La puissance active dans un circuit alternatif

Le courant alternatif consomme trois types de puissances :

  • apparente, notée S ;
  • active, notée P ;
  • réactive, notée Q.

Il est important de comprendre ce qu'est ce courant avant d'expliquer en quoi consiste la puissance active d'un appareil.

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Qu'est-ce que le courant alternatif ?

Au sein d'un circuit électrique, le courant alternatif, ou sinusoïdal, se déplace dans un sens puis dans l'autre, du pôle positif vers le pôle négatif et du négatif vers le positif. C'est ce courant qui va transporter l'énergie et faire fonctionner vos appareils. Le courant alternatif est donc un influx électrique qui sert à alimenter tous les appareils branchés sur le réseau électrique domestique monophasé de 230 Volts.

Courant alternatif

Dans un circuit monophasé en courant alternatif, chaque déplacement est appelé oscillation périodique et ces oscillations sont généralement égales. En France, la fréquence de ce courant est de 50 Hz, cela correspond à 50 oscillations par seconde.

Différence entre monophasé et triphasé

En comparaison, le courant continu d'une installation triphasée se déplace uniquement dans un sens, du pôle positif vers le négatif. La tension entre les phases et le neutre s'élève à 400 Volts. La fréquence du courant reste la même entre le monophasé et le triphasé, soit 50 Hz.

Comment nous parvient le courant alternatif ?

Plus facile à transporter, le courant alternatif est communément employé pour la production, l'acheminement, la distribution et la consommation de l'électricité. Lorsqu'il est généré par l'alternateur d'une centrale électrique, il affiche une très haute tension électrique, de l'ordre de 400 000 Volts, qu'il est nécessaire d'abaisser grâce à un transformateur. Cette diminution de tension est essentielle pour acheminer l'électricité, la distribuer et enfin la consommer.

Le décalage qui existe entre la tension et l'intensité est appelé déphasage. Cette notion importante est utilisée dans les formules de calcul des puissances active et réactive. Le déphasage est noté φ ou ϕ (phi).

Installation en 220 V ou 230 V ?

En France, on a pour habitude de dire que le réseau domestique utilise une tension efficace nominale de 220 Volts, ce qui était vrai jusqu’en 1986. En effet, depuis l’arrêté du 29 mai 1986, la tension nominale du réseau est de 230 Volts, avec une fréquence de 50 Hz. Cette harmonisation à travers toute l’Europe permet notamment de pouvoir utiliser les appareils électriques achetés dans tous les pays européens. En d’autres termes, dire qu’une installation fonctionne en 220 Volts est faux, car elle utilise désormais, et cela depuis plus de 3 décennies, une tension de 230 Volts.Une tolérance de +/- 10 % est acceptée, ce qui permet aux installations d’alimenter des appareils dont la tension est située entre 207 Volts et 253 Volts.

Que représente la puissance active ?

La puissance active représente une part importante, voire la totalité, de l'énergie consommée par vos appareils électriques. Voyons cela en détail.

Définition

La puissance active, réelle ou utile, est une puissance qui est convertie en chaleur ou en force mécanique (aussi appelé travail). Elle équivaut à la force moyenne du courant fourni pendant une période donnée. C'est elle qui fournit l'énergie nécessaire pour qu'un appareil électrique puisse fonctionner.

Cette puissance qui induit un mouvement mécanique (travail), puise sa force dans la puissance apparente de l'installation électrique. Elle va alors servir à générer le mouvement électrique permettant à vos appareils de fonctionner. Plus elle est haute, plus la vitesse de transformation du courant sera élevée. Prenons l'exemple d'un aspirateur, plus sa puissance active sera importante, plus il sera efficace.

Mesurée en Watts (W), la puissance active est souvent exprimée en kilowatts (kW), sachant que 1 kW = 1 000 W.

Rapport entre puissance active, apparente et réactive

Il existe un rapport entre les puissances active, apparente et réactive. Ce rapport est défini par ce qu'on nomme le triangle des puissances.

Triangle des puissances

Source : Conseils thermiques

Pour se développer, la puissance active a besoin de la puissance apparente et de la puissance réactive. En effet, la puissance apparente sert à donner de la force à la puissance active, tandis que la puissance réactive sert à entraîner le mouvement qui va générer la puissance active.

Les appareils n'impliquant aucune puissance réactive

Il est important de noter que tous les appareils n’ont pas besoin de puissance réactive pour fonctionner. C’est le cas par exemple des fours qui puisent la totalité de leur puissance active dans la puissance apparente fournie. En effet, comme ils sont dotés d’une résistance (dite pure ou morte), ils consomment uniquement la puissance active de l’installation.

Calcul de la puissance active

Comme nous l'avons vu dans l'illustration précédente, la formule de calcul pour déterminer la puissance active est :

P = U.I.cos φ

Avec :

  • P = puissance active (W) ;
  • U = tension (V) ;
  • I = intensité (A) ;
  • φ = déphasage, exprimé en degrés (°).

Pour obtenir P, il faut donc connaître U, qui est la tension et I, l'intensité. Lorsque ces valeurs sont inconnues (ne sont pas mentionnées sur une étiquette placée sur l'appareil, par exemple), il suffit de les mesurer avec :

  • un voltmètre qui sert à définir la tension U en Volts (V) ;
  • un ampèremètre qui permet de mesurer l'intensité I en Ampères (A).

Cos φ ou cosinus phi, représente quant à lui la valeur du déphasage angulaire qui existe entre la tension et l'intensité du courant alternatif. Il est aussi appelé facteur de puissance et se calcule de la manière suivante :

Cos φ = P/U.I = P/S

Avec :

  • P = puissance active (W) ;
  • U = tension (V) ;
  • I = intensité (A) ;
  • φ = déphasage, exprimé en degrés (°) ;
  • S = puissance apparente exprimée en Voltampère (VA).

