Relevement facteur de puissance ELEVE 2008

TP placo
Repère :TP
n°15n°1 M3D
FICHE DE SEQUENCE
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
Système : Tube fluorescent
Lieu d’activité : Atelier
OBJECTIF :
Comprendre l’inconvénient d’un mauvais facteur de
puissance. Calculer la capacité d’un condensateur pour relever le
facteur de puissance
VOUS AVEZ APPRIS:
Savoirs:
S0: Electrotechnique.
Expérimentation.
Mesures sur des
applications
professionnelles
♦ Cours sur le relèvement du facteur de puissance
♦ Cours sur les dipôles en courant alternatif
VOUS AVEZ:
♦
♦
♦
♦
♦
Savoirs associés:
Un document avec questionnaire et schémas à compléter.
Un tube fluorescent duo et tube fluorescent mono
Un lampe à incandescence
Une pince multifonction
Un ordinateur équipé du logiciel « Calcul du courant en
triphasé »
S0 -2 : Circuits parcourus
par un courant alternatif
VOUS DEVEZ FAIRE:
Capacités:
C1 : S’informer
C2 : Exécuter
♦ Compléter le questionnaire.
♦ Effectuer les mesures demandées.
♦ Faire la somme vectorielles en s’aidant de l’ordinateur
Compétences:
C1.2 Exploiter
C2.1 Organiser
CRITERES D’EVALUATION:
C2.8 Contrôler
C2.1Organiser son poste de travail.
.
C2.9 Contrôler les grandeurs caractéristiques
Evaluation proposée par l’équipe pédagogique:
TOTAL :
/60
Note:
Temps:
20
Prévu : 4 h
Passé :
Classe : BEP MEL (1C)
Nom :
SUJET
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
BEP MEL (1C)
I) Mise en situation
Créée en 1976 à Montréal de L’Aude, par les caves
coopératives d’Arzens et de Routier, l’Union des Caves
Coopératives de l’Ouest Audois et du Razès (UCCOAR)
regroupe plus de 1500 vignerons sur 40 communes exploitant
une surface de 10 000 hectares.
Montréal, site dédié aux produits à forte rotation,
dispose de 3 chaînes haute performance : 15 000 et 8000
bouteilles ainsi qu’une ligne Tetra Pak pour le
conditionnement des briks.
Cette entreprise, doit payer des pénalités dus aux mauvais facteur de puissance de
l’installation. (La principale cause est la quantité importante de tubes fluorescents non compensés)
Nous allons étudier comment relever ce facteur de puissance et donc de ne plus payer les
pénalités.
Les condensateurs permettent de relever le facteur de puissance
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SUJET
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
BEP MEL (1C)
I) Manipulation 1 : Le tube fluorescent non compensé
La charge étudiée sera un tube fluorescent duo
1.1) Donnez la formule d’électrotechnique entre la puissance apparente, la tension, et le courant (en
monophasé)
/1
S=U*I
1.2) Donnez la formule d’électrotechnique entre la puissance active, la tension, le courant et le cos ϕ
(en monophasé)
/1
P = U * I * cos ϕ
1.3) Donner la formule d’électrotechnique entre la puissance active et la puissance apparente et le
cosϕ
/1
cos ϕ = P / S
Soit le schéma de principe suivant :
Ph
Tube
fluorescent
duo
230V
~
50Hz
N
Tube florescent duo
/3
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SUJET
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
BEP MEL (1C)
1.4) Reproduisez le schéma en insérant les appareils permettant de mesurer la puissance active P1,
la tension U1, le courant I1 aux bornes d’un tube fluorescent duo non compensé (sans
condensateur).
Nous utiliserons un seul appareil pour faire toutes les mesures (MESURE
PROFESSIONNELLE)
Fléchez et représentez la tension U1 et Ie courant I1
Ph
230V
~
U1
I1
P
I
N
C
E
/4
Schéma:
-1pt par erreur
U1 et I1 -> -1pt par erreur
/7
Montage:
-3pts par erreur
N
1.5) Complétez le tableau suivant :
/2
Tension U1 (V)
Courant I1 (A)
Puissance P1 (W)
cos ϕ1
__________
__________
__________
__________
1.6) Au dessous de quelle valeur du facteur de puissance, l’entreprise UCCOAR paye des
pénalités ?
/2
Une entreprise paye des pénalités si le facteur de puissance est
inférieur ou égal à 0,93 / cos ϕ1 < 0,93
/1
1.7) Que pensez vous du facteur de puissance de notre tube fluorescent non compensé ?
Le facteur de puissance est mauvais, il est inférieur à 0,93.
Il faut donc relever le facteur de puissance
1.8) Le service de maintenance de l’entreprise « UCCOAR » possède une pince multifonction qui
mesure la puissance active P, la tension U et le courant I uniquement.
Comment peut-on trouver la valeur du facteur de puissance (cosϕ1) ?
/2
Il suffit d’utiliser la formule
cos ϕ1 = P / S
La puissance active sera mesurée par la pince multifonction directement
La puissance apparente sera calculée par la formule S = U x I
1.9) Nous désirons relever le facteur de puissance à 0,93 (cosϕ2 = 0,93).
