L'homme moderne est constamment confronté à l'électricité dans la vie quotidienne et au travail, utilise des appareils qui consomment du courant électrique et des appareils qui le produisent. Lorsque vous travaillez avec eux, vous devez toujours prendre en compte leurs capacités, telles que contenues dans les caractéristiques techniques.

L'un des principaux indicateurs de tout appareil électrique est une quantité physique telle que pouvoir électrique. On l'appelle généralement l'intensité ou la vitesse de production, de transmission ou de conversion de l'électricité en d'autres types d'énergie, par exemple thermique, lumineuse, mécanique.

Le transport ou la transmission de grandes puissances électriques à des fins industrielles est assuré par.

La transformation est réalisée au niveau des postes de transformation.

La consommation d'électricité se produit dans les appareils ménagers et industriels à diverses fins. L'un de leurs types courants est.

La puissance électrique des générateurs, des lignes électriques et des consommateurs dans les circuits DC et AC a la même signification physique, qui s'exprime en même temps par des rapports différents selon la forme des signaux composites. Afin de déterminer des modèles généraux, nous avons introduit notions de valeurs instantanées. Ils soulignent une fois de plus la dépendance de la vitesse des transformations électriques au temps.

Détermination de la puissance électrique instantanée

En génie électrique théorique, pour dériver les relations fondamentales entre le courant, la tension et la puissance, leurs représentations sont utilisées sous la forme de grandeurs instantanées, qui sont enregistrées à un moment donné.

Si, dans un laps de temps très court ∆t, une charge élémentaire unitaire q se déplace du point « 1 » au point « 2 » sous l'influence de la tension U, alors elle fonctionne de manière égale à la différence de potentiel entre ces points. En le divisant par l'intervalle de temps ∆t, nous obtenons l'expression de la puissance instantanée pour une charge unitaire Pe(1-2).

Puisque sous l'influence de la tension appliquée, non seulement une seule charge se déplace, mais toutes les charges voisines qui sont sous l'influence de cette force, dont le nombre est commodément représenté par le nombre Q, alors pour elles, nous pouvons écrire la valeur de puissance instantanée QP(1-2).

Après avoir effectué des transformations simples, nous obtenons l'expression de la puissance P et la dépendance de sa valeur instantanée p(t) sur les composantes du produit du courant instantané i(t) et de la tension u(t).

Détermination de la puissance électrique CC

L'ampleur de la chute de tension dans une section du circuit et du courant qui la traverse ne change pas et reste stable, égale aux valeurs instantanées. Par conséquent, la puissance dans ce circuit peut être déterminée en multipliant ces quantités ou en divisant le travail terminé A par la période de temps nécessaire à son exécution, comme le montre l'image explicative.

Détermination de la puissance électrique AC

Les lois des variations sinusoïdales des courants et des tensions transmises à travers les réseaux électriques imposent leur influence sur l'expression de la puissance dans de tels circuits. Ici, la puissance totale opère, qui est décrite par un triangle de puissance et se compose de composants actifs et réactifs.

Un courant électrique de forme sinusoïdale lorsqu'il traverse des lignes électriques avec des types de charges mixtes dans toutes les sections ne modifie pas la forme de ses harmoniques. Et la chute de tension aux bornes des charges réactives change de phase dans une certaine direction. Les expressions de grandeurs instantanées aident à comprendre l'influence des charges appliquées sur le changement de puissance dans le circuit et sa direction.

Dans le même temps, faites immédiatement attention au fait que la direction du flux de courant du générateur vers le consommateur et la puissance transmise à travers le circuit créé sont des choses complètement différentes, qui dans certains cas peuvent non seulement ne pas coïncider, mais sont également dirigées dans des directions opposées.

Considérons ces relations dans leur manifestation idéale et pure pour différents types de charges :

actif;

capacitif;

inductif.

Distribution de puissance à la charge active

Nous supposerons que le générateur produit une sinusoïde idéale de tension u, qui est appliquée à la résistance purement active du circuit. L'ampèremètre A et le voltmètre V mesurent le courant I et la tension U à chaque instant t.

Le graphique montre que les sinusoïdes de la chute de courant et de tension aux bornes de la résistance active coïncident en fréquence et en phase, produisant les mêmes oscillations. La puissance, exprimée par leur produit, oscille à une fréquence double et reste toujours positive.

p=u∙i=Um∙sinωt∙Um/R∙sinωt=Um 2 /R∙sin 2 ωt=Um 2 /2R∙(1-cos2ωt).

