GGEGGS EXPLIQUE

kW, kVA, kVAr, cos φ et ampères
Comprendre les puissances d’un groupe électrogène

À retenir : un groupe électrogène est généralement exprimé en kVA, tandis que les équipements 

indiquent souvent leur besoin en kW. Le cosinus phi (cos φ) permet de relier ces deux valeurs.

Les 4 grandeurs essentielles 

Grandeur                   Unité             Ce qu’elle représente Image simple

Puissance active      kW                 La puissance qui produit réellement du travail : 

                                                          mouvement, chaleur, lumière, informatique.

                                                          La partie utile

Puissance réactive     kVAr            La puissance nécessaire aux champs magnétiques, 

                                                           notamment dans les moteurs et transformateurs.

                                                           La puissance qui fait des allers-retours

Puissance apparente kVA              La puissance totale que doivent fournir le groupe, 

                                                            les câbles et les protections.

                                                           La capacité totale mobilisée

Intensité                        A                 Le courant électrique qui circule dans les conducteurs.

                                                            Le débit électrique

Le triangle des puissances

Les puissances active, réactive et apparente sont liées entre elles. Le kVA est la résultante des kW et des kVAr :

S² = P² + Q²

P = S × cos φ     •     Q = S × sin φ     •     cos φ = kW / kVA

Lecture du triangle : les kW correspondent à la puissance utile, les kVAr à la puissance réactive, et les kVA à la puissance totale demandée au groupe.

Ce que signifie le réactif

Charges résistives

Un radiateur, une résistance chauffante, une bouilloire ou un éclairage incandescent demandent peu de réactif. Le cos φ est proche de 1 :

kW ≈ kVA

Charges inductives

Un moteur, une pompe, un compresseur, un ventilateur, un transformateur ou un poste à souder ont besoin d’un champ magnétique. Ils absorbent du réactif : le cos φ baisse, alors que le courant et le kVA demandés au groupe augmentent.

Conséquence pratique : un groupe peut atteindre sa limite en kVA et en ampères avant d’atteindre sa limite en kW. C’est particulièrement important avec les moteurs.

kW et kVA : le cas classique du cos φ = 0,8

De nombreux groupes électrogènes triphasés sont spécifiés à cos φ = 0,8. 

Dans ce cas : kW = kVA × cos φ

Exemple : un groupe de 100 kVA fournit :

100 kVA × 0,8 = 80 kW

Inversement, pour connaître la taille de groupe nécessaire à partir d’une puissance en kW :

kVA = kW / cos φ

Exemple : une installation de 40 kW à cos φ 0,8 demande : 40 / 0,8 = 50 kVA

Lien entre kVA et ampères

Monophasé — 230 V

S(VA) = U × I

I(A) = kVA × 1 000 / U

I(A) = kW × 1 000 / (U × cos φ)

À 230 V monophasé, 1 kVA correspond à environ 4,35 A.

Triphasé — 400 V entre phases

S(VA) = √3 × U × I

I(A) = kVA × 1 000 / (√3 × U)

I(A) = kW × 1 000 / (√3 × U × cos φ)

À 400 V triphasé équilibré, 1 kVA correspond à environ 1,44 A par phase.

Exemples pratiques

Situation                                                   Calcul                                         Résultat

Groupe 10 kVA Monophasé 230 V       I = 10 000 / 230                      43,5 A À cos φ 0,8 : 8 kW

Groupe 50 kVA Triphasé 400 V            I = 50 000 / (1,732 × 400)    ≈ 72 A / phaseÀ cos φ 0,8 : 40 kW

Moteur 15 kW Cos φ = 0,8              kVA = 15 / 0,8 = 18,75 kVA I = 18 750 / (1,732 × 400)≈ 27 A / phase
En régime établi

Attention au démarrage des moteurs

Le calcul en régime établi ne suffit pas toujours. Au démarrage direct, un moteur peut appeler plusieurs fois son courant nominal pendant quelques secondes. Le groupe doit être dimensionné en tenant compte du courant de démarrage, du mode de démarrage et des autres charges déjà alimentées.

