Base de la puissance Quality-2

Réactance Inductive

Dans un circuit AC purement résistif, la résistance est la seule opposition au courant. Dans un circuit à courant alternatif avec seulement l’inductance, la capacité, ou à la fois l’inductance et la capacité, mais pas de résistance, l’opposition au flux de courant est appelée réactance, désignée par le symbole X. L’opposition totale au courant dans un circuit AC qui contient à la fois la réactance et la résistance est appelée impédance, désignée par le symbole Z. tout comme la résistance, la réactance et l’impédance sont exprimées en ohms.

L’inductance n’affecte le flux de courant que lorsque le courant change, mais, dans un circuit alternatif, le courant change constamment. L’inductance dans un circuit ca, par conséquent, provoque une opposition continue au flux de courant qui est appelé réactance inductive. La réactance Inductive est proportionnelle à l’inductance et à la fréquence appliquée.

Phases de courant et de tension - Circuits résistifs et inductifs

Dans un circuit purement résistif, le courant et la tension montent et tombent en même temps. On dit qu’ils sont " dans la phase." Pour le circuit dans l’illustration du haut, Il n’y a aucune inductance. Par conséquent, la résistance et l’impédance sont les mêmes. 

Dans un circuit purement inductif, la tension conduit le courant de 90 degrés. Le courant et la tension seraient " hors de phase." Pour le circuit de l’illustration du milieu, l’impédance et la réactance inductive sont les mêmes.

Tous les circuits ont une certaine résistance, cependant, et dans un circuit ca avec à la fois la résistance et la réactance inductive, la tension conduit le courant de plus de 0 degrés et moins de 90 degrés. Pour le circuit dans l’illustration du bas, la résistance et la réactance inductive sont égales et la tension conduit le courant de 45 degrés.

Une autre façon de dire ceci est que le courant est en retard sur la tension dans un circuit avec la résistance et l’inductance. La quantité exacte de retard dépend des quantités relatives de résistance et de réactance inductive. Plus un circuit est résistif, plus il est proche d’être en phase. Plus un circuit est réactif, plus il est déphasé.

Capacitance et condensateurs

La capacité est une mesure d’un circuit et#39; S capacité à stocker une charge électrique. Un dispositif fabriqué pour avoir une quantité spécifique de capacité s’appelle un condensateur. 

Un condensateur est composé d’une paire de plaques conductrices séparées par une mince couche de matériau isolant. Un autre nom pour le matériau isolant est matériau diélectrique. 

Lorsqu’une tension est appliquée sur les plaques, des électrons sont forcés sur une plaque. Cette plaque a un excès d’électrons tandis que l’autre plaque a un déficit d’électrons. La plaque avec un excès d’électrons est chargée négativement. La plaque déficiente en électrons est chargée positivement.

Le courant continu ne peut pas circuler à travers le matériau diélectrique parce qu’il est un isolant; Cependant, le champ électrique créé lorsque le condensateur est chargé est ressenti à travers le diélectrique. Les condensateurs sont évalués pour le montant de charge qu’ils peuvent contenir. 

La capacité d’un condensateur dépend de la surface des plaques, de la distance entre les plaques et du type de matériau diélectrique utilisé. L’unité de mesure pour la capacité est la farad (F). Cependant, comme la farad est une grande unité, les condensateurs sont souvent classés en microfarad ou picofarad.

Réactance apacitive

Les condensateurs s’opposent également au flux de courant dans un circuit AC. Cette opposition est appelée réactance capacitive. La réactance Capacitive est inversement proportionnelle à la fréquence et à la capacité. Par conséquent, plus le condensateur est grand ou plus la fréquence est élevée, plus la réactance capacitive est petite. 

Phases de courant et de tension - Circuits capacitifs

Pour les circuits capacitifs, la relation de phase entre le courant et la tension est opposée à la relation de phase pour un circuit inductif. Dans un circuit purement capacitif, le courant conduit la tension de 90 degrés.

Dans un circuit ca avec à la fois la résistance et la réactance capacitive, le courant conduit la tension de plus de 0 degrés et moins de 90 degrés. La quantité exacte de plomb dépend des quantités relatives de résistance et de réactance capacitive. Plus un circuit est résistif, plus il est proche d’être en phase. Plus un circuit est réactif, plus il est déphasé. 

Dans l’illustration du bas, la résistance et la réactance capacitive sont égales et le courant conduit la tension de 45 degrés.

impédance

L’impédance (Z) est l’opposition totale au flux de courant dans un circuit AC. L’impédance est souvent représentée comme un vecteur. Un vecteur est une quantité qui A une grandeur et une direction.

Un diagramme vectoriel d’impédance montre les vecteurs de réactance et de résistance à des anges de droite l’un à l’autre avec le vecteur d’impédance tracé à un certain angle entre les vecteurs de réactance et de résistance. La résistance est tracée à 0 degrés, la réactance inductive à 90 degrés, et la réactance capacitive à -90 degrés.

L’illustration ci-jointe montre deux circuits avec des valeurs égales de résistance et de réactance. Le circuit supérieur a une réactance et une résistance inductives et le circuit inférieur a une réactance et une résistance capacitives. 

Comme le montre l’illustration ci-jointe, la grandeur des vecteurs d’impédance peut être déterminée en prenant la racine carrée de la somme des carrés des vecteurs de réactance et de résistance.

Bien que la grandeur du vecteur d’impédance (141,4 ohms) soit la même pour les deux circuits, les angles des vecteurs d’impédance sont différents. Pour le circuit supérieur, le vecteur d’impédance a un angle de +45 degrés, mais pour le circuit inférieur, l’angle est de -45 degrés. Notez la relation entre l’angle du vecteur d’impédance et la relation de phase entre la tension et le courant pour chaque circuit.

