PUISSANCE ELECTRIQUE ( UNITE SPECIFIQUE E3 ).

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1 PUISSANCE ELECTRIQUE ( UNITE SPECIFIQUE E3 )

2 OBJECTIFS : - exploiter la plaque signalétique d’un appareil électrique ou les informations d’un document technique. - calculer les puissances active, réactive et apparente d’un appareil électrique. - déterminer son facteur de puissance. - mesurer une puissance électrique à l’aide d’un wattmètre. Dans ce chapitre, nous allons apprendre à calculer la puissance électrique d’un appareil selon le régime : courant continu, courant alternatif monophasé, courant alternatif triphasé.

3 PUISSANCE ELECTRIQUE I. BILAN DES PUISSANCES Activité 1 Définitions
II. PUISSANCE EN COURANT CONTINU Activité 2 Puissance absorbée par un récepteur Puissance thermique et effet Joule Bilan des puissances Application

4 PUISSANCE ELECTRIQUE III. PUISSANCE EN REGIME ALTERNATIF MONOPHASE
Activité 3 Puissance apparente Puissance active Puissance réactive Le triangle des puissances IV. PUISSANCE EN REGIME SINUSOÏDAL TRIPHASE Montage étoile équilibré Montage triangle équilibré Comparaison des puissances consommées

5 ACTIVITE 1 Quelle puissance restitue le micro-ondes ?
Le micro-ondes restitue une puissance de 750 W. A quoi correspond-t-elle ? La puissance restituée correspond à la puissance utile, elle est restituée sous forme électromagnétique.

6 ACTIVITE 1 Quelle puissance absorbe le micro-ondes ?
Le micro-ondes absorbe une puissance de W. A quoi correspond-t-elle ? La puissance absorbée est la puissance consommée par l’appareil.

7 DEFINITIONS Toute transformation d’énergie s’effectue grâce à un convertisseur qui transforme une forme d’énergie en une autre. Exemple: Un moteur est un convertisseur qui transforme l’énergie électrique en énergie mécanique.

8 DEFINITIONS PUISSANCE ABSORBEE :
Pa est la puissance consommée par un convertisseur d’énergie. PUISSANCE UTILE : Pu est la puissance restituée sous une autre forme. PUISSANCE PERDUE : PP est la différence entre la puissance absorbée et la puissance utile. PP = Pa - Pu

9 DEFINITIONS RENDEMENT :
C’est le rapport de la puissance utile à la puissance réelle absorbée. On le note η. Il est sans unité. Exemple : Le rendement du micro-ondes est : η = 0,625 Le rendement du micro-ondes est de 62,5 %

10 ACTIVITE 2

11 PUISSANCE ABSORBEE PAR UN RECEPTEUR
La puissance électrique P (en watt) absorbée par un récepteur soumis à une tension continue U (en volt) et traversé par un courant d’intensité I (en ampère) est donnée par la relation : P = U.I Remarque: La puissance électrique fournie par un générateur est donnée par la même relation.

12 PUISSANCE THERMIQUE ET EFFET JOULE
Tout conducteur parcouru par un courant est le siège d’un dégagement de chaleur : C’EST L’EFFET JOULE La puissance électrique transformée en puissance thermique par effet joule est donnée par la relation : P = RI² R est la résistance du conducteur exprimée en ohm.

13 BILAN DES PUISSANCES Pa Pj 100 % CAS D’UN CONDUCTEUR OHMIQUE :
La puissance électrique absorbée est entièrement transformée en puissance thermique par effet Joule. Pa Pj Conducteur ohmique Pa = UI, Pj = RI², Pa= Pj 100 % Le rendement d’un conducteur ohmique est égal à :

14 BILAN DES PUISSANCES Pu = U.I CAS D’UN GENERATEUR :
Déterminons la puissance absorbée par le générateur (on néglige les pertes mécaniques et magnétiques). Le principe de conservation des puissances permet d’écrire la relation : Pa = Pu + Pj Soit Pa = UI + rI² = (U + rI)xI

