ETUDE SUR LES MOTEURS A INDUCTION DE 30HP ET 575V

Etude sur un moteur à induction de 30 HP et 575 V
Analyse sur les économies d’énergie
Micro Genesis
1er - 2 Novembre 2010
En collaboration avec: John A. Guidotti, Ing. (Micro Genesis)
Rapport préparé par:
Hamadache Mohamed, M. Ing. Électrique (Power Quebec)
Manjit Mand, M. Ing. Électrique (Power Quebec)
Préface:
Power Québec a mandaté John A. Guidotti de Micro Genesis, en collaboration avec Mohamed
Hamadache, M Ing. et Manjit Mand, M. Ing. Électrique de Power Québec afin d’effectuer une
observation de la consommation d’énergie d’un moteur à induction de 30 HP à Montréal, Canada.
L’objectif est d’une part, de réduire le flux de puissance réactive et les pertes fer dans les enroulements
du moteur et d’autre part d’améliorer le facteur de puissance pour réduire la surfacturation en
électricité. Cela est réalisable par l’installation d’une unité d’optimisation le plus proche possible de la
charge.
Objectif:
L'objectif du projet est d’observer la consommation d'énergie de deux circuits distincts pendant 12
heures. La première étape de l’analyse a été effectuée sur un circuit opérant dans des conditions
normales. La deuxième étape, quant à elle, a été menée sur un circuit sur lequel l’unité d’amélioration
du facteur de puissance de Power Québec a été installée. Nous avons mesuré l'intensité du courant et
observé l’utilisation énergétique faite par la charge dans les deux phases afin d’examiner la
consommation d’énergie des deux circuits et les économies potentielles réalisées.
Première analyse :
La première étape de l’analyse - sans l’unité d’optimisation - a été effectuée le lundi 1er novembre 2010
de 10h a 22h.
Type de l’unité
L’analyse a été menée sur un moteur à induction triphasé de 30HP et 575V, fonctionnant 24h/7. Un
multimètre mesurant le courant, la puissance et les harmoniques a été connecté au circuit. Nous avons
mesuré une tension de 332 volts entre la phase et le neutre, et une tension de 575 volts entre deux
phases. L’ampérage initial enregistré par phase était de 30.14, 30.20 et 30.05.
Détail du circuit :
Statistiquement, la variation de la tension entre lignes du bus se situe entre 573 et 575 volts. De la
même manière, des différences de courant dans les trois phases ont été mesurées, et peuvent être
résumées comme suit :
Tension initiale/ Phase
L-N/L-L
Ampérage initial /Phase
Facteur de Puissance Initial
/Phase
V1 = 332 / 575V
I1 = 30.14A
0.81 Lagging (en retard)
V1 = 333 / 576V
I2 = 30.20A
0.81 Lagging (en retard)
V1 = 332 / 575V
I3 = 30.05A
0.81 Lagging (en retard)
Consommation d’energie
Le graphique ci-dessous illustre la demande d’énergie en terme de Puissance = voltage * courant *
facteur de puissance. Il montre le pic de l’amplitude du voltage et du courant. À partir des précédents
graphiques, on peut trouver le facteur de puissance de la charge pour déduire la puissance utilisée par la
charge.
Voltage initial = 575V (Moyenne)
Courant initial = 30.13 A (Moyenne)
Facteur de puissance initial = 0.81 Lagging (en retard)
Puissance absorbée par la charge = 575 * 30.13 * 0.81 = 14,033.04Watts = 14.03kW
Deuxième analyse (Optimisée)
La deuxième étape de l’observation de la puissance a été effectuée le mardi 2 novembre 2010, de 10h a
22h.
Nous avons installé l’unité d’amélioration du facteur de puissance sur le moteur de 30HP. Les
graphiques suivants de la charge ont été enregistrés. Nous avons mesuré une tension de 332 volts entre
la phase et le neutre, et une tension de 575 volts entre deux phases. L’ampérage initial enregistré par
phase était de 30.14, 30.20 et 30.05.
Après avoir installé l’unité d’amélioration du facteur de puissance de Power Québec, nous avons relevé
les valeurs suivantes:
Voltage Initial Phase
L-N/L-L
Amperage optimisé/Phase
Facteur de Puissance Optimisé
/Phase
V1 = 332/ 575V
I1 = 23.81A
0.95 Lagging (en retard)
V1 = 333 / 576V
I2 = 23.14A
0.95 Lagging (en retard)
V1 = 333 / 576V
I3 = 23.21A
0.95 Lagging (en retard)
Consommation optimisée de l’énergie
Voltage final = 576V (Moyenne)
Courant optimisé = 23.38A (Moyenne)
Facteur de puissance optimisé = 0.95 Lagging (en retard)
Puissance absorbée par la charge = 576 * 23.38 * 0.95
= 12,797.53Watts
= 12.797kW
Comparaison en termes d’énergie
Étant donné que le moteur était fonctionnel 24h sur 24h et 7 jours sur 7, on a pris 30 jours comme
référence (30 * 24), soit 720 heures pour calculer les économies en kW (Kilowatt), kWh (kilowatt par
heure) tout en tenant compte de la surfacturation en électricité due au faible facteur de puissance.
Économies en kW
kW non optimisés utilisés par la charge = 14,033 Watts
kW optimisés utilisés par la charge
= 12,797 Watts
Différence
= 1,236 Watts/Month
Économies en kWH
kWh non optimisés utilisés par la charge = 14,033*720 = 10,103kWH
kWh optimisés utilisés par la charge
Différence
= 12,797*720= 9,213 kWH
= 890 kWh/mois
Économie d’énergie totale par mois
Total des économies = kW + kWh + surfacturation due au faible facteur de puissance
= 1.236 kW+ 890 kWh + surfacturation due au faible facteur de puissance
Tarif Hydro-Québec G-9
Coût par kW = 9.45$/kW
Coût par kWh = 0.0912$/kWh
Économie d’argent = 9.45 *1.236 + 890 *0.0912 + 10$ (surfacturation moyenne)
= 11.68+81.168 + 10
= 102.84$/mois