EP3 Relèvement du facteur de puissance TELT I) Rappel sur le facteur de puissance Le facteur de puissance est égal au rapport de la puissance active sur la puissance apparente. Fp = P S Pour le régime sinusoïdal, ce facteur est égal au cos ( I ,U ) : Fp = cos ϕ II) Les inconvénients d’un mauvais facteur de puissance Intensité en ligne trop élevée Pour une même intensité active utilisée par un récepteur, le courant est supérieur avec un mauvais cosϕ. Exemple : Pour transporter 10kW avec un cosϕ1 = 0,5 sous 230V monophasé (ϕ1 = 60°) P 10000 Intensité en ligne : I1 = = = 86,95 I1 ≈ 87 A V . cos ϕ1 230.0,5 Pour transporter 10kW avec un cosϕ1 = 0,93 sous 230V monophasé (ϕ2 ≈ 21,5°) P 10000 Intensité en ligne : I2 = = = 46,75 I2 ≈ 47 A V . cos ϕ 2 230.0,93 0 ΙR2 ΙR1 I ϕ1 Ιa ϕ2 U Ι2 Ι1 Ia : Courant transformé en puissance mécanique ou en chaleur IR2 et IR1: Courant pour l’excitation magnétique I2 et I1 : Courant dans les conducteurs ϕ2 et ϕ1 : Déphasage Courant/Tension Diagramme des courants Pour une même puissance active utilisée par un récepteur, le courant est d’autant plus élevée que le cosϕ est faible, d’où des pertes en lignes plus importantes. Electrotechnique Page 1/3 Y.Sutra EP3 Relèvement du facteur de puissance TELT Facturation de l’énergie réactive Pour les abonnées relevant du tarif jaune ou du tarif vert, EDF, compte, à l’aide de deux compteurs, l’énergie active et l’énergie réactive consommées durant une période donnée. Wréactive = tanϕ EDF effectue, lors de la facturation, le rapport : Wactive Pour ces installations industrielles EDF facture la surconsommation d’énergie réactive à partir d’un certain seuil qui correspond à tanϕ = 0,4 soit un cosϕ = 0,93 tanϕ > 0,4 ou cosϕ < 0,93 ⇒ PENALITES Diminution de la puissance disponible Un transformateur de 10kVA avec un cosϕ = 0,5 délivre une puissance active 5kW. Un transformateur de 10kVA avec un cosϕ = 0,93 délivre une puissance active 9,3kW. On dispose alors d’une puissance active 53% plus élevée ♦♦♦♦♦ Il est naturellement impossible d’éviter que les appareils (moteurs et autres circuit inductifs) consomment de l’énergie réactive. En revanche il est possible de compenser LA SOLUTION ? ? ? ⇒ DES CONDENSATEURS Il faudra brancher condensateurs. en dérivation, sur l’alimentation, un ou plusieurs Condensateurs Rectibloc (Schneider) Compensation automatique Electrotechnique Page 2/3 Y.Sutra EP3 Relèvement du facteur de puissance TELT III) Calcul de la puissance réactive Qc et de la capacité C Calcul de la puissance réactive Qc à installer Pour une même intensité active, un condensateur ne consomme pas de puissance réactive, la puissance active absorbée par l’installation est inchangée. Puissance réactive Qc fournie par le condensateur S1 ϕ1 S2 ϕ2 Qc = Q1 - Q2 Q2 Q1 P Diagramme des puissances La batterie de condensateur doit fournir la différence entre la puissance réactive initiale Q1 et la puissance réactive finale Q2. Qc = Q1 – Q2 = Ptanϕ1 - Ptanϕ2 = P (tanϕ1 - tanϕ2) Qc = P (tanϕ1 - tanϕ2) Calcul de la capacité C correspondante La puissance réactive d’un condensateur est donnée par la relation : Q = U².C.ω Qc P (tan ϕ1 − tan ϕ 2) C= = U ².ω U ².ω Electrotechnique Page 3/3 C en Farads (F) Qc en Vars (Vars) P en Watts (W) U en Volts (V) ω = 2.π.f pulsation en rad/s Y.Sutra EP3 Relèvement du facteur de puissance TELT 4) Manipulation 1 : Le tube fluorescent non compensé La charge étudiée sera un tube fluorescent. 4.1 Travail demandé Relever la tension U1, le courant I1 et le facteur de puissance cosϕ1 aux bornes d’un tube fluorescent non compensé (sans condensateur). Que pensez vous du facteur de puissance ? On désire relever le facteur de puissance à 0,93 (cosϕ1 = 0,93). Calculer la valeur du condensateur C qui permettra ce relèvement de facteur de puissance. Tracer à l’échelle et sur papier millimétré le diagramme des courants. En déduire les valeurs du courant (I2) ,de la tension (U2) et du facteur de puissance (cosϕ2) aux bornes du tube fluorescent compensé. 4.2 Schéma de montage I1 W A P1 I1 230V ~ Tube fluorescent U1 V 5) Manipulation 2 : Le tube fluorescent compensé 5.1 Travail demandé Relever la tension U2, le courant I2 et le facteur de puissance cosϕ2 aux bornes du tube fluorescent compensé (avec condensateur). Comparer les valeurs mesurées par rapport aux valeurs calculées à la question 4.1. 5.2 Schéma de montage I2 W P2 230V ~ Electrotechnique A I2 U2 V Page 4/3 C Y.Sutra EP3 Electrotechnique Relèvement du facteur de puissance Page 5/3 TELT Y.Sutra