Mémo de dimensionnement

• Additionner les puissances actives réellement utilisées, en kW.

• Prendre en compte le cos φ de chaque équipement et convertir les kW en kVA si nécessaire.

• Vérifier les ampères disponibles sur le groupe, les câbles et les protections.

• Équilibrer les charges entre les trois phases en triphasé.

• Prévoir une marge pour les démarrages moteurs, les pointes de charge et les conditions d’exploitation.

• Toujours vérifier la plaque signalétique et la documentation du constructeur.

En une phrase : les kW font le travail, les kVAr alimentent les champs magnétiques, les kVA représentent l’effort total demandé au groupe et les ampères indiquent le courant à supporter.

Comment déterminer la puissance d’un groupe électrogène pour une maison

Pour choisir la bonne puissance d’un groupe électrogène destiné à une maison, il faut raisonner en trois étapes : lister les équipements à alimenter, additionner leurs puissances en tenant compte du facteur de puissance, puis vérifier les ampères et les pointes de démarrage.

1. Lister les équipements à alimenter en cas de coupure

Faites la liste de tout ce que vous souhaitez pouvoir utiliser pendant une coupure de réseau. Classez les appareils par ordre de priorité :

• Éclairage (LED, spots, lampes)
• Réfrigérateur et congélateur
• Chaudière, pompe de chauffage, circulateur
• Pompe à eau, surpresseur
• Box internet, routeur, onduleur informatique
• Quelques prises de courant pour téléphone, ordinateur, TV
• Éventuellement : four électrique, plaque de cuisson, lave-linge, pompe de piscine, portail électrique, etc.

Notez pour chaque appareil sa puissance indiquée sur l’étiquette ou la notice, généralement en watts (W) ou en kilowatts (kW). Si seule l’intensité en ampères est indiquée, vous pouvez estimer la puissance avec la formule : Puissance (W) ≈ Tension (V) × Intensité (A) × cos φ. Pour du domestique, on prend souvent cos φ entre 0,8 et 1.

1. Additionner les puissances et tenir compte du cosinus phi

La puissance active totale, en watts ou en kilowatts, correspond à la somme des puissances de tous les appareils que vous prévoyez d’utiliser simultanément. Par exemple, si vous avez :

• Réfrigérateur 150 W
• Congélateur 150 W
• Éclairage 300 W
• Chaudière + circulateur 200 W
• Box internet 20 W
• TV 100 W
• Quelques prises diverses 200 W

Vous obtenez environ 1 120 W, soit 1,12 kW de puissance active.

Cependant, un groupe électrogène est généralement caractérisé en kVA, pas en kW. Pour passer de kW à kVA, il faut diviser par le cosinus phi moyen de l’ensemble des charges. Pour une maison avec des moteurs (réfrigérateur, congélateur, pompe, chaudière), un cos φ global de 0,8 est une bonne hypothèse.

kVA = kW / cos φ

Dans l’exemple ci-dessus :

kVA = 1,12 / 0,8 ≈ 1,4 kVA

Cela signifie qu’il faut au moins 1,4 kVA de puissance apparente pour alimenter ces équipements en régime établi.

1. Prendre en compte les démarrages de moteurs

Les appareils avec moteur (réfrigérateur, congélateur, pompe, compresseur, circulateur) appellent un courant plus élevé au démarrage, parfois 3 à 7 fois leur courant nominal pendant quelques secondes. Le groupe électrogène doit pouvoir supporter ces pointes sans chuter en tension ni se mettre en sécurité.

Pour une maison, on applique souvent un coefficient de majoration sur la puissance active totale, par exemple 1,5 à 2, selon le nombre et la taille des moteurs.

