Par Jacques BOURBON

Évaluation d’une intensité absorbée

Préface

Chaque récepteur pour une puissance donnée, absorbe un courant électrique

(Ib) qui va influencer le choix de la section et la protection de la canalisation

qui alimente ce ou ces récepteurs .

Il est donc nécessaire pour évaluer cette intensité de connaître le

fonctionnement du récepteur.

La puissance électrique est la mesure qui détermine la quantité de travail fournie pendant un laps de temps donné.

On identifie la puissance par la lettre P et les unités de mesure généralement utilisées sont le watt (W) ou kilowatt (kW) dans le système international.

Pour calculer l’intensité a partir de la puissance et de la tension ont utilise larelation suivante:

Watt (James) (Greenock, 1736 ­ Heathfield, 1819), ingénieur et mécanicien écossais. Il apporta

des perfectionnements décisifs à la machine à vapeur, en l’équipant notamment. d’un

condenseur (1765), puis inventa le régulateur à boules (régulateur de Watt) et le chauffage à la

vapeur.

UPI

La puissance électrique

Pour les puissances mécaniques, parfois on utilise encore une ancienne unité

appelée le cheval vapeur (cv) ,pour la conversion on à 736. W pour un cheval

vapeur.

1 cheval =736 Watt

Le triphasé

360

0°

stator

rotor

Se dit d’un système de trois grandeurs sinusoïdales (courant ou tension) de

même fréquence et déphasées l’une par rapport à l’autre de 120°

(Une distribution triphasée comprend trois conducteurs de phase)

Le point commun des trois phases est appelé neutre est il est relié à la terre

La tension V entre une des trois phases et le neutre ou la terre est de 230.V

la tension U entre chaque phases est de 400.V

2

3)30( Cos

732,13

3.VU

1203

360

90° 180° 270° 360°0°

t

+ Umax

- Umax

V=230.V

30°

L1

L2

L3

Les tensions en triphasé

Phase 1

Phase 2

Phase 3

Neutre

Tension normalisée contractuelle

Avant 1986 : 220 Volts monophasé et 380 Volts triphasé

depuis 1996 : 230 Volts monophasé et 400 Volts triphasé.

230.V230.V230.V400.V400.V400.V

Les couleurs EDF ( Vert, jaune, brun) ne sont plus

normalisées, mais encore utilisées parfois

Soit une une puissance de 1.kW en triphasé 400.V ont calcule par la relation

suivante:

3.UPI

Donc P x 1,44 = Ib (P en kW) en

triphasé 400.V

8 en monophasé 127V 4,35 en monophasé 230V

2,5 en triphasé 230V 1,44 en triphasé 400V

Dans les installations industrielles on équilibre souvent en triphasé plusieurs récepteurs

monophasés du même circuit.

Conversion des puissances en intensité

Résultat=1,44.A

Ce déphasage de l'intensité par rapport à la tension est appelé:

Le facteur de puissance.

Déphasage courant / tension

Dans un circuit purement

résistif,(lampe à incandescence,

chauffage) le courant varie en

même temps que la tension, on dit

que I et U sont en phase.

Mais pour un circuit inductif

(moteur, transformateur) le

courant ne varie pas en

même temps que la tension,

il est en retard sur la

tension.

Puissance réactive

Q=UxIxSin()

Puissance réel

P=UxIxCos()

Puissance apparente

S=UxI

Les expressions de puissances

PUISSANCE RÉELLE

Péniche

Chemin de halageCheval de trait

PUISSANCE APPARENTE

PUISSANCE

RÉACTIVEGouvernail

Le cheval tire la péniche qui pour éviter de taper dans la rive émet une force

réactive à l'aide de son gouvernail.

