N dordre : 2014-Elec 00 Rv.

: 4
BILAN de PUISSANCE Classement : Forum Electrotechnique
Emetteur : J.M BEAUSSY
Date : 16/01/2014 Page : 1/7

I PRESENTATION GENERALE

I.1 Objectifs

Dimensionner la ou les sources dnergie (Transformateurs, Groupes lectrogne, Onduleurs.)

Calculer le courant demploi circulant dans les circuits terminaux et de distribution.
Dimensionner la capacit des batteries de condensateurs.
Opter pour une puissance souscrite vis vis du fournisseur dnergie lectrique.
I.2 Mthodes Utilises
Le bilan de puissance est en fait un bilan de courant car c'est la somme algbrique des courants et des
puissances apparentes qui est consomme au niveau de chaque quipement jusqu la source. Cette mthode
est approximative par rapport un bilan de puissances effectu suivant la mthode de BOUCHEROT qui
consiste comptabiliser dune part les puissances actives et dautre part les puissances ractives mais
offre l'avantage de dimensionner l'installation par excs. Dans ce type de calcul la prcision n'est pas
recherche puisqu'on affecte, aux circuits terminaux et principaux des facteurs de correction (ku, ks et
ke) trs approximatifs. Tous calculs faits en utilisant les deux mthodes, les carts ne sont pas
significatifs. Lexemple rsolu en fin de cette note illustre mes propos prcdents. Par contre la mthode
qui consisterait tout additionner serait anti-conomique.

I.3 Description des facteurs de correction

I.3.1 Facteur d'utilisation (ku) :

Caractrise le taux d'utilisation de la charge en fonction du temps. Il est utilis pour dterminer le
courant circulant dans les circuits amont et dimensionner la source. Par contre, il n'est pas pris en compte
dans le choix de la protection contre les surintensits du circuit et les caractristiques de la canalisation.
Lapplication de ce coefficient ncessite la parfaite connaissance du fonctionnement des rcepteurs. Voir le
dessin N2. En labsence de donnes prcises, en ce qui concerne la force motrice, un coefficient de 0,8
peut tre appliqu.
I.3.2 Facteur de simultanit ou de foisonnement (ks) :
Caractrise les conditions dexploitation de linstallation notamment pour les moteurs et les prises de
courant. Il ncessite donc une connaissance dtaille de linstallation. Il est utilis pour le choix du jeu de
barres ou de la Canalisation Electrique Prfabrique (CEP) auquel il est affect, pour dterminer le courant
circulant dans les circuits amont, et pour dimensionner la source.
I.3.3 Facteur tenant compte des prvisions dextension (ke) :
Permet de prendre en compte les volutions prvisibles de linstallation.
II RESUME et FORMULAIRE

II.1 Courant demploi Formules gnrales

Circuits terminaux

Moteurs asynchrones triphass Moteurs biphass Circuits biphass Circuits principaux

Moteurs synchrones triphass Moteurs monophass Circuits monophass

Ib( A) = I ( A ) ku ks ke
Pu (kW ) Pu (kW ) avec
Ib( A ) = ku Ib( A) = ku
Pu (kW ) U (kV ) cos U (kV ) cos S n(kVA )
Ib( A) = ku Ib( A ) =
U (kV ) 3 cos Pu (kW ) Pu (kW ) U (kV ) 3
Ib( A ) = ku Ib( A ) = ku
(1) V(kV ) cos V(kV ) cos o
Pu (kW )
(1) (1) Ib( A ) =
U (kV ) 3 cos

Tableau N1
Ib( A ) : Courant demploi - U (kV ) : Tension compose - V(kV ) : Tension simple

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ku : Coefficient dutilisation - ks : Coefficient de simultanit - ke : Coefficient dextension

Pu (kW ) : Puissance utile - S n(kVA ) : Puissance apparente - Cos : Facteur de puissance - : Rendement
Notes importantes :

1. Les formules (1) ne doivent tre utilises uniquement pour tablir le bilan de puissance.
2. Pour dterminer la section de la canalisation relative aux circuits terminaux, il ne faut pas tenir
compte du coefficient ku.
3. Ne pas oublier de faire intervenir le rendement dans le cas des appareils dclairage.
II.2 Ordre de grandeur des coefficients ku, ks et ke
Ces valeurs sont issues de quelques normes en vigueur. Elles sont donnes titre indicatif. Elles sont le
fruit de lexprience. Elles peuvent tre utilises en, labsence de toute valeur plus prcise.

