La Puissance en Monophasé
Introduction
Ah la puissance… Mais qu'est-ce que c'est? Ce mot apparaît dans tous vos fascicules, mais que signifie-t-il?
D'après "Wikipédia" : la puissance est la quantité d'énergie par unité de temps fournie par un système à un autre. (https://fr.wikipedia.org/wiki/Puissance_%28physique%29)
Nous, en GEII, on retiendra que c'est quelque chose que l'on a besoin de mesurer (ou de calculer) afin d'éviter de cramer ou de faire exploser les charges qu'il y a sur le circuit.
Voici un exemple : Imaginons que vous ayez le circuit suivant et que vous êtes en Système Electronique:
Si je ne me trompe pas (et j'en suis sûr), les résistances que vous utilisez en électronique peuvent supporter un 1/4 Watt.
Donc, si votre circuit fournit plus d'1/4 Watt à votre résistance, elle grille.
C'est simple, non? Mais ce serait trop facile de s' arrêter là.
En effet, nous nous intéresserons à 3 Puissances :
La puissance active, la puissance réactive ainsi que la puissance apparente.
La puissance, c'est comme la bière
En fait, la puissance c'est un peu comme la bière (si si je vous l'assure).
Prenons la chope ci-contre : Le contenu représente la puissance apparente. La "vraie bière", le liquide jaune, représente la puissance active. Quant à la mousse , elle représente la puissance réactive.
Quand on prend une bière, on n'aime pas trop quand il y a beaucoup de mousse. Et bien c'est la même chose en électricité : on n'aime pas trop avoir de la puissance réactive.
Et cela va plus loin. Imaginons un indice de qualité qui mesure la proportion de "vraie bière" par rapport à ce que contient la chope (bière + mousse). Plus il est grand (donc plus il y a de "vraie bière"), plus on sera content. Et bien on retrouve aussi cet indice en électricité : c'est le facteur de puissance (cos(φ)).
Voilà vous savez tout.
Enfin presque… Ce serait trop beau s'il n'y avait pas de formules.
Quelques formules
Avant tout, retenez bien cette phrase : tous les calculs que vous ferez dans cette partie d'ENERGIE ne se feront qu'avec les VALEURS EFFICACES des courants et des tensions. Donc pas de valeurs moyennes, ni de valeurs max, etc.
-
Je commence avec la puissance apparente : S = V x I où V représente la chute de tension aux bornes de la charge, I représente le courant qui la traverse. Elle s'exprime en Volt-Ampère (VA).
-
La puissance active : P = V x I x cos(φ). V représente toujours la chute de tension aux bornes de la charge et I représente toujours le courant qui la traverse. Pour cos(), je vous invite à lire la remarque qui va suivre. La puissance active s'exprime en Watts (W).
-
Enfin, la puissance réactive : Q = V x I x sin(φ). Pour V et I, je ne me répète plus, je pense que vous avez compris. La puissance réactive s'exprime en Var. Pour sin(φ), je vous invite à lire la remarque qui va suivre.
Le facteur de puissance : cos(φ)
Le facteur de puissance vaut cos(φ). cos(φ) et NON φ. J'insiste sur ce point, c'est une erreur fréquemment commise. Mais comment le calcule-t-on?
Eh bien on commence par calculer φ = déphasage (courant/tension). Retournez voir le premier chapitre si vous ne vous rappelez plus comment on fait.
Puis on calcule le cosinus du résultat que l'on a trouvé. Attention, pensez bien à configurer votre calculatrice (en radian) lorsque vous faites le calcul.
Donc faites attention à la puissance réactive, quand on s'intéresse au sin(φ) ou sin(arccos(cos(φ))), c'est le sinus du déphasage (courant/tension). Surtout pas sin (cos(φ)).
Encore un petit paragraphe sur ce facteur de puissance : il est toujours compris entre 0 et 1, donc si jamais votre résultat n'est pas dans cet intervalle, pensez à revérifier vos calculs.
Plus le facteur de puissance est proche de 1, plus il est bon (ca veut dire qu'on a beaucoup de "vraie bière"). Plus il est proche de 0 moins il est bon (il y a trop de mousse). On considère que le cos(φ) est bon lorsqu'il est supérieur à 0,8.
Quelques relations utiles
Vous trouverez ci-dessous des relations utiles, elles ne sont pas à connaitre par cœur. Elles sont directement issues des formules que vous avez précédemment.
cos(φ) = S = P = S x cos(φ) Q = S x sin(φ)
J'espère que vous trouvez toujours ça facile, car il y a encore deux ou trois trucs que vous devez savoir…
Aux bornes d'une charge résistive PURE (c’est-à-dire composée uniquement de résistances), la puissance réactive est nulle (Q = 0 Var).
Aux bornes d'une charge inductive ou capacitive PURE (c’est-à-dire composée uniquement d'inductances ou de condensateurs), la puissance active est nulle (P = 0 Watt).
Cependant, on ne vous donnera pas toujours le facteur de puissance, la chute de tension et le courant qui traverse la charge. Mais heureusement, il y a des formules simples pour ça. Elles sont dans votre cours et je vous conseille de les retenir!!!
Attention aux condensateurs, contrairement aux autres dipôles, ils fournissent de la puissance réactive, du coup, on la compte négativement.
Pour vous entraîner, aller faire un tour dans les exercices corrigés.
Le Théorème de Boucherot
Jusqu'à maintenant, nous avons vu comment calculer les différentes puissances aux bornes d'un dipôle. Mais comment calculer les puissances totales d'un circuit?
Eh bien c'est très dur (je plaisante).
Je vous donne les formules puis on regardera au travers d'un exemple :
Ptotal = Qtotal = Stotal =
Exemple : Soit le montage ci-contre :
On vous donne les valeurs suivantes:
PR1 = 10 W, PR2 = 15 W et QL1 = 10 Var
Calculer Ptotal, Qtotal et Stotal :
Ptotal = PR1 + PR2 = 10 + 15 = 25 Watts
Qtotal = QL1 = 10 Var
Et on n'oublie pas les unités!!!
Stotal = = 26,9 VA
Le Wattmètre
Le Wattmètre est un super appareil, mais il ne mesure pas la puissance. Non non je ne me suis pas trompé, il ne mesure pas la puissance. Il s'agit en fait d'un Voltmètre, d'un Ampèremètre et d'une calculatrice.
Il peut aussi vous donner le facteur de puissance.
Le schéma ci-contre nous le montre bien : on mesure le courant qui traverse la charge ainsi que la tension à ses bornes.
Vous pensez avoir tout compris sur la puissance? Il ne vous reste plus qu'à vous entrainez!!
Comme on dit : "Courage! Fuyons!"