Si on passe à l'expression, on obtient : p=P∙(1-cos2ωt).

Ensuite, on intègre la puissance sur la période d'une oscillation T et on peut remarquer que l'incrément d'énergie ∆W augmente sur cette période. Au fil du temps, la résistance active continue de consommer de nouvelles portions d'électricité, comme le montre le graphique.

Sur les charges réactives, les caractéristiques de consommation électrique sont différentes et ont un aspect différent.

Livraison de puissance à une charge capacitive

Dans le circuit d'alimentation du générateur, nous remplaçons l'élément résistif par un condensateur de capacité C.

La relation entre le courant et la chute de tension aux bornes de la capacité est exprimée par la relation : I=C∙dU/dt=ω∙C ∙Um∙cosωt.

Multiplions les valeurs des expressions instantanées du courant par la tension et obtenons la valeur de la puissance consommée par la charge capacitive.

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙Um∙cosωt=ω∙C ∙Um 2 ∙sinωt∙cosωt=Um 2 /(2X c)∙sin2ωt=U 2 /(2X c)∙sin2ωt.

Ici, vous pouvez voir que la puissance oscille autour de zéro à deux fois la fréquence de la tension appliquée. Sa valeur totale sur la période harmonique, ainsi que l'incrément d'énergie, est nulle.

Cela signifie que l’énergie se déplace le long d’un circuit fermé dans les deux sens, mais n’effectue aucun travail. Ce fait s'explique par le fait que lorsque la tension de la source augmente en valeur absolue, la puissance est positive et le flux d'énergie à travers le circuit est dirigé vers le conteneur, où l'énergie est accumulée.

Une fois que la tension passe à la section harmonique descendante, l'énergie revient de la capacité au circuit vers la source. Dans ces deux processus, aucun travail utile n’est effectué.

Livraison de puissance à une charge inductive

Maintenant, dans le circuit de puissance, nous remplaçons le condensateur par l'inductance L.

Ici, le courant traversant l'inductance est exprimé par la relation :

je = 1/L∫udt=-Um/ωL∙cos ωt.

Ensuite, nous obtenons

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙(-Um/ωL∙cosωt)=-Um 2 /ωL∙sinωt∙cosωt=-Um 2 /(2X L)∙sin2ωt=-U 2 /(2X L) ∙sin2ωt.

Les expressions résultantes nous permettent de voir la nature du changement de direction de la puissance et de l'augmentation de l'énergie sur l'inductance, qui effectue les mêmes oscillations inutiles pour effectuer un travail que sur la capacité.

La puissance libérée par les charges réactives est appelée composante réactive. Dans des conditions idéales, lorsque les fils de connexion n'ont pas de résistance active, cela semble inoffensif et ne crée aucun dommage. Mais dans des conditions réelles d'alimentation électrique, les passages et fluctuations périodiques de la puissance réactive provoquent un échauffement de tous les éléments actifs, y compris les fils de connexion, ce qui consomme une certaine quantité d'énergie et réduit la pleine puissance appliquée de la source.

La principale différence entre la composante réactive de la puissance est qu'elle n'effectue aucun travail utile, mais entraîne des pertes d'énergie électrique et des charges excessives sur les équipements, particulièrement dangereuses dans les situations critiques.

Pour ces raisons, des modèles spéciaux sont utilisés pour éliminer l'influence de la puissance réactive.

Livraison de puissance à charge mixte

A titre d'exemple, nous utilisons une charge sur un générateur avec une caractéristique capacitive active.

Pour simplifier l'image, le graphique ci-dessus ne montre pas les sinusoïdes des courants et des tensions, mais il convient de garder à l'esprit qu'avec la nature active-capacitive de la charge, le vecteur courant est en avance sur la tension.

p=u∙i=Um∙sinωt∙ωC ∙Im∙sin(ωt+φ).

Après transformations on obtient : p=P∙(1- cos 2ωt)+Q ∙sin2ωt.

Ces deux termes de la dernière expression sont les composantes active et réactive de la puissance totale instantanée. Seul le premier d’entre eux fait un travail utile.

Instruments de mesure de puissance

Pour analyser la consommation d'électricité et la payer, on utilise des compteurs, appelés depuis longtemps. Leur travail est basé sur la mesure des valeurs efficaces du courant et de la tension et sur leur multiplication automatique par la sortie d'informations.

Les compteurs affichent la consommation électrique en tenant compte de la durée de fonctionnement des appareils électriques de manière croissante à partir du moment où le compteur électrique est allumé en charge.

