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Terminale BAC PRO ELEEC Terminale BAC PRO ELEEC

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Activité n°5 : bilan des puissances en monophasé

A partir du triangle des puissances donner la puissance active totale P0 et la puissance réactive totale Q0. P = 25150 W. Q = 22191 VAr. A partir du triangle 



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AMELIORATION COS. Page N°. 26. Page 17. Pour obtenir des puissances plus importantes qu'en monophasé on fait appel au courant alternatif triphasé distribué par 



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Les puissances en alternatif monophasé - Electrotoile

Le triangle des puissances (P Q S) : La puissance apparente correspond à la somme vectorielle des deux puissances active et réactive Les trois vecteurs 

  • Comment calculer la puissance en monophasé ?

    On utilise alors la formule S=?(P²+Q²), où S est la puissance active et Q la puissance réactive. Le schéma sous forme de triangle permet de comprendre cette relation : c'est l'application du théorème de Pythagore.
  • Comment faire un triangle de puissance ?

    Le calcul est très simple puisqu'il suffit de faire la multiplication entre la tension (en volt) et l'intensité du courant (en Ampère) fournies. Pour une tension de 230 V et d'intensité de courant de 40 Ampères. La puissance est de 230 V x 40 A qui donne un résultat de 9 200 VA ou 9.2 KVA.
  • Comment calculer la puissance d'une installation électrique PDF ?

    Le compteur monophasé peut supporter une puissance allant jusqu'à 15 kVA. A partir de 18 kVA, il est obligatoire de passer à un compteur triphasé. Cela étant, si les besoins de votre entreprise n'excédaient pas 15 kVA, vous pouvez tout de même opter pour du triphasé.

UNIVERSITÉ DEMONTPELLIER

ANNÉE UNIVERSITAIRE2019-2020Énergie Électrique

HMEF104 - MEEF 2nd degré

Kenneth MAUSSANG

Version du 26 novembre 2019

HMEF104 - Énergie électrique -

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2019-2020Version du 26 novembre 20192Kenneth MAUSSANG

I.

1. Énergie et puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 I.

1.1. Puissance instantanée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 I.

1.2. Puissance active P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 I.

1.3. Cas d"un dipôle électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 I.

2. Valeurs moyennes; valeurs efficaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 I.

2.1. Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 I.

2.2. Valeurs efficaces et puissances actives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 I.

2.3. Notion de puissance réactive/apparente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 I.

2.4. Conséquences : le triplet(P;Q;S). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

I.

3. Puissance complexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 I.

3.1. Amplitude complexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 I.

3.2. Puissance complexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 I.

3.3. Impédance complexe et puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 I.

4. Théorème de Boucherot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 I.

4.1. Énoncé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 I.

4.2. Facteur de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13 I.

5. Puissances électriques en régime périodique non sinusoïdal . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 I.

5.1. Cas général . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 I.

5.2. Cas du régime de courant déformé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15 I.

5.3. Puissance totale d"une installation électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 I.

5.4. En l"absence de puissance déformante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 I.

5.5. En présence de puissance déformante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 I.

6. Mesure des puissances électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 I.

6.1. Mesure d"une puissance active . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 I.

6.2. Mesure d"une puissance apparente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18 I.

6.3. Mesure de la puissance réactive ou déformable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18 II.

1. Circuits magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19 II.

1.1. Magnétisme dans les milieux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19 II.

1.2. Théorème d"Ampère dans les milieux magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19 II.

1.3. Notion de circuit magnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20 II.

1.4. Réluctance et relation d"Hopkinson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21
II.

2. Transformateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22
II.

2.1. Transformateur monophasé idéal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22
II.

2.2. Adaptation d"impédance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23
II.

2.3. Transformateur monophasé réel et son modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24
II.

2.4. Détermination des pertes : méthode des pertes séparées . . . . . . . . . . . . . . . . .

24
III.

1. Différents types de convertisseurs électromécaniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27
III.

1.1. Loi de Faraday . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27
III.

1.2. Force de Laplace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27
III.

1.3. Moment magnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29
3 HMEF104 - Énergie électrique -Table des matières III.

1.4. Principes généraux des machines tournantes et génératrices . . . . . . . . . . . . . . .

29
III.

1.5. Rendements et pertes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32
III.

2. Machines à courant continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32
III.

2.1. Vocabulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32
III.

2.2. Géométrie simplifiée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32
III.

2.3. Fonctionnement en moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34
III.

2.4. Fonctionnement en générateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35
IV.

1. Structure du réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37
IV.

1.1. Schéma général . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37
IV.

1.2. Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37
IV.

1.3. Réseau français . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

38
IV.

2. Transport haute tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39
IV.

2.1. Position du problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39
IV.

2.2. Transport à THT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

2019-2020Version du 26 novembre 20194Kenneth MAUSSANG

SoitSun système au sens thermodynamique. On noteE(t)l"énergie de ce système à l"instantt. Alors, la

puissance instantanée fourniep(t)àSlors d"une transformation s"exprime selon p(t) =dEdt. (I.1)

Les échanges d"énergie avec l"extérieur induisent une variation deE(t). On adopte une convention de signe sur

les échanges,DE>0 si le systèmeS"gagne" de l"énergie",i.e. E(t)augmente. La puissancep(t)est reçu

algébriquement. L"unité SI de la puissance est le watt (W), de l"énergie le joule (J) et le tempsten secondes

(s).