En électricité, le déphasage d’un angle () de l’intensité sur la tension fait

apparaître aussi trois puissances:

P=La puissance active en kW

Q=La puissance réactive en kVAR

S=La puissance apparente en kVA

22 QPS

Influence du Cos

Pour illustrer l’influence du Cos sur l'intensité absorbée Ib, on calculera avec

différentes valeurs de facteur de puissance pour un récepteur de 1 kW sous

400 volts en triphasé.

Ib

cos

)(.3. CosU

PIb

1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4

Conclusion, Si le cos est faible, le courant absorbé (Ib) sera plus important.

l'EDF pénalise les installations qui ont un cos < 0,925, et pour l'utilisateur, la

nécessité d’augmenté la sections des lignes.

Facteur de puissance des principaux récepteurs

Les récepteurs consommant le plus

d'énergie réactive sont :

- les moteurs à faible charge

- les machines à souder

- les fours à arc et induction

- les redresseurs de puissance

Améliorer le facteur de puissance

Pour améliorer le facteur de puissance d'une installation électrique, il faut

produire une part plus ou moins importante d'énergie réactive avec des

condensateurs.

Ce récepteur à la propriété lorsqu'il est soumis à une tension sinusoïdale de

déphaser son intensité, donc sa puissance (réactive capacitive), de 90° en

avant sur la tension.

Le condensateur est un récepteur constitué de deux parties conductrices

(électrodes) séparées par un isolant.

Sur un schéma électrique, Il est représenté par le symbole suivant:

Le facteur de puissanceLe facteur de puissance autrement dit le cos d'un appareil électrique est égal au rapport de la puissance active P (kw) sur la puissance apparente S (kVA) et peut varier de 0 à 1.

S

P)cos(

Cette information est parfois indiqué sur la plaque signalétique, exemple:

les moteurs.

La puissance assignée d'un moteur est la puissance mécanique disponible sur

l'arbre, il en résulte que la puissance d'alimentation d'un moteur est toujours

supérieure à sa puissance assignée.

Pa>Pu

Le rendement d’une machine est le rapport entre la puissance utile mécanique

(Pu) et la puissance absorbée électrique (Pa)

PaPu

Le rendement varie donc avec la puissance mécanique et les pertes, la relation

entre le rendement et la puissance mécanique est généralement donnée par un

graphique et exprimé en %

Le rendement

PuPa

cos1

a

Les valeurs ci-dessous,

extraites du tableau

UTE C 15-105 sont des

valeurs moyennes

pouvant être utilisées en

l’absence de données

plus précises.

Elles sont calculées par

la relation suivante:

facteur de puissance et du rendement (a)

Méthode simplifié

)cos(...3 U

PnIabs

44,1..aPnIabs

Pour un moteur de 5,5 kW avec un Cos de 0,83 et un rendement de 0,80

branché en triphasé 400.V , ont utilise la relation suivante:

Le guide de UTE C 15-105 permet de simplifié le calcul par la relation suivante:

Résultat=11,95 A

Résultat=11,92 A

Attention ! Pn en kW

Utilisation du tableau dans le catalogue

Pour un moteur de 5,5 kW branché en triphasé 400.V , le tableau indique le

résultat suivant 12.A:

Il existe un tableau dans le catalogue Merlin Gerin page K37 qui donne la

valeur de l’intensité absorbée à partir d’une puissance et d’une tension en

triphasé :

Le régime de fonctionnement normal d'un récepteur peut être tel que sa

puissance utilisée soit inférieure à sa puissance nominale installée, d'où la

notion de facteur d'utilisation.

Le facteur d'utilisation s'applique individuellement à chaque récepteur.

Ceci se vérifie pour des récepteurs à moteur susceptibles de fonctionner en

dessous de leur pleine charge.

Le facteur d'utilisation (ku)

Dans une installation industrielle, ce facteur peut-être estimé en moyenne à

0,75 pour les moteurs.

Pour l'éclairage et le chauffage, il sera toujours égal à 1.

