Comment mesurer la consommation d`énergie ?

Note d'application
Si vous n'avez encore jamais
mesuré l'énergie, prenez quelques
minutes pour comprendre en quoi
elle diffère de la tension et du
courant. Lorsque nous parlons
de l'« énergie » délivrée par les
fournisseurs d'énergie, nous nous
référons à deux notions princi-
pales : la puissance active et la
puissance apparente.
La puissance active s'exprime
en kilowatts (kW). Elle corres-
pond à la quantité d'énergie
consommée sur une seconde. Les
wattheures décrivent la quantité
totale d'énergie consommée sur
une autre période donnée, par
exemple un mois. Cette valeur
permet de connaître la quantité
d'énergie utilisée par les appareils
électriques alimentés en courant
alternatif. Les wattheures permet-
tent de mesurer le travail réel sur
le réseau, nécessaire par exemple
pour chauffer ou climatiser un
bâtiment, déplacer des objets ou
des liquides, etc.
La puissance apparente,
exprimée en kVA, correspond à la
quantité totale de tension et de
courant qu'un client demande à son
fournisseur, que cette énergie soit
utilisée efficacement ou non, ou
qu'elle ne soit pas utilisée du tout.
Comment mesurer
la consommation
d'énergie ?
Commençons les mesures.
Utilisez un multimètre numérique
équipé d'une sonde de courant
pour mesurer la tension, puis le
courant, et multipliez ces deux
valeurs pour obtenir la puissance
apparente (en kilo-volt-ampères
ou kVA).
Cette opération s'applique aux
circuits monophasés simples, dans
lesquels la charge reste stable
pendant toute la durée des deux
mesures. Dans le cas d'une charge
réelle, d'autres éléments doivent
être pris en compte.
Facteur de puissance,
puissance réactive et
harmoniques
Facteur de puissance. Si le circuit
est efficace à 100 % (ce qui est
rarement le cas), alors la puis-
sance apparente est égale à la
puissance active. En réalité, la
puissance active (kW) est souvent
inférieure à la puissance appa-
rente (kVA). La différence, kW/
kVA, est le facteur de puissance
(FP). Les fournisseurs vous péna-
lisent souvent lorsque le facteur
de puissance est inférieur à 0,95.
Certains fournisseurs placent la
barre encore plus haut. N'oubliez
Face à la hausse des coûts énergétiques, de nombreu-
ses infrastructures cherchent à réduire leur consommation
d'énergie. Pourtant, la plupart n'ont jamais analysé leur
consommation mensuelle, cherché à imputer l'énergie utili-
sée à des composants opérationnels ou réduit les charges
liées à leurs installations. Tant que vous ne comprenez pas
votre consommation énergétique, il vous sera difficile de
prendre les bonnes décisions pour la réduire.
Notions clés d'énergie
En calculant la puissance active, la puissance
apparente, etc. avec un outil de qualité de l'énergie
Utilisation d'un enregistreur de qualité d'énergie Fluke 1735 pour
relever la consommation d'énergie d'un groupe frigorifique et
déterminer l'efficacité de l'équipement.

2 Fluke Corporation Comment mesurer la consommation d’énergie ?
Figure 1. Ecran relatif à l'énergie du Fluke 435. Cet écran vous permet
de faire le suivi des kWh, kVAh et kVARh accumulés.
Figure 2. Ecran relatif à la puissance du Fluke 435. Vue affichant
en temps réel tous les calculs de la puissance. Les valeurs kW, kVA,
kVAR, FP, dPF et Vrms sont indiquées pour chaque phase et pour le
total. Le symbole à droite de kVAR indique si la charge est inductive
ou capacitive.
pas : un facteur de puissance
faible est un mauvais point ; un
facteur de puissance élevé est un
bon point.
La majorité des sites industriels
et commerciaux a recours à une
distribution triphasée et utilise
l'énergie à des fins diverses :
chauffer les locaux, faire fonction-
ner des moteurs et des variateurs
de vitesse triphasés ou gérer des
charges monophasées, telles que
l'éclairage et les ordinateurs. Les
trois phases rendent plus difficile
la mesure de la puissance et de la
consommation d'énergie, surtout
si vous envisagez d'améliorer
votre efficacité énergétique pour
réduire votre consommation.
La puissance réactive, expri-
mée en voltampères réactifs
(VAR), est un type de courant
particulier présent sur votre
système de distribution électri-
que, qui ne produit aucun travail
réel. C'est elle qui différencie
la puissance active de la puis-
sance apparente. Elle contribue
donc à faire baisser le facteur de
puissance. Elle est généralement
causée par l'inductance moteur
et augmente lorsque les moteurs
en question ne fonctionnent
pas à pleine charge. Un moteur
à vitesse constante entraînant
un gros ventilateur de circula-
tion d'air est un exemple où des
amortisseurs mécaniques sont
utilisés pour réguler le débit d'air,
ce qui rend le ventilateur moins
efficace. Ceci réduit également la
charge du moteur d'entraînement
et augmente la puissance réactive
dans le système d'alimentation
électrique.
De nombreuses infrastructures
décident de remplacer l'entraî-
nement direct du moteur par un
variateur de vitesse, afin d'op-
timiser le fonctionnement et la
rapidité du moteur. Cette amélio-
ration permet d'utiliser l'énergie
plus efficacement dans le ventila-
teur et le moteur, et d'augmenter
le facteur de puissance.
Les courants harmoniques
présents dans le système d'ali-
mentation sont produits par les
circuits redresseurs en entrée des
variateurs de vitesse, ordinateurs
et autres appareils électroniques.
Les harmoniques réduisent égale-
ment le facteur de puissance.
Comment mesurer la
puissance
Pour mesurer la puissance active,
vous avez besoin d'un appareil
capable de mesurer simultanément
la tension, le courant et toutes les
valeurs mentionnées ci-dessus,
sur une période d'une seconde. Un
multimètre numérique n'est pas
adapté. La solution est un outil de
qualité de l'énergie.
Configuration des intervalles d'enregistrement.

