Le dimensionnement d’un groupe électrogène diesel consiste à additionner les kW de fonctionnement de toutes les charges, à tenir compte du courant supplémentaire absorbé par les moteurs au démarrage, à convertir le résultat en kVA avec le facteur de puissance de 0.8 du groupe, puis à choisir un groupe dont la puissance de secours ou principale selon ISO 8528-1 couvre cette demande avec une marge raisonnable. Par exemple, une charge mixte de 100 kW comprenant un moteur important nécessite généralement un groupe d’au moins 125 kVA, et souvent davantage une fois pris en compte le démarrage du moteur et une marge de 10–25 pour cent.
Points essentiels
- Le kVA exprime la puissance apparente et le kW la puissance active ; pour un groupe électrogène triphasé, les kVA correspondent aux kW divisés par le facteur de puissance, normalement 0.8 ; ainsi, 100 kW correspondent à 125 kVA.
- Selon ISO 8528-1, la puissance de secours d’urgence est limitée à environ 200 heures par an avec une charge moyenne ne dépassant pas 70 pour cent ; la puissance principale autorise un nombre illimité d’heures à charge variable, avec une moyenne ne dépassant pas 70 pour cent.
- Les moteurs asynchrones à démarrage direct absorbent généralement au démarrage environ 6 fois leur courant de fonctionnement, ce qui détermine souvent la taille du groupe davantage que la charge en régime établi.
- Faire fonctionner un groupe électrogène diesel pendant de longues périodes à moins d’environ 30 pour cent de charge présente un risque d’accumulation de carburant imbrûlé dans l’échappement ; le surdimensionnement a donc des conséquences.
- L’altitude et une température ambiante élevée réduisent la puissance disponible ; vérifiez toujours le tableau de déclassement de la fiche technique.
kW et kVA : quelle est la différence ?
Le kW (kilowatt) exprime la puissance active qui produit un travail, tandis que le kVA (kilovoltampère) exprime la puissance apparente totale que l’alternateur doit fournir, y compris le courant réactif absorbé par les moteurs et les transformateurs. Les 2 sont liés par le facteur de puissance (PF) : kW = kVA × PF.
Les groupes électrogènes triphasés sont presque toujours donnés pour un PF de 0.8 ; un groupe de 500 kVA fournit donc 400 kW. Les unités portables monophasées sont souvent données pour un PF de 1.0, ce qui explique que leurs valeurs en kW et en kVA soient identiques. Le moteur est dimensionné en kW, car cela correspond à la puissance mécanique qu’il doit fournir, tandis que l’alternateur est dimensionné en kVA et en courant.
Pour les systèmes triphasés, le courant se calcule ainsi : ampères = kVA × 1000 ÷ (1.732 × tension entre phases). Le tableau présente des puissances habituelles de groupes électrogènes avec un PF de 0.8.
| Puissance nominale (kW) | Puissance nominale (kVA à PF 0.8) | Courant à pleine charge en ampères sous 400 V | Courant à pleine charge en ampères sous 480 V | Utilisation habituelle |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 25 | 36 | 30 | Petit commerce, site de télécommunications, station de pompage |
| 50 | 62.5 | 90 | 75 | Petit bâtiment commercial, bungalows de chantier |
| 100 | 125 | 180 | 150 | Atelier, entrepôt frigorifique, petite ligne de production |
| 200 | 250 | 361 | 301 | Usine de taille moyenne, hôtel, chantier |
| 400 | 500 | 722 | 601 | Grand bâtiment commercial, installation de carrière |
| 600 | 750 | 1,083 | 902 | Aile d’hôpital, usine de transformation |
| 2,000 | 2,500 | 3,608 | 3,007 | Module de centre de données, mine, soutien au réseau électrique |
Secours, principale ou continue : de quelle puissance nominale ai-je besoin ?
Choisissez la catégorie de puissance selon le nombre d’heures de fonctionnement du groupe et la stabilité de la charge. ISO 8528-1 définit les catégories ci-dessous ; certains fabricants peuvent ajouter leurs propres catégories, par exemple pour les centres de données, d’où l’importance de lire la définition figurant sur la fiche technique.
