PUISSANCE ELECTRIQUE

PUISSANCE ELECTRIQUE
I COURANT CONTINU
1° Puissance électrique absorbée par un récepteur
2° Puissance thermique et effet Joule
3° Bilan des puissances
a) Conducteur ohmique
Conducteur
Ohmique
Put = Pj
Pabs
le rendement est :
b) Générateur
Pabs Générateur
Put
le rendement est :
Pj
c) Moteur
Pabs
moteur
Put
le rendement est :
Pj
II COURANT SINUSOIDAL MONOPHASE
1° Expérience
- Faire le montage
- Mesurer : U , I et P
- Calculer U × I
- Que constatez- vous ?
W
V
U
L
A
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Puissance électrique
2° Puissance apparente
3° Puissance active ou réelle
Elle se mesure
4° facteur de puissance
5° Puissance réactive
a) définition
b) relations entre les puissances
c) tableau récapitulatif
déphasage entre
u et i
cos ϕ
P
Q
S
Résistor R
0
1
UI
0
UI
Bobine L
π/2
0
0
UI
UI
Condensateur C
- π/2
0
0
- UI
UI
6° Addition des puissances
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III COURANT SINUSOIDAL TRIPHASE
1° Montage étoile équilibré
3
I3
2
I2
V3
V1
I1
V2
1
a) Puissance active ou réelle
b) Puissance réactive
c) Puissance apparente
d) Puissance dissipée par effet Joule
2° Montage triangle équilibré
⎯⎯→
I3
3
j23
⎯⎯→
I2
2
j31
⎯⎯→
j12
I1
1
a) Puissance active ou réelle
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Puissance électrique
b) Puissance réactive
c) Puissance apparente
d) Puissance dissipée par effet Joule
3° Relations entre les puissances
IV EXERCICES
1° Un générateur de caractéristiques E = 4,5 V, r = 1Ω, il débite un courant I = 0,1 A dans un circuit.
Calculez :
a) la tension aux bornes du générateur;
b) la puissance absorbée par le générateur;
c) la puissance perdue, la puissance ce utile et le rendement du générateur.
2° Déterminez le rendement de l'installation d'un monte-charge qui permet de lever une charge de 500 kg d'une
hauteur de 20 mètres en 28 secondes, alors que le moteur est soumis à une tension de 220 V (continue) et traversé
par un courant d'intensité 23 A.
3° Un générateur (245 V , r = 0,6 Ω ) alimente un moteur ( E' = 210 V , r’ = 0,8 Ω )
Calculez
a) l'intensité du courant traversant le circuit;
b) la tension aux bornes du générateur (ou du moteur);
c) la puissance absorbée par le générateur;
d) la puissance utile du moteur;
e) le pertes par effet Joule dans le générateur, le moteur;
f) le rendement du générateur, du moteur.
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Puissance électrique
4° Sur la plaque signalétique d'un moteur monophasé, on lit
220 V ; 1,5 kW
η = 70 %
cos ϕ = 0,87
Calculez
a) la puissance électrique absorbée par le moteur;
b) sa puissance apparente;
c) l'intensité du courant absorbé par le moteur
5° Un moteur à courant alternatif monophasé, couplé à un réducteur de vitesse, peut être branché au secondaire
d'un transformateur.
1) Le transformateur est considéré comme parfait;
il est alimenté sous 380 V - 50 Hz.
À l'aide d'une sonde atténuatrice, on branche
au secondaire un oscilloscope. On relève
l'oscillogramme ci-contre, représentant une sinusoïde.
Déterminez :
a) la valeur U2max, et la valeur efficace U2 de la tension secondaire
et déduisez le rapport de transformation m (rapport des valeurs efficaces des tensions secondaires et primaires),
b) la période et la fréquence de la tension secondaire U2(t)
2) Le moteur fournit une puissance utile Pu = 1 kW avec un rendement η = 0,78 ; le facteur de puissance
cos ϕ est égal à 0,8.
Calculez :
a) la puissance active Pa absorbée par le moteur
b) la puissance réactive Q puis la puissance apparente S.
3) À partir de la relation S = UI calculez l'intensité efficace Il du courant primaire et celle I2 du courant
secondaire du transformateur lorsqu'il débite dans le moteur
(D'après Bac. Pro., Productique mécanique, 1994)
6° Une installation comporte :
- un moteur M1 :
2 kW ; 220 V ; η = 0,8 ; cos ϕ = 0,7
- un moteur M2 : 3,5 kW ; 220 V ; η = 0,85 ; cos ϕ = 0,8
- 10 Lampes :
220 V ; 200 W
a) Calculez les puissances actives et réactives absorbées par chacun des moteurs et par les lampes.
b) Déduisez les puissances active et réactive de l’installation.
c) Calculez pour l’installation la puissance apparente, le facteur de puissance et l’intensité du courant .
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7° L’atelier d'un lycée professionnel est alimenté par un réseau 220 V / 380 V - 50 Hz. Il est équipé de machinesoutils, chacune comportant un moteur asynchrone triphasé.
Le système des trois bobines constituant le moteur est monté en triangle. L’intensité mesurée en ligne est 16 A.
a) Représentez le schéma du montage.
b) Calculez l'intensité dans une bobine.
c) Sachant que chaque bobine a une résistance de 1,5 Ω, calculez les pertes par effet Joule.
8° Un radiateur électrique triphasé est constitué de trois résistances identiques de 50 Ω .
Le réseau d'alimentation est un réseau 220 / 380 V, 50 Hz.
a) Les trois résistances sont montées en étoile.
Calculez l'intensité en ligne et la puissance dissipée par le radiateur
a) Les trois résistances sont montées en triangle.
Calculez l'intensité du courant dans une résistance, l'intensité du courant en ligne et la puissance dissipée par le
radiateur
Quel est l'intérêt du montage triangle ?
9° Un moteur a une puissance utile de 12 kW avec un rendement de 0,8. Son facteur de puissance est 0,82.
L’alimentation du moteur se fait en courant triphasé sous 220 / 380 V, en montage triangle.
Calculez
a) l'intensité dans un fil de ligne;
b) l'intensité dans un enroulement du moteur;
la résistance mesurée entre deux bornes, sachant que les pertes par effet Joule sont évaluées à 2 kW.
10° Une installation triphasé alimentée sous 230 / 400 V, 50 Hz comprend :
- un groupe de 10 lampes de 100 W branchées en étoile équilibré.
- un moteur triphasé ayant les caractéristiques suivantes : Put = 4,5 kW; η = 0,83 ; cos ϕ = 0,85
Calculer :
a) l’intensité du courant dans chaque lampe et l’intensité dans la ligne qui alimente chaque groupe de lampes.
b) Les puissances active, réactive et apparente du moteur
c) L’intensité dans la ligne alimentant le moteur
d) Les puissances active, réactive et apparente de l’installation quand le moteur et les lampes fonctionnent
ensemble.
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