Pour mesurer la composante active de la puissance dans les circuits à courant alternatif et la composante réactive, des varmètres sont utilisés. Ils ont différentes unités de mesure :

watts (W, W);

var (Var, var, var).

Pour déterminer la consommation électrique totale, il est nécessaire de calculer sa valeur à l'aide de la formule du triangle de puissance basée sur les lectures du wattmètre et du varmètre. Il est exprimé en unités - voltampères.

Les désignations acceptées de chaque unité aident les électriciens à juger non seulement de sa valeur, mais également de la nature du composant de puissance.

Avec l'aide de cette leçon vidéo, vous pouvez étudier de manière indépendante le sujet « Puissance du courant électrique ». À l'aide de ce matériel vidéo, vous pouvez vous faire une idée d'un nouveau concept : l'énergie électrique. L'enseignant expliquera ce qu'est la puissance - le travail par unité de temps - et comment utiliser et calculer correctement cette valeur.

Définition

La puissance est un travail effectué par unité de temps.

Les documents de chaque appareil électrique indiquent, en règle générale, deux valeurs : la tension (généralement 220 V) et la puissance de cet appareil.

Pour déterminer la puissance électrique, vous devez diviser le travail effectué par le courant électrique par le temps pendant lequel le courant circule dans le circuit électrique.

P - puissance électrique (en mécanique N - puissance mécanique)

Et le travail

Le travail se mesure en Joules (J) ;

Temps - en secondes (s) ;

La puissance (électrique et mécanique) se mesure en Watts (W).

L'appareil de mesure de la puissance est un wattmètre (Fig. 1).

Riz. 1. Wattmètre

Le travail est défini comme le produit du courant, de la tension et du temps pendant lequel le courant traverse un circuit électrique.

Dans la formule de calcul du travail, on le substitue dans la formule de calcul de la puissance, le temps t sera réduit. Cela signifie que la puissance ne dépend pas du temps de circulation du courant électrique dans le circuit, mais est définie comme le produit de la tension et du courant.

De la loi d'Ohm pour une section de circuit

La puissance du courant électrique est une grandeur qui caractérise les performances d'un appareil donné. Dans la vie de tous les jours, tous les appareils sont conçus pour la même tension - 220 V. De la première équation, il s'ensuit que si la puissance augmente, la tension est constante, alors le courant augmentera également.

Par exemple, lors du chauffage de l'eau dans une bouilloire électrique, le fil reliant la bouilloire au circuit électrique s'échauffe. Cela signifie que la puissance de la bouilloire est assez élevée, la tension est de 220 V et le courant qui circule dans le circuit de la bouilloire électrique allumée est également assez important.

En payant l'énergie électrique, nous payons le travail du courant électrique. Ce paiement s'effectue au kilowattheure.

1 kW=1 000 W ;

1 heure = 3600 s ;

(le travail est défini comme la puissance multipliée par le temps) ;

1 kW∙h =3 600 000 J.

Nous avons reçu une unité pour calculer le travail du courant électrique - 1 kW∙h = 3 600 000 J.

Sur la base de ce qui précède, nous pouvons conclure qu'il est impossible de brancher plusieurs appareils à la fois sur la même prise. La tension est constante (220 V), mais le courant dans le circuit varie. Plus il y a d'appareils allumés, plus le courant électrique dans le circuit est important.

Bibliographie

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Éd. Orlova V.A., Roizena I.I. Physique 8. - M. : Mnémosyne.
2. Perychkine A.V. Physique 8. - M. : Outarde, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Physique 8. - M. : Lumières.

1. Electrono.ru ().
2. Electricalschool.info().
3. Stoom.ru ().

Devoirs

1. P. 51, 52, questions 1-6, p. 121, 1-3, p. 122, tâche 25 (2). Perychkine A.V. Physique 8. - M. : Outarde, 2010.
2. Trouvez la puissance actuelle dans une lampe électrique si le courant qu'elle contient est de 0,4 A et la tension dans le circuit est de 220 V.
3. Quels instruments peuvent être utilisés pour mesurer la puissance d’un champ électrique ?

Eh bien, ce n’est pas le plus simple. Pour être tout à fait précis, c’est très difficile. Mais c’est l’un des concepts fondamentaux de la physique et d’autres disciplines scientifiques liées à l’électricité. Dans la vie de tous les jours, nous devons aussi souvent utiliser ce concept.