Puissance dans un Circuit AC

Dans les circuits résistifs, la puissance est dissipée en chaleur. C’est ce qu’on appelle la vraie puissance ou la puissance efficace parce que c’est le taux auquel l’énergie est utilisée. La vraie puissance est égale au carré actuel fois la résistance. L’unité pour la vraie puissance est le watt.

Bien que les composants réactifs ne consomment pas d’énergie, ils augmentent la quantité d’énergie qui doit être produite pour faire la même quantité de travail. La vitesse à laquelle cette énergie non-fonctionnante doit être produite est appelée puissance réactive. L’unité de puissance réactive le var (ou var), qui signifie volt-ampère réactif. 

La somme vectorielle de la puissance vraie et de la puissance réactive s’appelle puissance apparente. La puissance apparente est également égale au courant total multiplié par la tension appliquée (P = IE). L’unité de puissance apparente est le volt-ampère (VA).

Facteur de puissance

Le facteur de puissance est le rapport entre la puissance réelle et la puissance apparente dans un circuit ca. Ce rapport est également le cosinus de l’angle de phase.

Dans un circuit purement résistif, le courant et la tension sont en phase. Cela signifie qu’il n’y a pas d’angle de déplacement entre le courant et la tension. Le cosinus d’un angle de zéro degré est un. Par conséquent, le facteur de puissance est un. Cela signifie que toute l’énergie fournie par la source est consommée par le circuit et dissipée sous forme de chaleur.

Dans un circuit purement réactif, la tension et le courant sont séparés de 90 degrés. Le cosinus d’un angle de 90 degrés est égal à zéro. Par conséquent, le facteur de puissance est nul. Cela signifie que toute l’énergie que le circuit reçoit de la source est retournée à la source.

Pour le circuit dans l’illustration d’accompagnement, le facteur de puissance est de 0,8. Cela signifie que le circuit utilise 80 pour cent de l’énergie fournie par la source et retourne 20 pour cent à la source.

Une autre façon d’exprimer la vraie puissance est que la puissance apparente multiplie le facteur de puissance. Ceci est également égal au courant (I) fois la tension (E) fois le cosinus de l’angle de phase.

Variations de tension

Même les meilleurs systèmes de distribution sont soumis à des changements périodiques de la tension du système. Les changements de tension peuvent aller de petites fluctuations de tension de courte durée à une panne complète pendant une période de temps prolongée. Les termes industriels suivants sont utilisés pour décrire diverses conditions de tension. 

Des affaissements et des sous-tensions peuvent se produire lorsque des charges de courant élevées, comme les gros moteurs, sont démarrés. La sous-tension est également souvent causée par des transformateurs surchargés ou des conducteurs mal dimensionnés. Une sous-tension peut également se produire lorsqu’un service public réduit le niveau de tension pour économiser l’énergie pendant l’utilisation de pointe.

Des gonflements et des surtensions peuvent se produire lorsque des charges de courant élevées sont coupées, par exemple lorsque les machines s’arrêtent. Une surtension peut survenir sur des charges situées près du début d’un système de distribution d’énergie ou lorsqu’il y a des robinets de tension mal réglés sur un transformateur secondaire.

Les variations de courte durée, les affaissements et la houle, durent généralement moins d’une minute; Tandis que les sous-tensions et les surtensions sont de plus longue durée. Les affaissements et la houle communs se produisent à partir de défauts, le démarrage du moteur, ou le fonctionnement de la société de puissance.#39; S équipement de protection.

Déséquilibre de tension

Le déséquilibre de tension se produit lorsque les tensions de phase dans un système triphasé ne sont pas égales. Une cause possible de déséquilibre de tension est la distribution inégale des charges monophasées.

Dans l’illustration que vous voyez lorsque votre souris n’est pas au-dessus du rectangle rouge, les charges sont équilibrées. Passez la souris sur le rectangle pour voir un exemple de système avec une charge déséquilibrée. Dans cet exemple, un éclairage supplémentaire et de petites charges d’appareils sont connectés à la phase C. cela a entraîné une baisse de la tension en phase C.

Comme un petit déséquilibre de tension peut causer un déséquilibre de courant élevé, dans cet exemple, une surchauffe s’est produite dans l’enroulement en phase C du moteur triphasé. De plus, les moteurs monophasés connectés à la phase C fonctionnent sur une tension réduite. Ces charges peuvent également éprouver des problèmes de surchauffe.

Importance du facteur de puissance

Comme les questions de qualité de l’électricité discutées dans les pages précédentes, le facteur de puissance influe également sur le coût de faire des affaires. Dans le cas du facteur de puissance, cependant, l’impact est immédiat. Plus le facteur de puissance est faible pour une entreprise' S système de distribution d’électricité, plus la compagnie doit acheter d’électricité, toutes choses étant égales par ailleurs.

Par exemple, comme le montre le graphique ci-joint, si un système de distribution d’énergie a un facteur de puissance de 0,7, il a besoin de près de 29% plus de puissance pour chaque unité de puissance réelle que s’il avait un facteur de puissance de 0,9.

En outre, un système de distribution d’énergie doit être capable de gérer un courant plus important s’il a un facteur de puissance faible que s’il avait un facteur de puissance plus élevé. Cela signifie que si le facteur de puissance baisse, une plus grande pression est placée sur une entreprise et#39; S système de distribution d’énergie. Cela entraîne souvent une augmentation des coûts de maintenance.

Étant donné que le facteur de puissance dépend de l’équipement et des processus en fonctionnement à un moment précis, le facteur de puissance doit être constamment surveillé et contrôlé pour contrôler les coûts d’exploitation de l’entreprise.