Réévaluation d’une puissance

Quelle sera la l’intensité absorbée d’un tour de 5,5 kW avec un cos de 0,83

et un rendement de 0,80 alimenté en triphasé 400.V

•Puissance nominal : 5,5 kW

•Coefficient a : 1/(0,83 x 0,80)= 1,506

ou 1,5 selon le guide UTE C 15-105

•Coefficient d’utilisation : 0,75 pour une

installation industrielle par défaut.

8,91.A=5,5.kW x 1,5 x 0,75 x 1,44

•Coefficient de conversion pour du

triphasé 400.V=1,44

Groupement de circuits

Dans le cas d’un regroupement de plusieurs circuits (départs) dans un coffret

ou une armoire, il y a lieu d’appliquer sur l’ensemble des circuits d’autres

coefficients supplémentaires.

Le coefficients de simultanéité (KS)

Le coefficient d’extension (Ke)

facteur de simultanéité

Dans une installation électrique, certains appareils ne fonctionnent pas toujours

en même temps, on utilise dans ce cas la un facteur de simultanéité Ks qui

minore la puissance, il est utilisé pour un ensemble de récepteurs.

Exemple:

Dans un petit atelier comprenant, une perceuse de 2.kW sur colonne, un tour de 18.kW, une scie a ruban de 3 kW et un éclairage de 3kW, soit 4 départs.

L’exploitation de cette atelier ne permet pas l’utilisation simultané des machines, en revanche il est nécessaire d’utiliser l’éclairage en permanence.

Perceuse sur

colonne 2.kWScie à ruban 3.kWTour 18.kW

Eclairage 3.kW

2.kW+

18.kW+

3.kW

3.kW+

= 26.kW

18.kW+

3.kW

= 21.kW

Soit un Ks=0,8

KS pour les armoires de distribution

Facteur de simultanéité pour les armoires de distribution

La norme NF C 63-410 (ensembles d'appareillage à basse tension)

comporte un tableau .

Il s'applique à une armoire de distribution regroupant plusieurs circuits quand

les indications relatives aux conditions de charge ne sont pas indiquées.

Pour les circuits de prises de courant, le facteur de

simultanéité varie entre 0,1 à 0,2

et 1 pour l’éclairage et le chauffage.

Le facteur tenant compte des prévisions d’extensions Ke est égal à 1, mais

pour les installations industrielles on prend généralement 1,2

Rarement utilisé sur des circuit terminaux, mais plutôt sur un ensemble de plusieurs

départs comme un coffret ou une armoire électrique.

Facteur des prévisions d ’extension (Ke)

Désignation Puissance

nominal en Kw

Coefficient (a )

en fonction du

rendement et du

Cos

Coefficient

d'utilisation Ku

Coefficient de

conversion de

puissance en

intensité

Intensité

absorbée

(Ib)

Tour

Application pour un ensemble de récepteurs

dans un coffret

5,5 kVA 1,5 0,75 1,44 8.91 A

Perceuse 2 kVA 2 0,75 1,44 4,32 A

8 PC 2P+T10/16 3,6 kVA 1 1 4,35 16 A

Four 45 kVA 1 1 64,8 A1,44

30 fluos de 58.W 1,7 kVA 1,40 1 1,44 3,42.A

Somme des

intensités dans le

tableau

divisionnaire

Coefficient de

Simultanéité Ks

Coefficient

d'extension

Intensité

absorbée Ib

pour le tableau

divisionnaire

97,45 A 0,8 1,2 93,55 A

Au niveau du coffret

Choix du calibre de la protection

6,10,16,20,25,32,40,50,63,80,100,120,………..

Exemple:

Ib=55.A, choisir le calibre In de 63.A

Le calcul de l’intensité absorbée Ib va permettre de choisir le calibre de la

protection In ou Ir et la section de la canalisation.

InIb

Les coefficients influent sur le fonctionnement et l’aspect économique de

l’installation.

JB 2007

FIN

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