Sans entrer dans une explication détaillée de sa nature, pour comprendre les processus qui lui sont associés, nous utiliserons l'analogie avec un flux. L'eau coule d'une zone plus élevée vers le bas. Pour le courant électrique, la situation est à peu près la même, il circule d’un point à fort potentiel vers un point à faible potentiel. L'ampleur de la différence de potentiel est appelée tension, symbolisée par la lettre U et mesurée en unités appelées volts.

Revenons à nouveau au flux. Lorsque l’eau s’écoule d’une hauteur vers une plaine, une certaine quantité est transférée d’un endroit à un autre. Lorsque le courant circule, la même chose se produit : une certaine quantité d’électricité est transférée d’un endroit à un autre. Il existe un terme pour mesurer ce processus force actuelle, il est défini comme la quantité d'électricité traversant une unité de temps. Par analogie avec un cours d'eau, cela signifie la quantité d'eau qui a traversé une zone sélectionnée par unité de temps. L'intensité du courant est indiquée par le symbole I; pour sa mesure, il existe une unité spéciale - l'ampère.

Ces deux concepts – ainsi que l’intensité du courant – constituent les principales caractéristiques du courant électrique.

L'eau qui coule de haut en bas transporte avec elle une certaine énergie. Lorsqu'il heurte par exemple une aube de turbine, il va faire tourner cette dernière et effectuer un certain travail. De la même manière, le courant électrique peut faire un travail. Ce travail effectué en une seconde est de la puissance. Il est généralement désigné par la lettre P et se mesure en watts.

Le travail effectué par l'eau lors de sa chute est déterminé par la quantité d'eau frappant les aubes de la turbine et par la hauteur à partir de laquelle elle tombe. Plus il y a d’eau et plus la hauteur de chute est élevée, plus le travail est important. De même, plus la tension (la différence de hauteur de l'eau) et le courant (c'est-à-dire la quantité d'eau) sont élevés, plus le travail effectué et, par conséquent, la puissance du courant électrique sont importants.

Si l'on essaie de formaliser ce concept, alors tout peut être exprimé par une formule simple :

où : P - puissance électrique, en watts ;

I - intensité du courant, en ampères ;

U - tension, en volts.

C’est la formule de base par laquelle on peut déterminer la puissance d’un courant électrique.

Cependant, le courant électrique ne circule pas quelque part dans des conditions abstraites, mais dans des circuits réels possédant leurs propres caractéristiques. En particulier, un conducteur a une résistance, et la tension U et le courant I sont interconnectés dans un circuit où un courant continu traverse la résistance selon la loi d'Ohm. Ainsi, si nécessaire, la puissance dans le circuit peut être exprimée en termes de résistance, ou les caractéristiques du circuit peuvent être prises en compte dans l’expression de la puissance en termes de courant et de tension, liées par la loi d’Ohm.

Étant donné que le circuit comporte une résistance, toute l’énergie n’est pas utilisée pour effectuer un travail utile. Une partie est perdue lors de son passage dans la chaîne. Par conséquent, l’énergie entrante, c’est-à-dire La puissance de la source d’énergie doit être supérieure à la puissance nécessaire pour effectuer un certain travail. Le soi-disant bilan énergétique doit être respecté - la puissance fournie par la source doit être égale à la charge et à la puissance perdue dans le conducteur de courant électrique.

C'est à peu près ainsi que vous pouvez avoir une idée générale de ce qu'est la puissance du courant électrique, de la façon dont elle est déterminée et de quoi elle dépend.

Extrait d'une lettre client :
Dites-moi, pour l'amour de Dieu, pourquoi la puissance de l'onduleur est indiquée en Volt-Amps, et non en kilowatts habituels. C'est très stressant. Après tout, tout le monde est habitué depuis longtemps aux kilowatts. Et la puissance de tous les appareils est principalement indiquée en kW.
Alexeï. 21 juin 2007

Les caractéristiques techniques de tout UPS indiquent la puissance apparente [kVA] et la puissance active [kW] - elles caractérisent la capacité de charge de l'UPS. Exemple, voir photos ci-dessous :

La puissance de tous les appareils n'est pas indiquée en W, par exemple :

• La puissance des transformateurs est indiquée en VA :
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (Transformateurs TP : voir annexe)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (Transformateurs TSGL : voir annexe)
• La puissance du condensateur est indiquée en Vars :
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensateurs K78-39 : voir annexe)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensateurs britanniques : voir annexe)
• Pour des exemples d’autres charges, consultez les annexes ci-dessous.

Les caractéristiques de puissance de la charge peuvent être spécifiées avec précision par un seul paramètre (puissance active en W) uniquement dans le cas du courant continu, car dans un circuit à courant continu, il n'existe qu'un seul type de résistance : la résistance active.

