On constate très souvent une mauvaise utilisation, dans le langage et dans les textes, des notions très répandues que sont les kilowatts (kW) ou les kilowatts-heures (kWh).
On peut même découvrir des sigles comme kWA ou kW/h qui n’ont strictement aucun sens.
Depuis longtemps j’ai envie de démystifier ces notions. Je vais le faire aujourd’hui en essayant d’être clair et didactique.
Energie/puissance : tout le monde connaît intuitivement la notion d’énergie. On la trouve sous différentes formes : mécanique, thermique ou électrique. C’est ce dernier cas qui nous intéresse et que nous allons expliciter.
L’unité d’énergie est le Joule, unité trop petite pour les besoins usuels. On utilise plutôt le watt-heure (Wh) ou son multiple le kilowatt-heure (kWh). 1 kWh = 3.600.000. joules.
Exemple : vous avez un radiateur électrique de 1 kW qui fonctionne sans arrêt, au bout d’une heure il aura consommé une énergie de 1 kWh ; 2 kWh pendant 2 h ; 10 kWh pendant 10 h … etc…
On arrive immédiatement, d’après cet exemple, à la relation qui relie les trois grandeurs : puissance, énergie, temps.
ENERGIE = PUISSANCE x TEMPS
Ou encore
PUISSANCE = ENERGIE : TEMPS
Remarques :
1 - la puissance doit rester constante pendant tout le temps considéré.
2 - il faut utiliser des unités homogènes
Puissance : W ou kW
Energie : Wh ou KWh
Temps : heures
Le temps doit être exprimé en unité décimale (ex : 1h30 mn = 1.5 h)
La puissance (ou l’énergie) ainsi définie correspond à la notion de puissance (ou d’énergie) active ou réelle.
A défaut de précision, il s’agit toujours d’énergie active, c’est ce que facture EDF.
LA PUISSANCE APPARENTE : elle s’exprime en Volts-Ampères (VA) ou son multiple kilovots-Ampères (kVa).
C’est une notion liée au dimensionnement d’une machine ou d’une installation. Ainsi, un moteur qui absorbe 10 A sous 220 V, a une puissance apparente de 2200 Va ou 2.2 kVa.
LE FACTEUR DE PUISSANCE : aussi appelé cosinus PHI (en abrégé cos ðj). C’est un coefficient qui relie puissance active et puissance apparente.
FACTEUR DE PUISSANCE = PUISSANCE ACTIVE : PUISSANCE APPARENTE
Ou encore
PUISSANCE ACTIVE = PUISSANCE APPARENTE x FACTEUR DE PUISSANCE
Ainsi, prenons le moteur de l’exemple précédent qui absorbe 10 A sous 220 V. Sa puissance apparente est de 2200 Va. Par ailleurs, on mesure une puissance active de 1900 W.
Son facteur de puissance est de 0.86 (1900 : 2200 = 0.86).
Le facteur de puissance est toujours inférieur ou au mieux égal à un. Il est égal à un pour une résistance pure (ex : un convecteur électrique).
Plus ce coefficient se rapproche de un, plus la puissance active se rapproche de la puissance apparente.
La divergence entre les deux résulte de ce qu’on appelle la puissance réactive.
LA PUISSANCE REACTIVE : s’exprime en Volts-Ampères réactifs (VAR ou son multiple KVAR).
Dans tout composant électrique (hormis la résistance) il y a nécissité de créer une excitation (ex : champ magnétique pour un moteur, champ électrique pour un condensateur). Cette excitation se fait sans dépense d’énergie.
Le moteur absorbe de l’énergie réactive, le condensateur, lui, en fournit.
La relation entre puissance active, réactive et apparente est complexe car elle fait appel à des notions mathématiques que nous ne voulons pas aborder ici.
EN RESUME
L’ENERGIE : c’est ce qui correspond à la production d’un travail. Elle s’exprime en Wh ou kWh.
LA PUISSANCE : (active ou réelle) c’est ce qui correspond à la possibilité d’effectuer un travail. Elle s’exprime en W ou kW.
LA PUISSANCE APPARENTE : c’est ce qui correspond au dimensionnement d’une machine ou d’une installation. Elle s’exprime en Va ou kVa.
LA PUISSANCE REACTIVE : c’est ce qui correspond à l’excitation d’un appareil. Elle s’exprime en VAR ou kVAR.
LE FACTEUR DE PUISSANCE ou COS PHI (cos ðj) : c’est le rapport entre puissance active et puissance apparente.
C’est volontairement que j’ai procédé par affirmation, sans justification ou explication technique, afin de rendre ce texte accessible au plus grand nombre. Toutefois, je me tiens à votre disposition si vous voulez en savoir plus (tél/fax/rép. : 05.53.97.34.71).
M. Michel PIERRE
ADAM LG