Compte Rendu Tp Cos Phi

ateur) met en jeu deux formes d’énergie :

- L’énergie active

- L’énergie réactive

L’énergie active consommée (KWh) résulte de la puissance active P (KW) des récepteurs. Elle se transforme intégralement en puissance mécanique (travail) et en chaleur (pertes).

L’énergie réactive consommée (kvarh) sert essentiellement à l’alimentation des circuits magnétiques des machines électriques.

Elle correspond à la puissance réactive Q des récepteurs.

L’énergie apparente (KVAh) est la somme vectorielle des deux énergies précédentes. Elle correspond à la puissance apparente S (KVA) des récepteurs, somme vectorielle de P (KW) et Q (kvar).

Composantes active et réactive du courant :

A chacune des énergies active et réactive, correspond un courant.

- Le courant actif (Ia) est en phase avec la tension du réseau.

- Le courant réactif (Ir) est déphasé de 90° par rapport au courant actif, soit en retard (récepteur inductif), soit en avance (récepteur capacitif).

- Le courant apparent (It) est le courant résultant qui parcourt la ligne depuis la source jusqu’au récepteur.

Si les courants sont parfaitement sinusoïdaux, on peut utiliser la représentation de Fresnel. Ces courants se composent alors vectoriellement comme représenté ci-dessous :

[pic] [pic]

Triangle des intensité

Composantes active et réactive de la puissance :

Le diagramme ci- dessus établi pour les courants est aussi valable pour les puissances, en multipliant chacun des courants par la tension commune U.

On définit ainsi :

- La puissance apparente : S= U.I (kVA)

- La puissance active : P= U.I.cos phi (kW)

- La puissance réactive Q= U.I.sin phi (kVAR)

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Triangle des puissances

Facteur de puissance :

Le facteur de puissance est égal à :

Cos phi= P/S = Puissance active/ Puissance apparente

Si les courants et tensions sont des signaux parfaitement sinusoïdaux, le facteur de puissance est égal à cos phi.

On utilise également la variable tan phi. Dans les mêmes conditions, nous avons la relation :

Tan phi= Q/P= Puissance réactive/ Puissance active

L’objectif de la compensation d’énergie réactive est de réduire le courant appelé sur le réseau.

L’énergie réactive est fournie par des condensateurs, au plus près des charges inductives.

Sur une période de temps donnée, nous avons également :

Tan phi= Wr/Wa= Energie Reactive Consommée/ Energie Active Consommée

La circulation de l’énergie réactive a des incidences techniques et économiques importantes.

En effet, pour une même puissance active P, la figure suivante montre qu’il faut fournir d’autant plus de puissance apparente, et donc de courant, que la puissance réactive est importante.

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P : Puissance active

Q : Puissance réactive avant compensation

S : Puissance apparente avant compensation

Q’ : Puissance réactive apres compensation

S’ : Puissance apparente apres compensation

Cos f : Facteur de puissance avant compensation

Cos f’ : Facteur de puissance après compensation

Qc = Q – Q’ = P (tan f – tan f’)

Ainsi, du fait d’un courant appelé plus important, la circulation de l’énergie réactive sur les réseaux de distribution entraîne :

- Des surcharges au niveau des transformateurs

- L’échauffement des câbles d’alimentation

- Des pertes supplémentaires

- Des chutes de tension importantes.

Un mauvais Cosinus Phi :

- accroît les chutes de tension dans les câbles

- augmente les pertes par effet joule lors du transport de l'énergie électrique

- entraîne une surfacturation EDF par une surconsommation ou une pénalité

- dégrade la capacité de transport de l'énergie électrique par des câbles

- entraîne un surdimensionnement des installations neuves : câbles (section), transfo (S), etc...

- entraîne des renforcements prématurés des installations existantes

- Ne laisse pas de réserve de marche au secondaire du transformateur

Compensation de l’énergie réactive

Pour les raisons évoquées précédemment, il est nécessaire de produire l’énergie réactive au plus près possible des charges, pour éviter qu’elle ne soit appelée sur le réseau. C’est ce qu’on appelle « compensation de l’énergie réactive ».

Pour inciter à cela et éviter de sur-calibrer son réseau, le distributeur d’énergie pénalise financièrement les consommateurs d’énergie réactive au dela d’un certain seuil.

On utilise des condensateurs pour fournir l’énergie réactive aux récepteurs inductifs.

Pour réduire la puissance apparente absorbée au réseau de la valeur S2 à la valeur S1, on doit connecter une batterie de condensateurs fournissant l’énergie réactive Qc, telle que : Qc = P. ( tan phi 2- tan phi 1 ).

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Avantages et inconvénients d’une compensation globale par rapport à une compensation locale

Compensation globale :

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Intérêt :

- Ajuste le besoin réel