15 BILAN DES PUISSANCES CAS D’UN GENERATEUR :
L’expression U + rI est appelée force électromotrice et notée E. Pa = E.I Rendement : Le rendement du générateur est : Pa Pu Générateur Pj

16 BILAN DES PUISSANCES Pa = U.I CAS D’UN MOTEUR :
Déterminons la puissance utile du récepteur : Pu = Pa - Pj Soit Pu = UI - rI² = (U - rI)xI L’expression U - rI est appelée force contre-électromotrice et notée E’. Pu = E’.I Pa Pu Récepteur Pj

17 BILAN DES PUISSANCES CAS D’UN MOTEUR : Rendement :
Le rendement du récepteur est :

18 APPLICATION A FAIRE : exercices 1, 2 et 11

19 ACTIVITE 3

20 PUISSANCE APPARENTE En régime sinusoïdal, le produit UI ne mesure pas toujours la puissance réelle absorbée par une installation. On définit une nouvelle grandeur : LA PUISSANCE APPARENTE Elle s’exprime en voltampère (VA) Elle est donnée par la relation : S = U.I

21 PUISSANCE ACTIVE C’est la puissance absorbée par un récepteur soumis à une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace U et traversé par un courant d’intensité efficace I : Elle est donnée par la relation : cos φ est appelé facteur de puissance

22 PUISSANCE REACTIVE Elle est donnée par la relation : Elle s’exprime en
voltampère réactif (VAR) Si le circuit est inductif Q > 0 Si le circuit est capacitif Q < 0

23 LE TRIANGLE DES PUISSANCES
On peut déduire du schéma les relations suivantes : P Q S φ

24 APPLICATION A FAIRE : exercices 3, 5, 8 et 12

25 MONTAGE ETOILE EQUILIBRE
Rappel : - Chaque dipôle est soumis à la même tension simple V = V1 = V2 = V3 - Chaque dipôle est parcouru par le même courant de ligne d’intensité I = I1 = I2 = I3. On a également In = 0. La puissance active absorbée par chaque dipôle est donnée par la relation :

26 MONTAGE ETOILE EQUILIBRE
La puissance active Pétoile absorbée par l’installation est la somme des puissances absorbées par les trois dipôles identiques ; elle est donnée par la relation : Or d’où Ce qui donne

27 MONTAGE ETOILE EQUILIBRE
La puissance réactive absorbée par l’installation est donnée par la relation : Ce qui donne La puissance apparente est donnée par la relation :

28 MONTAGE TRIANGLE EQUILIBRE
Rappel : Chaque dipôle est soumis à une tension composée U = U12 = U23 = U31 - Chaque dipôle est parcouru par un courant de même intensité J = J12 = J23 = J31 . avec : La puissance active absorbée par chaque dipôle est donnée par la relation :

29 MONTAGE TRIANGLE EQUILIBRE
La puissance active Ptriangle absorbée par l’installation est donnée par la relation : Or d’où Ce qui donne

30 MONTAGE TRIANGLE EQUILIBRE
La puissance réactive absorbée par l’installation est donnée par la relation : Ce qui donne La puissance apparente est donnée par la relation :

31 COMPARAISON DES PUISSANCES CONSOMMEES DANS LES MONTAGES
ETOILE ET TRIANGLE La tension U étant fixée, la puissance active absorbée par le montage est trois fois plus importante dans le cas du montage triangle équilibré que dans le cas du montage étoile équilibré. Itriangle = 3 Iétoile

32 APPLICATION A FAIRE : exercices 4 et 10

33 ESSENTIEL EN COURANT CONTINU : - puissance électrique :
- effet Joule : EN REGIME MONOPHASE : - puissance active : - puissance apparente : - puissance réactive : RENDEMENT :

34 ESSENTIEL EN REGIME TRIPHASE : - puissance active :
- puissance apparente : - puissance réactive : P Q S φ TRIANGLE DES PUISSANCES :