Facteurs dutilisation Facteurs de simultanit Facteur

Guide pratique UTE C 15-105 Norme NFC 63-410 Norme NFC 14-100/1 dextension
Nombre Nombre
Utilisations ku (1) ks (2) ks ke
de circuits de circuits
Force Motrice 0,75 1 2 et 3 0,9 4 1
Eclairage 1 4 et 5 0,8 59 0,75

Chauffage 1 69 0,7 10 14 0,56

PC 0,1 0,2 (3) > 10 0,6 15 19 0,48

Ventilation 1 20 24 0,43 1,1 1,3

Climatisation 1 25 29 0,40 (5)

Froid 1 30 34 0,38

Ascenseurs et Moteur le + puissant 1 35 39 0,37

Monte charges Moteur suivant 0,75 40 49 0,36
(4)
Autres moteurs 0,6 > 50 0,34

Tableau N2
(1) Lapplication de ce coefficient ncessite la connaissance parfaite du fonctionnement du ou des
rcepteurs.
(2) Ce facteur peut-tre diffrent, il peut tre impos par le matre douvrage.
(3) Dans les installations industrielles, ce facteur peut tre plus lev.
Id
(4) Le courant demploi prendre en compte pour chaque moteur est gal : Ib = In +
3
(5) Ce coefficient peut tre plus lev. En labsence de tout autre renseignement, les valeurs ci-dessus
peuvent tre retenues.
II.3 Installations dclairage
Pour tablir un bilan de puissance, il est ncessaire de prendre en compte la consommation des ballasts.
Facteurs de puissance courants (Valeurs courantes). Le tableau ci-dessous donne les ordres de grandeurs
des Cos et des rcepteurs courants.

Cos Lampes incandescences Punitaire Ballast Cos

Rcepteurs Force motrice
(1) (2) Lampes fluo compactes (W) (%) (1) (2)
vide 0,17 Tubes fluorescents ballasts
18 116 25 0,5 0,9
Charg 25% 0,55 ferromagntiques non compenss
Moteurs
Charg 50% 0,73 Tubes fluorescents ballasts
asynchrones 18 116 25 0,9 0,9
Charg 75% 0,80 ferromagntiques compenss
Charg 100% 0,85 (2) Lampes fluorescences ballast
18 100 25 0,92 0,95
Four rsistance 1 1 lectronique

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Suite du tableau prcdent

Cos Lampes incandescences Punitaire Ballast Cos

Rcepteurs Force motrice
(1) (2) Lampes fluo compactes (W) (%) (1) (2)
Four induction compens 0,85 0,9
Four chauffage lectrique 0,85 1 Fluo compacte ballast
5 26 25 0,95 0,9
Cos lectronique externe
Rcepteurs Force motrice
(1) (2)
Redresseur de puissance
0,4 0,8 0,9 Lampes vapeur de mercure HP 500
thyristors. 10 0,85 0,95
compens 2000
Machine souder rsistances 0,8 0,9 1
Poste souder statique 70
0,5 0,75 Lampes iodure mtallique 10 0,85 0,9
monophas 2000
50
Poste souder rotatif 0,7 0,9 0,8 Lampes vapeur de sodium HP 10 0,85 0,9
1000
Fours arc 0,8 0,8 Lampes vapeur de sodium BP 18 180 10 0,85 0,82
Poste statique 15 sans
0,7 0,9 0,7 Lampes incandescence 1 1
(transfo redresseur) 1000 objet
60 sans
Lampes halognes TBT 1 1
2000 objet

Tableau N3
(1) Ces valeurs sont donnes titre indicatif et peuvent tre utilises en labsence de tout autre
renseignement.
(2) Les rendements des moteurs lectriques et des appareils dclairage sont donns dans les documents
constructeurs.

II.4 Choix de la puissance nominale du transformateur

A partir du courant demploi total I total ( A ) (dtermin prcdemment), calculer la puissance dutilisation
Pn ou Sn en kVA que la source (transformateur) devra fournir.

