Puissance active, réactive et apparente
Puissance active, réactive et apparenteDate de publication: 10-03-2023 🕒 5 min de lecture
- Concepts de base de l’ingénierie énergétique
- Puissance active, réactive et apparente
- Compensation de puissance réactive
Concepts de base de l’ingénierie énergétique
L’électrotechnique est un domaine extrêmement important de la physique, directement lié aux processus de génération, de traitement, de transmission et de consommation d’électricité. Elle décrit les concepts de base de l’électricité, les relations physiques qui lui sont associées et présente également un certain nombre de formules mathématiques qui permettent de comprendre les processus mentionnés ci-dessus. Pour bien commencer une aventure en génie électrique, il est nécessaire de comprendre certains des termes les plus importants, tels que: tension, courant, résistance, fréquence ou puissance. Dans le présent article nous traiterons de ce dernier paramètre.
Puissance active, réactive et apparente
Probablement chacun de nous a entendu parler du concept de puissance. Lors du choix d’équipements de cuisine tels qu’un réfrigérateur, un four ou une bouilloire électrique, l’une des quantités les plus importantes auxquelles nous prêtons attention est la puissance électrique exprimée en watts ou en kilowatts.
La puissance définit la quantité de travail qu’un système physique effectue dans une unité de temps donnée. Cette relation est décrite par l’équation suivante:
où:
W – travail [J] ;
t – temps [s]
Nous distinguons trois types de pouvoir, qui sont décrits graphiquement par le soi-disant triangle de puissance:
- Puissance active ;
- Puissance réactive ;
- Puissance apparente.
Selon l’interprétation mathématique, la somme géométrique de la puissance active (P) et de la puissance réactive (Q) est égale à la puissance apparente (S).
Puissance active
Elle est également appelée puissance utile, la puissance active est convertie en énergie thermique, mécanique ou lumineuse lors des travaux dans les récepteurs. L’unité de puissance active est le watt, tandis que l’interprétation mathématique est la suivante:
Où:
P – puissance active [W] ;
U – tension du courant électrique [V] ;
I – intensité du courant électrique[A] ;
cosϕ – facteur de puissance, c’est-à-dire le rapport de la puissance active à la puissance apparente (fait référence au déphasage entre le courant et la tension).
La puissance active est définie comme la valeur moyenne de la puissance instantanée.
La puissance active est mesurée avec un wattmètre. Il convient également de mentionner le système Aron, qui est utilisé pour mesurer la puissance active dans un système à trois fils.
Puissance réactive
Comme son nom l’indique, la puissance réactive ne joue pas un rôle actif dans le processus d’utilisation de la puissance pour alimenter le récepteur en énergie. Au lieu de cela, elle est responsable du stockage de l’énergie des champs magnétiques et électriques. C’est un composant de puissance nécessaire au bon fonctionnement des machines électriques, comme les transformateurs ou les moteurs électriques.
La puissance réactive est définie comme le produit des valeurs efficaces de la tension et du courant ainsi que le sinus de l’angle de déphasage entre le courant et la tension.
Où:
Q – puissance réactive [VAR] ;
U – tension du courant électrique [V] ;
I – intensité du courant électrique [A] ;
sinϕ– sinus du déphasage entre le courant efficace et la tension.
Il existe deux types de puissance réactive:
- Puissance réactive capacitive Qc, qui se produit lorsque des condensateurs ou de grandes longueurs de câbles sont utilisés pour transmettre l’électricité ;
- Puissance réactive inductive QL, caractéristique des appareils à enroulements, c’est-à-dire tous types de moteurs électriques ou de transformateurs.
Puissance apparente
Comme la puissance active et réactive, la puissance apparente est le produit de la tension et du courant. Puisqu’il s’agit de la somme des deux composants discutés ci-dessus, on l’appelle la puissance totale.
où:
S – puissance apparente [VA] ;
U – tension du courant électrique [V] ;
I – intensité du courant électrique [A]
Compensation de puissance réactive
La livraison d’électricité d’une centrale électrique à l’utilisateur final implique souvent la nécessité de l’envoyer sur de très longues distances. Comme nous avons déjà mentionné ci-dessus, un tel processus affecte la formation de puissance réactive capacitive. Il est très important de limiter la quantité de puissance réactive consommée. En effet, elle affecte des pertes de transmission d’énergie beaucoup plus importantes ce qui oblige à utiliser des sections câbles plus importantes. Un autre argument est que la puissance réactive provoque une chute de tension dans le transformateur et la ligne de transmission. Afin de prévenir tous ces effets négatifs, les consommateurs d’électricité, en particulier les gros consommateurs d’énergie, compensent la puissance réactive en échange de factures moins élevées. Afin de réduire la consommation de puissance réactive inductive, il est utile, par exemple, de connecter des batteries condensateurs, tandis que pour réduire la quantité de puissance réactive capacitive consommée, des batteries de bobines d’arrêt inductives sont utilisées.
La réduction de la consommation de puissance réactive est avantageuse tant du point de vue du propriétaire de l’installation, car il bénéficie d’une remise sur l’électricité, que du point de vue du distributeur d’électricité, pour qui la réduction des pertes de transport est associée à des économies sur le remplacement extrêmement coûteux des câbles de transport et adaptation des réseaux de transformateurs.
Il ne s’agit que d’informations de base liées à l’énergie électrique, prenant en compte des relations mathématiques et des définitions des composants individuels de la puissance totale. Un problème important est la nécessité de réduire la puissance réactive des consommateurs d’énergie. Afin de bien comprendre le sens des processus décrits ici, il est nécessaire d’analyser les phénomènes physiques qui se produisent lors des étapes successives de production, de transport et d’utilisation de l’électricité dans les appareils électriques.
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