Si vous avez surtout de petits moteurs domestiques (réfrigérateur, congélateur, petite pompe), un coefficient de 1,5 est souvent suffisant.

Puissance à prévoir ≈ kVA calculés × 1,5

Dans l’exemple précédent :

1,4 kVA × 1,5 ≈ 2,1 kVA

Un groupe de 2 à 3 kVA serait donc adapté pour ce scénario.

1. Vérifier les ampères et le type de raccordement

Une fois la puissance en kVA estimée, vérifiez que le groupe peut fournir le courant nécessaire.

En monophasé 230 V :

I (A) ≈ kVA × 1 000 / 230

En triphasé 400 V :

I (A) ≈ kVA × 1 000 / (1,732 × 400)

Pour un usage domestique courant, un groupe monophasé 230 V est souvent suffisant, sauf si vous avez des équipements triphasés (certaines pompes, certains chauffages, certains fours).

Exemple pour 3 kVA en monophasé 230 V :

I ≈ 3 000 / 230 ≈ 13 A

Assurez-vous que les câbles, les prises et les protections (disjoncteurs) sont adaptés à ce courant.

1. Choisir entre groupe principal et groupe de secours

Si le groupe doit alimenter toute la maison en permanence (site isolé), dimensionnez-le pour couvrir la puissance maximale simultanée de tous les équipements, y compris les gros consommateurs (four, plaque, chauffe-eau, pompe de piscine, climatisation). Dans ce cas, des puissances de 10 kVA, 15 kVA ou plus sont fréquentes.

Si le groupe sert uniquement de secours pour les équipements essentiels (éclairage, réfrigérateur, congélateur, chaudière, quelques prises), une puissance entre 3 et 6 kVA est souvent suffisante pour une maison standard.

1. Marge de sécurité et conditions réelles

Prévoyez toujours une marge :

• pour les évolutions futures (nouvel équipement, extension),
• pour les conditions difficiles (température élevée, altitude),
• pour éviter de faire tourner le groupe en permanence à 100% de sa capacité.

Un groupe utilisé régulièrement autour de 50 à 80% de sa puissance nominale aura généralement une meilleure durée de vie et un meilleur rendement.

1. Synthèse de la méthode

• Listez les équipements essentiels à alimenter.
• Additionnez leurs puissances en kW.
• Divisez par un cos φ estimé (souvent 0,8) pour obtenir les kVA.
• Multipliez par un coefficient de 1,5 à 2 pour tenir compte des démarrages moteurs.
• Vérifiez le courant en ampères selon la tension (230 V mono ou 400 V tri).
• Choisissez un groupe dont la puissance nominale en kVA est supérieure au résultat, avec une marge confortable.

En suivant cette méthode, vous obtenez une estimation réaliste de la puissance nécessaire pour votre groupe électrogène, adaptée à votre maison et à vos besoins réels en cas de coupure de réseau.

L’équilibrage des phases sur un groupe électrogène triphasé alimentant du matériel monophasé est un point clé pour la fiabilité, la durée de vie du groupe et la qualité de l’alimentation. 

Quand on branche des prises 230 V sur un réseau 400 V triphasé, chaque prise est raccordée entre une phase et le neutre. Si toutes les charges monophasées ne sont pas bien réparties entre les trois phases, le groupe se retrouve déséquilibré, ce qui a des conséquences directes.

Pourquoi l’équilibrage est important

Un alternateur triphasé est conçu pour fournir trois courants de même valeur, décalés de 120°. Lorsque les charges monophasées sont mal réparties, une phase supporte plus de courant que les autres. Le neutre voit alors circuler un courant de déséquilibre. Ce déséquilibre provoque plusieurs effets :

• Surchauffe de l’alternateur, en particulier sur la phase la plus chargée et sur le neutre.
• Chute de tension plus importante sur la phase surchargée, ce qui peut perturber les équipements sensibles.
• Vibrations et contraintes mécaniques accrues sur le rotor et les paliers, ce qui réduit la durée de vie du groupe.
• Risque de déclenchement des protections thermiques ou magnétiques sur une phase, alors que les deux autres sont peu chargées.
• Dans les cas extrêmes, détérioration de l’isolant de l’alternateur et panne prématurée.