P=hp(t)i. (I.2)Définition

Fig. I.1.Dipôle quelconque parcouru par un couranti(t)et une tensionu(t).

On considère un dipôle quelconque parcouru par un couranti(t)et une tensionu(t). On a alors la puissance

p(t)qui est relié aux grandeurs électriques selon p(t) =v(t)i(t). (I.3) 5

HMEF104 - Énergie électrique -I. Puissance électrique en monophaséÉnergie potentielle d"une chargeqdans un potentiel électrostatiqueV:Ep=qV. On considère le dé-

placement d"une charge élémentaire dqentreAetBpendant dt. Le travail associé est lié à la variation

d"énergie potentielle : dW=dqVBdqVA=dq(VBVA) =dqu(t). (I.4)

D"où

dE=dqu(t) =p(t)dt!p(t) =dqdtu(t). (I.5)

Ori(t) =dqdtd"où finalement

p(t) =u(t)i(t). (I.6)Démonstration On en déduit l"expression général de la puissance active

P=hu(t)i(t)i. (I.7)

On considère dans la suite des grandeurs sinusoïdales. Dans le cas général, on a u(t) =Umcoswt;(I.8) i(t) =Imcos(wtj).(I.9) U

0etI0sont les amplitudes de la tension et du courant, alors quejest le déphasage entre le courant et la

tension. h x(t)i=1T Z t+T tx(t)dt;(I.10) avectun instant quelconque. La valeur dehx(t)iest indépendante du choix det. Remarque : dans le cas des signaux périodiques, on prend la limiteT!+¥.Valeur moyenne

On considèrex(t)une grandeur physique quelconque, mais de dépendance temporelle sinusoïdale.On a les deux relations suivantes à connaître absolument

h cos(wtj)i=0;(I.11) et cos2(wtj)=12. (I.12)Propriétés fondamentales

2019-2020Version du 26 novembre 20196Kenneth MAUSSANG

HMEF104 - Énergie électrique -I. Puissance électrique en monophasé 1T Z t+T tcos(wtj)dt=1wT[sin(wtj)]t+T t;(I.13) 1wT0 B @sin(wtj+wT)|{z} sin (wtj)sin(wtj)1 C

A=0.(I.14)

cos 2a=12 (1+cos2a);(I.15) donc cos2(wtj)=12 +12 cos(2wt2j) =12 +12 hcos(2wt2j)i|{z} =0. (I.16)

D"où le résultat

cos2(wtj)=12. (I.17)

Tselon

X eff=q x(t)2. (I.18)Valeur efficace (RMS) Pour une tension sinusoïdale d"amplitudeUm,u(t) =Umcoswt, on a u(t)2=U2m cos2wt. (I.19)

Donc on obtient

U eff=Ump2. (I.20) De manière identique, on obtient le courant efficace I eff=Imp2. (I.21) On peut alors écrire courant et tension en régime sinusoïdal sous la forme u(t) =p2Ueffcoswt;(I.22) i(t) =p2Ieffcos(wtj).(I.23)

Dans le cas général, la relation entre la puissance activePet les valeurs efficaces de courantIeffet tension

U effs"exprime sous la forme suivante

P=kUeffIeff;(I.24)

oùk2[0;1]dépend du dipôle et de la forme de l"excitation.

On considère (Fig. I.2) un dipôle en régime sinusoïdal, parcouru par un couranti(t)et une tensionu(t). On

note (u(t) =p2Ueffcoswt; i(t) =p2Ieffcos(wtj).(I.25)

2019-2020Version du 26 novembre 20197Kenneth MAUSSANG

HMEF104 - Énergie électrique -I. Puissance électrique en monophaséFig. I.2.Dipôle quelconque parcouru par un couranti(t)et une tensionu(t)en régime sinusoïdal.

On a la puissance instantanée

p(t) =p2Ueffcos(wt)p2Ieffcos(wtj);(I.26) =2UeffIeffcos(wt)cos(wtj).(I.27)

Or, on a

cosacosb=12 (cos(ab)+cos(a+b));(I.28) donc p(t) =UeffIeff(cosj+cos(2wj)). (I.29)

On a deux contributions : lapuissance active Pet lapuissance fluctuante pf(t)(partie variable dans le temps

de la puissance instantanée).

P=hp(t)i=UeffIeffcosj;(I.30)

p f(t) =UeffIeffcos(2wj).(I.31) Le déphasagejjoue donc un rôle crucial dans la puissance active.

S=UeffIeff. (I.32)

L"unité de la puissance apparente est le volt-ampère (VA), à ne pas confondre avec le watt (W) même si

ces deux unités sont homogènes. En effet, la puissance apparente ne correspond pas à un travail physique

réel.Puissance apparenteSLa puissance apparente permet de calibrer l"appareillage associé au dipôle (isolation, taille des fils conducteurs,

etc...).La puissance réactive n"est définie que en régime sinusoïdal, elle est sans effet de travail physique. On

la définit symétriquement à la puissance active selon Q=UeffIeffsinj. (I.33)Puissance réactiveQ2019-2020Version du 26 novembre 20198Kenneth MAUSSANG

HMEF104 - Énergie électrique -I. Puissance électrique en monophaséL"unité de la puissance réactive est le volt-ampère réactif (VAR), à ne pas confondre avec le watt (W)

même si ces deux unités sont homogène. En effet, la puissance réactive ne correspond pas à un travail

définit le facteur de puissancekselon la relation suivant k=PS;(I.34)quotesdbs_dbs41.pdfusesText_41
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