On prcise :

S(kVA ) : Puissance apparente en kVA

I total ( A ) : Courant demploi total en A
S(kVA ) = U (kV ) Itotal ( A ) 3 ke avec :
U (kV ) : Tension nominale entre phases du transformateur = 0,4kV
ke : Coefficient dextension. Ici nous prendrons ke = 1,2

Information : Sauf exception le coefficient ke = 1,2 est compris entre 1,1 et 1,3 qui permet de tenir
compte dune croissance normale des besoins en nergie (extension possible). En toute rigueur un
coefficient dextension devrait tre pris en considration chaque stade de la distribution, il peut tre plus
lev.
Choisir la puissance nominale normalise (Pn ou Sn en kVA) du transformateur.

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III Illustration des tableaux prcdents.

U (V )

3 Ib( A) = Ib1( A) ks ke

Tableau de distribution

1
Pu1(kW ) 1
Ib11( A) = ku1 Pu 4(kW )
U (kV ) 3 cos Ib 41( A) = ku 4
U (kV ) 3 cos

1 1
Pu 2(kW ) Pu 3(kW )
Ib 21( A) = ku 2 Ib31( A) = ku 3
U (kV ) 3 cos U (kV ) 3

2
Pu1(kW ) Pu3(kW ) 2
Ib12( A) = Ib32( A) =
U (kV ) 3 cos U (kV ) 3

M1
3 2
Pu 4(kW )
Ib 4 2( A) =
U (kV ) 3 cos
e

e
ric

ag
ot

ff
M

au
Ch
ce
r
Fo

2
Pu 2(kW )
Ib2 2( A) =
U (kV ) 3 cos
ge
ira
la
Ec

M2
3
eic
tr
Mo
ce
r
Fo

1 Formule utiliser pour les circuits principaux (indice 1) 3

2 Formule utiliser pour les circuits terminaux (indice 2)

Dessin N1
Commentaires :
En procdant ainsi, vous obtenez un rsultat par excs. En ralit, vous navez pas le droit dadditionner des
courants dont les arguments ne sont pas identiques.
Cette mthode approximative ne permet de dterminer le facteur de puissance au niveau du tableau de
distribution.
En toute rigueur, pour chaque circuit, vous devez calculer :

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P(kW ) = Pabs (kW ) (1)

Q(kVAr ) = Qabs (kVAr ) (2)
S(kVA) ) = (Pabs )2 + (Qabs )2 (3)
S(kVA )
I b ( A) = (4)
U (kV ) 3
I b( A ) = I b (4 ) k s ke

IV Transformateur de puissance

Comptage BTA Tg ramene au primaire (tenir compte du facteur 0,09) soit :

Tg( atteindre ) = 0,4 0,09 = 0,31

PUISSANCE en kVAr de la COMPENSATION

Puissance nominale
du transformateur Transformateur fonctionnant
en kVA
vide Charge 75% Charge 100%
100 3 5 6
160 4 7,5 10
200 4 9 12
250 5 11 15
315 6 15 20
400 8 20 25
500 10 25 30
630 12 30 40
800 20 40 55
1000 25 50 70
1250 30 70 90
1600 32 90 126
2000 50 100 150
2500 60 150 200
3150 90 200 250

Tableau N4

Note : En comptage HTA, le coefficient (0,09 ou 0,13 selon lge du transformateur) nest pas appliqu. Pour
viter cette pnalit complmentaire en comptage BTA, elle doit tre situe directement dans la cellule du
transformateur et raccorde directement aux bornes du transformateur sans interposition dappareillage
lectrique (interrupteur, disjoncteur ou autre.)

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Justification du coefficient dutilisation ku

HP=40m
Alimentation
lectrique

Pompe centrifuge

Pabsorbe = 12,26kW

N = 2900tr/mn

Dessin par JMB

Puissance utile Puissance

sur le bout absorbe par
d'arbre du moteur la pompe

Moteur aynchrone Pompe

1 Q Hp d
Putile = U I 3 cos Pabsorbe = ks
367 pompe
Puissance
apparente

Application :
Q = 125m3 / h (dbit )
Putile = 37kW
normalise Hp = 40m (hauteur diffrentielle)
N = 750tr / mn (Vitesse de synchronisme )
d = 1,25 (densit)
37
Ib = = 71,56 A
0,4 3 0,82 0,91 pompe = 0,5 (donne constructeur )
Paborbe = 34,05kW
ks = 1

en toute rigueur le coefficient d'utilisation est de:

Pabs 34,05
ku = = = 0,92
Putile 37
Il est noter que parfois certains constructeurs prennent des coefficients de scurit de l'ordre de 1,2 selon les installations et les types de matriels

Dessin N2

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V Application

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