Les caractéristiques de puissance de la charge dans le cas du courant alternatif ne peuvent pas être spécifiées avec précision par un seul paramètre, car dans le circuit à courant alternatif, il existe deux types différents de résistance - active et réactive. Par conséquent, seuls deux paramètres : la puissance active et la puissance réactive caractérisent avec précision la charge.

Les principes de fonctionnement des résistances active et réactive sont complètement différents. Résistance active - convertit de manière irréversible l'énergie électrique en d'autres types d'énergie (thermique, lumineuse, etc.) - exemples : lampe à incandescence, radiateur électrique (paragraphe 39, Physique 11e année V.A. Kasyanov M. : Outarde, 2007).

Réactance - accumule alternativement de l'énergie puis la restitue dans le réseau - exemples : condensateur, inductance (paragraphes 40,41, Physique 11e année V.A. Kasyanov M. : Outarde, 2007).

De plus, dans n'importe quel manuel d'électrotechnique, vous pouvez lire que la puissance active (dissipée par la résistance active) est mesurée en watts et que la puissance réactive (circulant à travers la réactance) est mesurée en vars ; De plus, pour caractériser la puissance de charge, deux autres paramètres sont utilisés : la puissance apparente et le facteur de puissance. Tous ces 4 paramètres :

1. Puissance active : désignation P., unité de mesure: Watt
2. Puissance réactive : désignation Q, unité de mesure: VAR(Volt Ampère réactif)
3. Puissance apparente : désignation S, unité de mesure: Virginie(Volt Ampère)
4. Facteur de puissance : symbole k ou cosФ, unité de mesure : quantité sans dimension

Ces paramètres sont liés par les relations : S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Aussi cosФ appelé facteur de puissance ( Facteur de puissance – PF)

Par conséquent, en génie électrique, deux de ces paramètres sont spécifiés pour caractériser la puissance, puisque le reste peut être trouvé à partir de ces deux paramètres.

Par exemple, les moteurs électriques, les lampes (à décharge) - dans ceux-là. données indiquées P[kW] et cosФ :
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (moteurs AIR : voir annexe)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (lampes DRL : voir annexe)
(pour des exemples de données techniques pour différentes charges, voir l'annexe ci-dessous)

C'est la même chose avec les alimentations. Leur puissance (capacité de charge) est caractérisée par un paramètre pour les alimentations CC - la puissance active (W) et deux paramètres pour les sources. Alimentation CA. Typiquement ces deux paramètres sont la puissance apparente (VA) et la puissance active (W). Voir par exemple les paramètres du groupe électrogène diesel et de l'onduleur.

La plupart des appareils de bureau et électroménagers sont actifs (pas ou peu de réactance), leur puissance est donc indiquée en Watts. Dans ce cas, lors du calcul de la charge, la valeur de la puissance de l'onduleur en watts est utilisée. Si la charge est constituée d'ordinateurs équipés d'alimentations (PSU) sans correction du facteur de puissance d'entrée (APFC), d'une imprimante laser, d'un réfrigérateur, d'un climatiseur, d'un moteur électrique (par exemple, une pompe submersible ou un moteur faisant partie d'une machine-outil ), lampes à ballast fluorescentes, etc., toutes les sorties sont utilisées dans le calcul. . Données UPS : kVA, kW, caractéristiques de surcharge, etc.

Voir les manuels de génie électrique, par exemple :

1. Evdokimov F. E. Fondements théoriques du génie électrique. - M. : Centre d'édition "Académie", 2004.

2. Nemtsov M.V. Génie électrique et électronique. - M. : Centre d'édition "Académie", 2007.

3. Chastoedov L. A. Génie électrique. - M. : Ecole Supérieure, 1989.

Voir également Alimentation CA, Facteur de puissance, Résistance électrique, Réactance http://en.wikipedia.org
(traduction : http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Application

Exemple 1 : la puissance des transformateurs et autotransformateurs est indiquée en VA (Volt Ampères)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (transformateurs TSGL)

Autotransformateurs monophasés
TDGC2-0,5kVa, 2A		AOSN-2-220-82
TDGC2-1,0kVa, 4A	Lat 1.25	AOSN-4-220-82
TDGC2-2,0 kVa, 8A	Dernier 2.5	AOSN-8-220-82
TDGC2-3,0kVa, 12A
TDGC2-4,0 kVa, 16A
TDGC2-5,0kVa, 20A		AOSN-20-220
TDGC2-7,0kVa, 28A
TDGC2-10kVa, 40A		AOMN-40-220
TDGC2-15kVa, 60A
TDGC2-20 kVa, 80A

