering ToolBox: Puissance Triphasée