Relèvement facteur de puissance COURS

EP3 Relèvement du facteur de puissance TELT
Electrotechnique Page 1/3 Y.Sutra
I) Rappel sur le facteur de puissance
Le facteur de puissance est égal au rapport de la puissance active sur la
puissance apparente.
F
p
=
S
P
Pour le régime sinusoïdal, ce facteur est égal au cos (
I
,U) : F
p
= cos ϕ
ϕϕ
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 cosϕ
1
= 0,5 sous 230V monophasé
(ϕ
1
= 60°)
Intensité en ligne : I
1
= 1cos.
ϕ VP= 5,0.230
10000 = 86,95 I
1
≈
≈≈
≈ 87 A
Pour transporter 10kW avec un cosϕ
1
= 0,93 sous 230V monophasé
(ϕ
2
≈ 21,5°)
Intensité en ligne : I
2
= 2cos.
ϕ VP= 93,0.230
10000 = 46,75 I
2
≈
≈≈
≈ 47 A
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.
ϕ2
ϕ1 Ι2
Ι1
U
I
Ι
R1
Ι R2
Ι
a
0
I
a
: Courant transformé en
puissance mécanique ou en
chaleur
I
R2
et I
R1
: Courant pour
l’excitation magnétique
I
2
et I
1
: Courant dans les
conducteurs
ϕ
2
et ϕ
1
: Déphasage
Courant/Tension
Diagramme des courants

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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.
EDF effectue, lors de la facturation, le rapport :
Wactive
Wréactive
= tanϕ
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
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 en dérivation, sur l’alimentation, un ou plusieurs
condensateurs.
Condensateurs Rectibloc (Schneider)
Compensation automatique
tan
ϕ
> 0,4 ou cos
ϕ
< 0,93
⇒
PENALITES

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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.
La batterie de condensateur doit fournir la différence entre la puissance
réactive initiale Q
1
et la puissance réactive finale Q
2
.
Q
c
= Q
1
– Q
2
= Ptanϕ
1
- Ptanϕ
2
= P (tanϕ
1
- tanϕ
2
)
Calcul de la capacité C correspondante
La puissance réactive d’un condensateur est donnée par la relation : Q = U².C.ω
ϕ2
ϕ1 Q2
S1
P
S2 Q1
Qc = Q1 - Q2
Puissance réactive Qc
fournie par le condensateur
Diagramme des puissances
Q
c
= P (tan
ϕ
1
- tan
ϕ
2
)
C =
ω
².
U
Qc
=
ω
ϕ
ϕ
².
)2tan1(tan
U
P
−
C en Farads (F)
Qc en Vars (Vars)
P en Watts (W)
U en Volts (V)
ω = 2.π.f pulsation en rad/s

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4) Manipulation 1 : Le tube fluorescent non compensé
La charge étudiée sera un tube fluorescent.
4.1 Travail demandé
Relever la tension U
1
, le courant I
1
et le facteur de puissance cosϕ
1
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 (cosϕ
1
= 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 (I
2
) ,de la tension (U
2
) et du facteur de puissance (cosϕ
2
) aux bornes du tube
fluorescent compensé.
4.2 Schéma de montage
5) Manipulation 2 : Le tube fluorescent compensé
5.1 Travail demandé
Relever la tension U
2
, le courant I
2
et le facteur de puissance cosϕ
2
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
A
V
I
1
W
P
1
I
1
U
1
230V
~
Tube
fluorescent
A
V
I
2
W
P
2
I
2
U
2
230V
~
C

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