Les constructeurs de groupes électrogènes précisent souvent un taux de déséquilibre maximal admissible, 10% entre phases. Au-delà, la puissance nominale du groupe doit être déclassée ou l’installation devient inacceptable.

Répartition figée versus équilibrage fluctuant

Il est utile de distinguer deux notions souvent confondues : la répartition des circuits et l’équilibrage réel en fonctionnement.

Répartition

La répartition correspond à la façon dont les circuits monophasés sont câblés dans le tableau électrique. Par exemple :

• Le circuit « éclairage salon » est raccordé sur la phase L1.
• Le circuit « prises cuisine » est raccordé sur la phase L2.
• Le circuit « chauffe-eau » est raccordé sur la phase L3.
• Etc.

Cette répartition est définie une fois pour toutes par l’installateur. Elle ne change pas tant que le câblage n’est pas modifié. Une bonne répartition consiste à ne pas mettre tous les circuits importants ou puissants sur la même phase, mais à les répartir de manière cohérente entre L1, L2 et L3, en tenant compte des usages probables.

Équilibrage fluctuant

L’équilibrage fluctuant, lui, correspond à la réalité en cours d’exploitation. Même avec une bonne répartition figée, les charges réelles sur chaque phase varient dans le temps selon ce qui est allumé ou éteint :

• Le soir, on allume l’éclairage, la TV, le four, le lave-linge.
• La nuit, seul le réfrigérateur et la chaudière tournent.
• En journée, la pompe de piscine ou le portail électrique peuvent fonctionner seuls.

À chaque instant, la somme des courants sur L1, L2 et L3 peut être différente. L’équilibrage est donc la situation réelle, dynamique, qui dépend des usages. Un bon équilibrage signifie que, dans la plupart des configurations d’usage, les courants sur les trois phases restent proches les uns des autres.

Pourquoi la distinction est importante

Une bonne répartition est nécessaire, mais elle ne garantit pas à elle seule un bon équilibrage en fonctionnement. Inversement, un équilibrage acceptable en usage courant peut masquer une répartition figée médiocre qui deviendra problématique dans certaines configurations (par exemple lors de travaux, d’extension, ou de changement d’usage des circuits).

L’objectif est donc double :

• Concevoir une répartition intelligente dès le câblage, en évitant de concentrer trop de puissance sur une même phase.
• Vérifier, par mesure ou par estimation, que dans les scénarios d’usage typiques (soirée, journée, nuit, période de forte consommation), l’équilibrage reste dans des limites acceptables.

Conséquences pratiques pour une installation avec groupe triphasé et charges monophasées

• Répartir les circuits monophasés de manière équilibrée entre les trois phases au niveau du tableau.
• Éviter de regrouper sur une même phase tous les gros consommateurs (four, plaque, chauffe-eau, pompe, climatisation).
• Si possible, alimenter les très grosses charges en triphasé plutôt qu’en monophasé.
• En exploitation, éviter d’utiliser simultanément plusieurs gros appareils monophasés branchés sur la même phase.
• Mesurer de temps en temps les courants sur chaque phase en situation de pointe pour vérifier le déséquilibre réel.
• Respecter les limites de déséquilibre indiquées par le constructeur du groupe.

En résumé, la répartition est le câblage de base, statique, défini à l’installation. L’équilibrage est la situation réelle, variable dans le temps, qui dépend de ce qui est allumé ou éteint. Pour protéger le groupe électrogène et garantir une alimentation stable, il faut soigner les deux : une bonne répartition initiale et un usage qui maintient un équilibrage acceptable en fonctionnement.