3 Fluke Corporation Comment mesurer la consommation d’énergie ?
Selon la marque et le modèle
que vous choisissez, vous pouvez
tester les configurations mono-
phasées, à phase auxiliaire
ou triphasées (3 ou 4 fils), et
mesurer ou enregistrer les valeurs
suivantes : V, A, W, VA, VAR,
FP et les harmoniques. Certains
modèles permettent d'enregistrer
les mesures sur la durée pour
connaître les relevés utilisés par
le fournisseur en kWh, kVAh et
kVARh (voir Figures 1 et 2).
Ces outils permettent de
contourner tous les problèmes
mentionnés ci-dessus. Ils permet-
tent de mesurer la consommation
d'énergie avec précision, en fonc-
tion des mesures instantanées de
Figure 4. Vue relative à la puissance sous Power Log. Cette vue représente un graphique de la
charge sur 30 jours. Les valeurs kW et kVAR sont indiquées pour chaque phase et pour le total.
A partir de cet écran, il est possible d'identifier les valeurs maximales, l'heure à laquelle elles
se produisent et leur durée.
Figure 3. Vue relative à l'énergie sous Power Log. Ce graphique d'étude de charge sur 30 jours
permet de visualiser les valeurs kWh et kVARh pour chaque phase et pour le total. Il est possible
de sélectionner une période de moyenne correspondant à la période de facturation utilisée par le
fournisseur d'énergie (généralement 15 minutes).
la tension et du courant prises sur
la durée.
Planification
Voici la dernière complication.
Vous pouvez uniquement mesurer
la puissance en tant que travail
réel que votre système électrique
délivre à vos charges, et cela
prend du temps. Vous pouvez
faire une estimation de votre
consommation d'énergie en l'ob-
servant sur une courte période.
En effectuant un simple calcul
mathématique avec ces informa-
tions, vous pouvez estimer votre
consommation d'énergie à long
terme.
Exemple : une ampoule de
100 watts qui fonctionne pen-
dant une heure consomme
100 wattheures. Sur une année,
cette même ampoule consomme
100 x 24 x 365 = 864 000 watt-
heures ou 864 kWh.
Les choses se compliquent un
peu avec les moteurs, les varia-
teurs de vitesse et les ordinateurs.
Toutefois, si vous mesurez leur
consommation sur une heure,
puis que vous appliquez quelques
hypothèses aux résultats, vous
obtiendrez une estimation de leur
consommation sur un mois ou
une année, à condition que votre
utilisation reste la même. L'autre
option consiste à mener une étude
de charge sur 30 jours avec un
enregistreur de qualité d'énergie.
Vous obtiendrez ainsi les résultats
des Figures 3 et 4 et aurez une
vision globale de votre consom-
mation d'énergie dans le temps.
Mise en route
Vous êtes prêt à mesurer la
puissance ? Avec votre outil de
qualité de l'énergie, connectez vos
sondes de tension et de courant
à vos phases et commencez votre
surveillance. Contrôlez la puis-
sance active (kW), la puissance
apparente (kVA) et le facteur
de puissance qui en résulte. Un
facteur de puissance élevé est
un bon point. Vérifiez ensuite
les éléments perturbateurs : la
puissance réactive et les harmo-
niques. Si ces deux valeurs sont
basses, cela signifie que votre
alimentation est bonne et que
votre consommation est efficace.
En termes de consommation
d'énergie, la puissance active
(kW) et la puissance apparente
(KVA) sont les valeurs à comparer
sur la durée, à mesure que vous
apportez des modifications à votre
installation pour réduire votre
consommation.

4 Fluke Corporation Comment mesurer la consommation d’énergie ?
Si vous souhaitez
vraiment économiser
de l'argent…
Vous pouvez utiliser votre mul-
timètre pour mesurer la tension
et le courant, faire vos calculs
et baser votre analyse sur ces
données. Cependant, pour réduire
votre consommation d'énergie,
la précision de vos mesures fait
la différence. Si vos calculs sont
inexacts car ils ne tiennent pas
compte des interférences dans
votre système, vous ne saurez
jamais combien vous consommez
exactement ou quels sont les
résultats de vos efforts de réduc-
tion. Même un outil de qualité de
l'énergie d'entrée de gamme est
intéressant, car il permet d'obte-
nir des valeurs précises et de les
contrôler sur la durée.
Fluke France S.A.S.
Paris Nord II
69, rue de la Belle Etoile-Bât.D
B.P. 50236 Roissy en France
95956 ROISSY CDG CEDEX
Téléphone : (01) 48 17 37 37
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Web : www.fluke.fr
N.V. Fluke Belgium S.A.
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Télécopie : 02/40 22 101
E-mail : [email protected]
Web : www.fluke.be
Fluke (Switzerland) GmbH
Industrial Division
Grindelstrasse 5
8304 Wallisellen
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Télécopie : 044 580 75 01
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Web : www.fluke.ch
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