| Catégorie de puissance ISO 8528-1 | Heures annuelles | Profil de charge | Surcharge | Utilisation habituelle |
|---|---|---|---|---|
| Puissance de secours d’urgence (ESP) | Jusqu’à environ 200 h/yr | Variable, moyenne jusqu’à 70% sur 24 h | Aucune | Secours lors des coupures du réseau électrique |
| Puissance à durée de fonctionnement limitée (LTP) | Jusqu’à environ 500 h/yr | Constante, jusqu’à 100% | Aucune | Écrêtement des pointes, coupures planifiées |
| Puissance principale nominale (PRP) | Illimitées | Variable, moyenne jusqu’à 70% sur 24 h | Généralement 10% pendant 1 h sur 12 h | Sites hors réseau, chantiers, mines |
| Puissance de fonctionnement continu (COP) | Illimitées | Constante, jusqu’à 100% | Aucune | Centrales en charge de base, fonctionnement en parallèle avec le réseau |
Un même groupe affiche une puissance de secours supérieure à sa puissance principale, souvent d’environ 10 pour cent. Un groupe de secours de « 100 kW » est donc une machine plus petite qu’un groupe de « 100 kW » en puissance principale. Lorsque vous comparez des devis, comparez toujours la même catégorie de puissance.
Comment dimensionner un groupe électrogène diesel étape par étape ?
Un dimensionnement rigoureux suit la même démarche pour un groupe électrogène de 20 kW ou une centrale de 2000 kW :
- Listez toutes les charges avec leur puissance nominale en kW ou kVA, leur tension, leur nombre de phases et leur facteur de puissance. Utilisez les plaques signalétiques ou des mesures plutôt que les calibres des disjoncteurs.
- Distinguez les charges de fonctionnement des charges de démarrage. Les moteurs, compresseurs, pompes et ascenseurs nécessitent des kVA supplémentaires au démarrage ; l’éclairage, les appareils de chauffage et les équipements électroniques n’en nécessitent pas.
- Déterminez quelles charges fonctionnent simultanément. Appliquez un facteur de simultanéité réaliste, mais considérez les charges liées à la sécurité des personnes et aux processus critiques comme constamment actives.
- Planifiez la séquence de mise en charge. Si l’inverseur de sources ou le contrôleur peut enclencher les charges par étapes, le groupe doit seulement absorber le plus grand échelon d’un seul coup, et non la totalité.
- Vérifiez le plus grand échelon au regard des performances transitoires. Le groupe doit rétablir la tension et la fréquence dans les limites tolérées par les charges. ISO 8528 définit à cet effet les classes de performance G1 à G4, G2 étant courante pour les alimentations commerciales et G3 pour les charges sensibles.
- Tenez compte des charges non linéaires. Les alimentations sans interruption (UPS), les variateurs de fréquence (VFD) et les alimentations de LED génèrent des harmoniques ; les alternateurs sont souvent surdimensionnés pour ces charges.
- Appliquez le déclassement lié au site en fonction de l’altitude, de la température ambiante et de la qualité de l’air.
- Ajoutez une marge d’environ 10–25 pour cent pour les besoins futurs, puis choisissez la catégorie de puissance adaptée au service.
Les logiciels de dimensionnement des fabricants effectuent en détail les étapes 2 à 7. Une estimation manuelle approximative est utile, mais utilisez le logiciel ou faites appel à un ingénieur électricien pour les installations critiques.
Comment les charges de démarrage des moteurs influencent-elles la taille du groupe électrogène ?
Le démarrage des moteurs est souvent le facteur déterminant dans le dimensionnement d’un groupe électrogène diesel. Un moteur asynchrone à démarrage direct absorbe généralement au démarrage environ 6 fois son courant à pleine charge, avec un faible facteur de puissance ; un moteur de 50 kW peut donc demander brièvement plusieurs centaines de kVA. Si le groupe ne peut pas les fournir, la tension chute fortement, les contacteurs retombent et le moteur peut caler.
Moyens de réduire la taille du groupe nécessaire pour les moteurs :
- Utilisez des démarreurs progressifs ou des variateurs de fréquence, qui peuvent réduire fortement les kVA de démarrage.
- Démarrez d’abord le plus gros moteur, lorsque le groupe est faiblement chargé.
- Échelonnez les démarrages des moteurs à l’aide de temporisations dans le contrôleur.
- Choisissez un alternateur offrant une capacité de démarrage des moteurs plus élevée ; la taille de carcasse de l’alternateur, plutôt que celle du moteur thermique, limite souvent les kVA de démarrage.
Groupe électrogène triphasé ou monophasé ?
La plupart des groupes électrogènes industriels et commerciaux de plus d’environ 20 kW sont triphasés. Un groupe triphasé fournit une puissance plus régulière, utilise moins de cuivre à puissance égale et alimente directement les moteurs triphasés. Les groupes monophasés conviennent aux habitations, aux petits commerces et aux outils légers.