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (LATR / autotransformateurs de laboratoire TDGC2)

Exemple 2 : la puissance des condensateurs est indiquée en VAR (Volt Ampères réactifs)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensateurs K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensateurs britanniques)

Exemple 3 : les données techniques des moteurs électriques contiennent la puissance active (kW) et le cosF

Pour les charges telles que moteurs électriques, lampes (décharge), alimentations d'ordinateurs, charges combinées, etc. - les données techniques indiquent P [kW] et cosФ (puissance active et facteur de puissance) ou S [kVA] et cosФ (puissance apparente et facteur de puissance) puissance).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(charge combinée – machine de découpe plasma acier / Découpeur plasma inverseur LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (alimentation PC)

Annexe 1

Si la charge a un facteur de puissance élevé (0,8 ... 1,0), ses propriétés se rapprochent de celles d'une charge résistive. Une telle charge est idéale à la fois pour la ligne réseau et pour les sources d'alimentation, car ne génère pas de courants et de puissances réactifs dans le système.

C’est pourquoi de nombreux pays ont adopté des normes réglementant le facteur de puissance des équipements.

Addendum 2

Les équipements à charge unique (par exemple, un bloc d'alimentation pour PC) et les équipements combinés multi-composants (par exemple, une fraiseuse industrielle contenant plusieurs moteurs, un PC, un éclairage, etc.) ont des facteurs de puissance faibles (inférieurs à 0,8) de les unités internes (par exemple, un redresseur d'alimentation PC ou un moteur électrique ont un facteur de puissance 0,6 .. 0,8). Par conséquent, de nos jours, la plupart des équipements disposent d’une unité d’entrée de correction du facteur de puissance. Dans ce cas, le facteur de puissance d'entrée est de 0,9 ... 1,0, ce qui correspond aux normes réglementaires.

Annexe 3 : Remarque importante concernant le facteur de puissance et les stabilisateurs de tension de l'onduleur

La capacité de charge de l'onduleur et du groupe électrogène diesel est normalisée par rapport à une charge industrielle standard (facteur de puissance 0,8 avec une nature inductive). Par exemple, UPS 100 kVA / 80 kW. Cela signifie que l'appareil peut alimenter une charge résistive d'une puissance maximale de 80 kW, ou une charge mixte (réactive-réactive) d'une puissance maximale de 100 kVA avec un facteur de puissance inductif de 0,8.

Avec les stabilisateurs de tension, la situation est différente. Pour le stabilisateur, le facteur de puissance de charge est indifférent. Par exemple, un stabilisateur de tension de 100 kVA. Cela signifie que l'appareil peut fournir une charge active d'une puissance maximale de 100 kW, ou toute autre puissance (purement active, purement réactive, mixte) de 100 kVA ou 100 kVAr avec n'importe quel facteur de puissance de nature capacitive ou inductive. Notez que cela est vrai pour une charge linéaire (sans courants harmoniques plus élevés). Avec de grandes distorsions harmoniques du courant de charge (SOI élevé), la puissance de sortie du stabilisateur est réduite.

Addendum 4

Exemples illustratifs de charges actives pures et réactives pures :

• Une lampe à incandescence de 100 W est connectée à un réseau de courant alternatif de 220 VAC - partout dans le circuit il y a un courant de conduction (à travers les fils conducteurs et le filament de tungstène de la lampe). Caractéristiques de la charge (lampe) : puissance S=P~=100 VA=100 W, PF=1 => toute l'énergie électrique est active, ce qui signifie qu'elle est complètement absorbée dans la lampe et convertie en chaleur et en puissance lumineuse.
• Un condensateur non polaire de 7 µF est connecté à un réseau de courant alternatif de 220 VAC - il y a un courant de conduction dans le circuit filaire et un courant de polarisation circule à l'intérieur du condensateur (à travers le diélectrique). Caractéristiques de la charge (condensateur) : puissance S=Q~=100 VA=100 VAr, PF=0 => toute l'énergie électrique est réactive, ce qui signifie qu'elle circule constamment de la source à la charge et retour, à nouveau à la charge, etc.

Addendum 5

Pour indiquer la réactance prédominante (inductive ou capacitive), le facteur de puissance reçoit le signe :

+ (plus)– si la réactance totale est inductive (exemple : PF=+0,5). La phase actuelle est en retard sur la phase de tension d'un angle Ф.

- (moins)– si la réactance totale est capacitive (exemple : PF=-0,5). La phase actuelle avance la phase de tension d'un angle F.