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/18
/4
SUJET
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
BEP MEL (1C)
Calculez la puissance réactive Qc que le condensateur devra fournir.
Calculez la valeur du condensateur C qui permettra de relever le facteur de puissance à 0,93
Calcul de Qc
Qc = P (tan ϕ1 - tan ϕ2)
Qc = 92 [tan (cos-1 0,49) – 0,4]
Qc ≈ 127 Vars
Calcul de C
Qc = U² . C . ω
C = Qc / U².ω = 127 / ( 230² . 2. π . 50 )
C ≈ 7,6 µF
1.10) Tracez à l’échelle et sur papier millimétré le diagramme des courants.
* Tracez à l’échelle la tension U et le Courant I1
* Connaissant le facteur de puissance désiré (cosϕ2) tracer et en déduire la valeur du courant I2
Rappel:
U = ________
I1 = ________
Echelle
cos ϕ1 = ______
Tension
100V ⇔ 3,5 cm
d’où ϕ1 = ______
cos ϕ2 = ______
Courant
1A ⇔ 16 cm
d’où ϕ2 =
______
On trouve :
I2 = ______
/6
Détails :
Rappel :
Valeur de I2:
Tracé :
/1,5
/0,5
/4
/10
II) Manipulation 2 : Le tube fluorescent compensé
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SUJET
2.1)
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
BEP MEL (1C)
Dessinez un schéma en insérant une pince multifonction permettant de mesurer la puissance
active P2, la tension U2, le courant I2 aux bornes du même tube fluorescent compensé en
insérant le condensateur.
Ph
P
I
N
C
E
Réseau :
230 V
50Hz
Schéma:
N
2.2)
/4
-1pt par erreur
Relevez la tension U2, le courant I2 et le facteur de puissance cosϕ2 aux bornes du tube
fluorescent compensé (avec condensateur).
Ne pas oublier les unités !
Tension U2 (V)
Courant I2 (A)
Puissance P2 (W)
cos ϕ2
228,2 V
0,37 A
80 W
0,93
/2
/6
III) Etude en triphasé
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SUJET
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
BEP MEL (1C)
Soit le schéma de principe suivant :
Ph1
Réseau :
230 / 400V
50Hz
Ph2
I1
Tube fluorescent Duo compensé
I2 Tube fluorescent Mono
Ph3
I3
N
IN
/3
Montage:
-1pt par erreur
3.1) A l’aide de la pince wattmétrique, relevez ou calculez les grandeurs suivantes :
/6
Ne pas oublier les unités !
- ½ pt par erreur ou oubli
Tension d’alimentation (entre phases) : U = _______
INTENSITE (A)
PUISSANCE
ACTIVE P (W)
PUISSANCE
REACTIVE Q (Vars)
I1=
P1 =
Q1 =
I2 =
P2 =
Q2 =
I3 =
P3 =
Q3 =
IN =
Ptotal =
Qtotal =
3.2) Calculez la puissance apparente totale : Stotal
Ne pas oublier les unités !
Facteur de puissance
K1 =
ϕ1 =
K2 =
ϕ2 =
K3 =
ϕ3 =
/2
Formule :
S²= P² + Q² d’où S =
P²+Q²
Application numérique
S=
262²+247² = 360
Stotal = 360 VA
3.3) Calculez le facteur de puissance total cosϕT
Formule :
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/11
/2
SUJET
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
BEP MEL (1C)
cosϕT = P
S
Application numérique
cosϕT = 262 = 0,72
360
cosϕT = 0,72
3.4) Calculez la valeur des condensateurs à mettre en place entre chaque phase et neutre du circuit
d’alimentation, afin de relever le facteur de puissance à 0,93
Ne pas oublier les unités !
Formules :
* Qc = P (tan ϕ1 - tan ϕ2)
* C = Qc / U². ω
/1
Application numérique :
Qc = 262 . [ tan (cos-1.0,72) – 0,4 ] = 147
Qc = 147 Vars
/2
CT = 147 / (230². 2.π.50) = 8,8.10-6
CT = 8,8 µF soit entre chaque chaque neutre :
C ≈ 9µF
3.5) A l’aide du logiciel « calcul des courants en triphasé », faire la somme vectorielle : IN
IN = I1 + I2 + I3 , en déduire la valeur de IN .
/5
1) Allumez l’ordinateur
2) Cliquez sur l’icône « calcul des courants en triphasé » du bureau
3) Cliquez sur montage étoile avec neutre
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SUJET
RELEVEMENT DU FACTEUR DE PUISSANCE
BEP MEL (1C)
4) Lisez la notice d’utilisation du logiciel à la page précédente
5) Appelez le professeur pour valider le diagramme vectoriel
6) Complétez la page ci-dessous
Pour cela : donnez l’échelle des courants, tracez les 3 vecteurs de courant I1 , I2 , I3 , la somme
vectorielle IN = I1 + I2 + I3 , complétez les valeurs des courants ainsi que leurs déphasages,
donnez la valeur de IN
Echelle :
___________
/7
Valeur de IN = ___________
Détails :
* Echelle :
/1
* Valeur de IN :
/1
* Tracé des 4 vecteurs : / 4
* Valeurs des courants
et déphasage :
/1
/7
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