PFC

La correction du facteur de puissance (PFC) est un ensemble de techniques qui réduisent la puissance réactive consommée par un circuit CA, ramenant l'angle de phase entre la tension et le courant plus près de zéro. En termes pratiques, cela rend votre charge électrique plus efficace en éliminant les pénalités que les services publics imposent aux clients ayant un faible facteur de puissance, et cela réduit les pertes par échauffement dans l'infrastructure de distribution. Une charge avec un facteur de puissance de 0,7 en retard nécessite beaucoup plus de courant pour fournir la même puissance réelle qu'une charge avec un facteur de puissance de 0,95, et ce courant excédentaire gaspille de l'énergie sous forme de chaleur dans les câbles et les transformateurs.

Le besoin de PFC survient parce que les charges inductives, en particulier les moteurs électriques, les ballasts fluorescents et les alimentations à découpage, consomment un courant qui est en retard par rapport à la tension appliquée. Ce courant réactif n'effectue aucun travail utile mais circule néanmoins dans les lignes et les transformateurs des services publics. Les services publics mesurent le facteur de puissance et facturent une pénalité aux clients industriels, généralement sous la forme d'un multiplicateur sur leur facture, lorsque le facteur de puissance tombe en dessous d'un seuil comme 0,9 ou 0,95. Les clients résidentiels sont rarement confrontés à ces frais car leur charge réactive globale est plus faible, mais le gaspillage se produit toujours.

Approches matérielles de la correction

La méthode traditionnelle consiste à installer des condensateurs de dérivation en parallèle avec la charge. Un condensateur de 50 Hz ou 60 Hz consomme un courant en avance qui annule une partie ou la totalité du courant en retard d'un inducteur, réduisant ainsi la puissance réactive nette. Pour les charges fixes, cela fonctionne de manière fiable ; pour les charges variables, des batteries de condensateurs commutables automatiques ou des compensateurs statiques de puissance réactive (SVC) réglables en continu sont utilisés. Les alimentations à découpage modernes incluent souvent des circuits PFC actifs, qui utilisent une topologie de convertisseur boost pour consommer un courant presque sinusoïdal du secteur en phase avec la tension. Ceux-ci sont particulièrement courants dans les équipements informatiques, les pilotes de LED et les alimentations industrielles d'une puissance nominale supérieure à quelques centaines de watts.

Les étages PFC actifs fonctionnent généralement à des fréquences de commutation comprises entre 50 kHz et 200 kHz et peuvent atteindre des facteurs de puissance supérieurs à 0,98 même avec de larges variations de tension secteur. Le PFC passif utilisant un simple filtre LC est moins cher mais moins efficace et occupe plus d'espace. Une troisième approche, les dispositifs de démarrage progressif et les contrôleurs d'angle de phase, réduit le courant d'appel et peut améliorer modestement le facteur de puissance en tant qu'effet secondaire, bien qu'ils soient principalement utilisés pour d'autres raisons.

La plaque signalétique des équipements industriels spécifie souvent le facteur de puissance, et les gestionnaires d'installations utilisent des compteurs de facteur de puissance pour déterminer si la correction est rentable. L'installation de PFC peut réduire les charges mensuelles des services publics de 5 à 15 pour cent selon le facteur de puissance de base et le profil de charge de l'installation, avec des périodes de récupération généralement comprises entre deux et cinq ans pour les installations industrielles.