Annexe 6

Questions supplémentaires

Question 1:
Pourquoi tous les manuels d'électrotechnique, lors du calcul des circuits alternatifs, utilisent-ils des nombres/quantités imaginaires (par exemple, puissance réactive, réactance, etc.) qui n'existent pas dans la réalité ?

Répondre:
Oui, toutes les grandeurs individuelles du monde environnant sont réelles. Y compris la température, la réactance, etc. L'utilisation de nombres imaginaires (complexes) n'est qu'une technique mathématique facilitant les calculs. Le résultat du calcul est un nombre nécessairement réel. Exemple : la puissance réactive d'une charge (condensateur) de 20 kVAr est un flux d'énergie réel, c'est-à-dire des Watts réels circulant dans le circuit source-charge. Mais afin de distinguer ces Watts des Watts irrémédiablement absorbés par la charge, ils ont décidé d'appeler ces « Watts circulants » VoltAmpères réactifs.

Commentaire:
Auparavant, seules des quantités uniques étaient utilisées en physique et lors du calcul, toutes les quantités mathématiques correspondaient aux quantités réelles du monde environnant. Par exemple, la distance est égale à la vitesse multipliée par le temps (S=v*t). Puis, avec le développement de la physique, c'est-à-dire à mesure que l'on étudiait des objets plus complexes (lumière, ondes, courant électrique alternatif, atome, espace, etc.), un si grand nombre de grandeurs physiques est apparu qu'il est devenu impossible de les calculer chacune. séparément. Il ne s’agit pas seulement d’un problème de calcul manuel, mais aussi d’un problème de compilation de programmes informatiques. Pour résoudre ce problème, des quantités simples proches ont commencé à être combinées en quantités plus complexes (comprenant 2 quantités simples ou plus), soumises aux lois de transformation connues en mathématiques. C'est ainsi qu'apparaissent des grandeurs scalaires (simples) (température, etc.), des grandeurs doubles vectorielles et complexes (impédance, etc.), des grandeurs triples vectorielles (vecteur de champ magnétique, etc.) et des grandeurs plus complexes - matrices et tenseurs (diélectrique tenseur constant, tenseur de Ricci et autres). Pour simplifier les calculs en génie électrique, les quantités doubles imaginaires (complexes) suivantes sont utilisées :

1. Résistance totale (impédance) Z=R+iX
2. Puissance apparente S=P+iQ
3. Constante diélectrique e=e"+ie"
4. Perméabilité magnétique m=m"+im"
5. et etc.

Question 2:

La page http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power montre S P Q Ф sur un plan complexe, c'est-à-dire imaginaire/inexistant. Qu’est-ce que tout cela a à voir avec la réalité ?

Répondre:
Il est difficile d'effectuer des calculs avec des sinusoïdes réelles, c'est pourquoi, pour simplifier les calculs, utilisez une représentation vectorielle (complexe) comme sur la Fig. plus haut. Mais cela ne signifie pas que les S P Q montrés sur la figure ne sont pas liés à la réalité. Les valeurs réelles de S P Q peuvent être présentées sous la forme habituelle, sur la base de mesures de signaux sinusoïdaux avec un oscilloscope. Les valeurs de S P Q Ф I U dans le circuit à courant alternatif « source-charge » dépendent de la charge. Vous trouverez ci-dessous un exemple de signaux sinusoïdaux réels S P Q et Ф pour le cas d'une charge constituée de résistances actives et réactives (inductives) connectées en série.

Question 3:
À l'aide d'une pince ampèremétrique conventionnelle et d'un multimètre, un courant de charge de 10 A et une tension de charge de 225 V ont été mesurés. Nous multiplions et obtenons la puissance de charge en W : 10 A · 225 V = 2 250 W.

Répondre:
Vous avez obtenu (calculé) la puissance totale de charge de 2250 VA. Par conséquent, votre réponse ne sera valable que si votre charge est purement résistive, alors en effet Volt Ampère est égal à Watt. Pour tous les autres types de charges (par exemple, un moteur électrique) - non. Pour mesurer toutes les caractéristiques de toute charge arbitraire, vous devez utiliser un analyseur de réseau, par exemple APPA137 :

Voir des lectures complémentaires, par exemple :

Evdokimov F. E. Fondements théoriques du génie électrique. - M. : Centre d'édition "Académie", 2004.

Nemtsov M.V. Génie électrique et électronique. - M. : Centre d'édition "Académie", 2007.