Les tensions triphasées courantes sont 400/230 V à 50 Hz en Europe, en Chine et dans une grande partie de l’Asie et de l’Afrique, et 480/277 V ou 208/120 V à 60 Hz en Amérique du Nord. Un groupe de 480 V destiné à une usine américaine et un groupe de 400 V destiné à l’exportation peuvent partager le même moteur, mais nécessiter des bobinages d’alternateur, un réglage de régime du régulateur et des réglages de tension différents, car un groupe à 4 pôles tourne à 1500 rpm pour 50 Hz et à 1800 rpm pour 60 Hz.
Comment un groupe électrogène produit-il de l’électricité ?
Un groupe électrogène produit de l’électricité par induction électromagnétique. Le moteur diesel entraîne le rotor de l’alternateur, qui porte un champ magnétique alimenté par une excitatrice ; lorsque ce champ balaie les enroulements du stator, il y induit une tension alternative. Dans un alternateur triphasé, les 3 enroulements du stator sont espacés de 120 degrés, ce qui produit 3 ondes de tension décalées. Le régulateur automatique de tension ajuste l’excitation pour stabiliser la tension, et le régulateur du moteur maintient le régime, donc la fréquence, lorsque la charge varie.
Pourquoi un groupe électrogène diesel surdimensionné pose-t-il problème ?
Un groupe surdimensionné coûte plus cher à l’achat et peut être endommagé par un fonctionnement à trop faible charge ; un bon dimensionnement vise donc un groupe suffisamment chargé la plupart du temps. Les moteurs diesel qui fonctionnent pendant de longues périodes à moins d’environ 30 pour cent de charge peuvent ne pas atteindre leur pleine température de combustion ; du carburant imbrûlé et de la suie s’accumulent alors dans l’échappement, un phénomène appelé accumulation humide à l’échappement. Il entraîne des dépôts de carbone, une dilution de l’huile et un colmatage des dispositifs de post-traitement.
Lorsque les charges varient fortement, 2 groupes ou davantage couplés en parallèle, parfois appelés ensemble jumelé, peuvent être exploités en fonction de la demande. En service principal, une cible courante consiste à charger le groupe à environ 50–80 pour cent de sa puissance principale la plupart du temps.
Choisir le moteur correspondant à la puissance nominale
Les constructeurs de groupes électrogènes choisissent d’abord le moteur selon ses puissances principale et de secours à 1500 ou 1800 rpm. Les moteurs à 6 cylindres tels que le moteur de groupe électrogène 6BTA de 92 kW ou la famille 6CTA8.3 sont courants pour les groupes d’environ 100–250 kVA, tandis que des moteurs plus gros comme la plateforme KTA19 de 19 litres servent fréquemment de base aux groupes de plus forte puissance. Confirmez la puissance spécifique à l’application groupe électrogène, et non une puissance pour engin de chantier ou application marine, avant d’associer un alternateur. Consultez la page moteurs diesel, notre guide des groupes électrogènes diesel industriels et, pour les navires, le guide de dimensionnement des groupes électrogènes marins.
MARS fournit des moteurs de groupes électrogènes avec un essai de fonctionnement, un rapport écrit et une vidéo avant expédition. Pour obtenir de l’aide afin d’adapter un moteur à votre liste de charges, envoyez les détails.
Questions fréquentes
Comment convertir les kW en kVA pour un groupe électrogène ?
Divisez les kW par le facteur de puissance. Avec le facteur de puissance standard de 0.8, 100 kW correspondent à 125 kVA et 400 kW à 500 kVA.
Quelle puissance de groupe électrogène faut-il pour alimenter un moteur à 3 phases ?
Cela dépend de la méthode de démarrage du moteur. En démarrage direct, le groupe doit souvent avoir une puissance en kW égale à 2 ou 3 fois celle du moteur, voire davantage, tandis qu’un démarreur progressif ou un VFD réduit considérablement ce besoin ; vérifiez avec un logiciel de dimensionnement.
Puis-je utiliser un groupe de secours comme source d’alimentation principale ?
Pas à sa puissance de secours. Si le groupe doit fonctionner de longues heures, utilisez sa puissance principale, généralement inférieure d’environ 10 pour cent, et maintenez la charge moyenne dans les limites du service principal.
Quelle est la puissance de groupe électrogène la plus courante pour une petite entreprise ?
De nombreux petits bâtiments commerciaux utilisent des groupes de 20–100 kW, mais seule une liste de charges permet de déterminer la puissance adaptée. Un dimensionnement fondé sur la surface du bâtiment ou sur une estimation intuitive conduit généralement à un surdimensionnement ou à un sous-dimensionnement.
L’altitude affecte-t-elle la puissance d’un groupe électrogène diesel ?
Oui. Un air moins dense réduit la puissance du moteur ; la plupart des fiches techniques n’indiquent donc la pleine puissance que jusqu’à une altitude et une température ambiante données, et précisent un déclassement au-delà.