Notez que le facteur de puissance possède une valeur qui se situe toujours entre 0 et 1. Le cosinus phi indique l'importance du déphasage. Plus il est petit (proche de 0), plus le déphasage est important et plus les appareils sont énergivores.

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Quelle est la puissance active des appareils ?

Connaître la puissance active de vos appareils est essentiel pour déterminer la puissance apparente dont vous avez besoin pour votre installation domestique.

La puissance des appareils courants

Dans la maison, de nombreux appareils sont utilisés couramment et développent tous une puissance active qui puise sa force dans la puissance apparente :

  • machine à laver : 3 000 Watts ;
  • four électrique : 2 500 à 3 000 Watts ;
  • plaque de cuisson à induction : 2 500 Watts ;
  • lave-vaisselle : 1 500 Watts ;
  • cafetière : 1 000 Watts ;
  • micro-ondes : 800 à 1 000 Watts ;
  • aspirateur : 800 Watts ;
  • sèche-cheveux : 600 Watts ;
  • réfrigérateur de 200 litres ou plus : 300 à 700 Watts ;
  • mixeur : 200 à 500 Watts ;
  • téléviseur : environ 300 Watts et 5 à 10 Watts en veille ;
  • ampoule basse consommation : 10 Watts ;
  • routeur Wifi : 5 Watts.

Bien d'autres appareils, qu'ils soient gros ou petits, sont utilisés au quotidien. Il faut prendre en compte tous ces équipements électriques, mais aussi ceux utilisés pour le système d'éclairage, de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire, si ces deux derniers sont électriques (ils peuvent en effet être au gaz). Lorsque toutes les puissances énergétiques sont additionnées, on parle alors de bouquet énergétique.

Bouquet énergétique, à quoi sert-il ?

C'est lui qui va servir à évaluer vos besoins en termes de puissance apparente, ou puissance souscrite. La plupart des foyers ont une puissance souscrite située entre 6 kVA et 12 kVA. Les besoins dépendent de plusieurs critères :

  • la taille du logement ;
  • le nombre de personnes vivant au foyer ;
  • si le chauffage est électrique ou autre (solaire, bois, géothermique, gaz, etc.) ;
  • le nombre et le type d'équipements électriques utilisés (lave-linge, sèche-linge, four, type de plaques de cuisson, etc.) ;
  • la présence ou nom d'appareils énergivore (pompe à chaleur, équipements professionnels, etc.).

Déterminer vos besoins et vos habitudes de consommation est primordial pour trouver la bonne puissance souscrite.

Si votre puissance souscrite est trop basse :

  • vous ne pourrez pas alimenter tous vos appareils en même temps ;
  • votre compteur disjonctera souvent ;
  • vos appareils risquent être endommagés ;
  • cela peut nuire à votre confort.

Au contraire, si elle est trop haute :

  • une partie de la puissance apparente disponible ne sera jamais utilisée ;
  • vous paierez un abonnement électrique plus cher par rapport à vos besoins réels.

Watts et kilowattheures, quelle différence ?

Sur vos factures ou votre contrat d’électricité, vous pouvez voir que la puissance active de vos appareils exprimée en Watts est convertie en kilowattheure (kWh). Il s’agit simplement d’une mise en relation de la puissance avec la durée d’utilisation servant à développer cette puissance.

Comment réduire sa consommation électrique ?

Dès lors que vous connaissez ce que représente le bouquet énergétique de vos appareils, vous pouvez contrôler votre consommation énergétique. Plusieurs moyens permettent de faire des économies sur votre facture.

Ne plus laisser les appareils électriques en veille

Même lorsque vos appareils sont éteints, ils continuent de consommer de l'électricité. Le fait de les laisser brancher ne coupe pas totalement leur alimentation, ils sont simplement mis en veille. La petite diode rouge qui reste allumée sur votre téléviseur éteint en est un bel exemple et montre que l'appareil est en veille.

Il existe deux solutions pour que vos appareils ne consomment aucun Watt lorsque vous ne les utilisez pas :

  • les débrancher totalement, en retirant la prise ;
  • utiliser un coupe-veille, un appareil qui stoppe l'acheminement du courant vers vos appareils laissés branchés.

La deuxième solution est plus pratique, car elle vous évite de brancher et débrancher systématiquement vos équipements électriques.

Bien sûr, certains appareils ne peuvent pas être débranchés et doivent rester constamment allumés ou en veille, comme :

Pour les garder branchés tout en faisant des économies, vous pouvez tout simplement choisir les modèles les moins énergivores. Depuis 1992, tous les appareils électroménagers doivent être pourvus d'une étiquette énergétique indiquant leurs performances.

Chaque étiquette comporte un indice d'efficacité énergétique allant de G pour le plus énergivore à A pour le plus économe.

Changer de fournisseur d'énergie

Depuis l'ouverture des marchés à la concurrence en 2007, il est maintenant possible de choisir parmi plusieurs fournisseurs d'électricité. Grâce à notre comparateur d'offres d'électricité, vous avez la possibilité de choisir le fournisseur qui propose les tarifs les plus avantageux pour vous.

Vous savez désormais ce qu'est la puissance active. Essentielle pour induire le mouvement de vos appareils, elle se calcule facilement grâce à la formule que nous vous avons dévoilée. Une fois votre bouquet énergétique pris en compte, vous pourrez déterminer facilement quelle puissance souscrite correspond le mieux à vos besoins et à vos habitudes de consommation.

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