Chastoedov L.A. Génie électrique. - M. : Ecole Supérieure, 1989.

Alimentation CA, Facteur de puissance, Résistance électrique, Réactance
http://en.wikipedia.org (traduction : http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Théorie et calcul des transformateurs de faible puissance Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Moscou 2005 / rev d25d5r4feb2013

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Concept de puissance électrique

Puissance électrique

Avant de parler de puissance électrique, il convient de définir la notion de puissance dans un sens général. Généralement, lorsque les gens parlent de pouvoir, ils entendent une sorte de force qu'un objet possède (un puissant moteur électrique) ou une action (une puissante explosion).

Mais comme nous le savons grâce à la physique scolaire, la force et le pouvoir sont des concepts différents, bien qu’ils aient une relation.

Initialement, le pouvoir (N) est une caractéristique liée à un certain événement (action), et s'il est lié à un certain objet, alors le concept de pouvoir y est également conditionnellement corrélé. Toute action physique implique le recours à la force. La force (F), à l'aide de laquelle un certain chemin (S) a été parcouru, sera égale au travail effectué (A). Et le travail effectué dans un certain temps (t) sera assimilé à de la puissance.

La puissance est une grandeur physique égale au rapport du travail effectué sur une certaine période de temps à la même période de temps. Puisque le travail est une mesure du changement d’énergie, on peut aussi dire ceci : la puissance est le taux de conversion d’énergie du système.

Après avoir compris le concept de puissance mécanique, nous pouvons passer à la considération de la puissance électrique (puissance électrique). Comme vous devez le savoir, U est le travail effectué lors du déplacement de 1 C, et le courant I est le nombre de coulombs passant en 1 seconde. Par conséquent, le produit du courant et de la tension indique le travail total effectué en 1 seconde, c'est-à-dire la puissance électrique ou la puissance du courant électrique.

En analysant la formule ci-dessus, nous pouvons tirer une conclusion très simple : puisque la puissance électrique P dépend également du courant I et de la tension U, alors la même puissance électrique peut être obtenue soit avec un courant élevé et une tension basse, ou, vice versa, à haute tension et faible courant (ceci est utilisé lors du transport d'électricité sur de longues distances depuis les centrales électriques jusqu'aux lieux de consommation par conversion de transformateur dans les sous-stations électriques élévateurs et abaisseurs).

La puissance électrique active (c'est la puissance qui est irrévocablement convertie en d'autres types d'énergie - thermique, lumineuse, mécanique, etc.) a sa propre unité de mesure - W (Watt). Elle est égale au produit de 1 V par 1 A. Dans la vie quotidienne et en production, il est plus pratique de mesurer la puissance en kW (kilowatts, 1 kW = 1000 W). Les centrales électriques utilisent déjà des unités plus grandes - mW (mégawatts, 1 mW = 1 000 kW = 1 000 000 W).

La puissance électrique réactive est une grandeur qui caractérise ce type de charge électrique créée dans les appareils (équipements électriques) par les fluctuations d'énergie (inductives et capacitives) du champ électromagnétique. Pour le courant alternatif conventionnel, il est égal au produit du courant de fonctionnement I et de la chute de tension U par le sinus de l'angle de phase entre eux : Q = U×I×sin(angle). La puissance réactive possède sa propre unité de mesure appelée VAR (voltampère réactif). Désigné par la lettre Q.

À l’aide d’un exemple, la puissance électrique active et réactive peut être exprimée comme suit : il s’agit d’un appareil électrique doté d’éléments chauffants et d’un moteur électrique. Les éléments chauffants sont généralement constitués d’un matériau à haute résistance. Lorsqu'un courant électrique traverse la spirale de l'élément chauffant, l'énergie électrique est entièrement convertie en chaleur. Cet exemple est typique de la puissance électrique active.

Le moteur électrique de cet appareil comporte un enroulement en cuivre à l'intérieur. Cela représente l’inductance. Et comme nous le savons, l'inductance a un effet d'auto-induction, ce qui contribue au retour partiel de l'électricité vers le réseau. Cette énergie présente un certain décalage dans les valeurs de courant et de tension, ce qui provoque un impact négatif sur le réseau électrique (le surchargeant davantage).

La capacité (condensateurs) a également des capacités similaires. Il est capable d’accumuler des charges et de les restituer. La différence entre capacité et inductance réside dans le déplacement opposé des valeurs de courant et de tension les unes par rapport aux autres. Cette énergie de capacité et d'inductance (déphasée par rapport à la valeur du réseau d'alimentation) sera en fait de la puissance électrique réactive.