Le Calcul Du Courant D'emploi PDF [PDF]

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Évaluation d’une intensité absorbée

Par Jacques BOURBON

Préface Chaque récepteur pour une puissance donnée, absorbe un courant électrique (Ib) qui va influencer le choix de la section et la protection de la canalisation qui alimente ce ou ces récepteurs . Il est donc nécessaire pour évaluer cette intensité de connaître le fonctionnement du récepteur.

La puissance électrique La puissance électrique est la mesure qui détermine la quantité de travail fournie pendant un laps de temps donné. On identifie la puissance par la lettre P et les unités de mesure généralement utilisées sont le watt (W) ou kilowatt (kW) dans le système international. Pour calculer l’intensité a partir de la puissance et de la tension ont utilise la relation suivante:

I P U Pour les puissances mécaniques, parfois on utilise encore une ancienne unité appelée le cheval vapeur (cv) ,pour la conversion on à 736. W pour un cheval vapeur. 1 cheval =736 Watt Watt (James) (Greenock, 1736 - Heathfield, 1819), ingénieur et mécanicien écossais. Il apporta des perfectionnements décisifs à la machine à vapeur, en l’équipant notamment. d’un condenseur (1765), puis inventa le régulateur à boules (régulateur de Watt) et le chauffage à la vapeur.

Le triphasé Se dit d’un système de trois grandeurs sinusoïdales (courant ou tension) de même fréquence et déphasées l’une par rapport à l’autre de 120° 360 (Une distribution triphasée comprend trois conducteurs de phase)

3

 120

+ Umax

L3 30°

3 Cos (30) rotor 2

stator

L1

V=230.V

0° 360

t

3  1,732

U  V . 3 L2

- Umax 0°

90°

180°

270°

360°

Le point commun des trois phases est appelé neutre est il est relié à la terre La tension V entre une des trois phases et le neutre ou la terre est de 230.V la tension U entre chaque phases est de 400.V

Les tensions en triphasé Tension normalisée contractuelle Avant 1986 : 220 Volts monophasé et 380 Volts triphasé depuis 1996 : 230 Volts monophasé et 400 Volts triphasé. Phase 1 Neutre

Phase 2 Phase 3

230.V 400.V 230.V 400.V 230.V 400.V Les couleurs EDF ( Vert, jaune, brun) ne sont plus normalisées, mais encore utilisées parfois

Conversion des puissances en intensité Soit une une puissance de 1.kW en triphasé 400.V ont calcule par la relation suivante:

I P U. 3 Résultat=1,44.A Donc P x 1,44 = Ib (P en kW) en triphasé 400.V 8 en monophasé 127V 2,5 en triphasé 230V

4,35 en monophasé 230V 1,44 en triphasé 400V

Dans les installations industrielles on équilibre souvent en triphasé plusieurs récepteurs monophasés du même circuit.

Déphasage courant / tension Dans un circuit purement résistif,(lampe à incandescence, chauffage) le courant varie en même temps que la tension, on dit que I et U sont en phase.

Mais pour un circuit inductif (moteur, transformateur) le courant ne varie pas en même temps que la tension, il est en retard sur la tension. Ce déphasage de l'intensité par rapport à la tension est appelé: Le facteur de puissance.

Les expressions de puissances Le cheval tire la péniche qui pour éviter de taper dans la rive émet une force réactive à l'aide de son gouvernail. Cheval de trait

Chemin de halage PUISSANCE APPARENTE

PUISSANCE RÉACTIVE



Gouvernail

PUISSANCE RÉELLE

Péniche

En électricité, le déphasage d’un angle () de l’intensité sur la tension fait apparaître aussi trois puissances: Puissance apparente

P=La puissance active en kW Q=La puissance réactive en kVAR S=La puissance apparente en kVA

S  P Q 2

2

S=UxI

Puissance réactive Q=UxIxSin()

 Puissance réel P=UxIxCos()

Influence du Cos  Pour illustrer l’influence du Cos  sur l'intensité absorbée Ib, on calculera avec différentes valeurs de facteur de puissance pour un récepteur de 1 kW sous 400 volts en triphasé.

Ib 

Ib

1

0,9

0,8

P U . 3.Cos( )

0,7

0,6

0,5

0,4

cos 

Conclusion, Si le cos  est faible, le courant absorbé (Ib) sera plus important. l'EDF pénalise les installations qui ont un cos  < 0,925, et pour l'utilisateur, la nécessité d’augmenté la sections des lignes.

Facteur de puissance des principaux récepteurs Les récepteurs consommant le plus d'énergie réactive sont : - les moteurs à faible charge - les machines à souder - les fours à arc et induction - les redresseurs de puissance

Améliorer le facteur de puissance Pour améliorer le facteur de puissance d'une installation électrique, il faut produire une part plus ou moins importante d'énergie réactive avec des condensateurs. Le condensateur est un récepteur constitué de deux parties conductrices (électrodes) séparées par un isolant. Sur un schéma électrique, Il est représenté par le symbole suivant:

Ce récepteur à la propriété lorsqu'il est soumis à une tension sinusoïdale de déphaser son intensité, donc sa puissance (réactive capacitive), de 90° en avant sur la tension.

Le facteur de puissance Le facteur de puissance autrement dit le cos  d'un appareil électrique est égal au rapport de la puissance active P (kw) sur la puissance apparente S (kVA) et peut varier de 0 à 1.

P cos( )  S Cette information est parfois indiqué sur la plaque signalétique, exemple: les moteurs.

Le rendement La puissance assignée d'un moteur est la puissance mécanique disponible sur l'arbre, il en résulte que la puissance d'alimentation d'un moteur est toujours supérieure à sa puissance assignée. Pa>Pu Le rendement d’une machine est le rapport entre la puissance utile mécanique (Pu) et la puissance absorbée électrique (Pa)

Pu  Pa

Pa 

Pu



Le rendement varie donc avec la puissance mécanique et les pertes, la relation entre le rendement et la puissance mécanique est généralement donnée par un graphique et exprimé en %

facteur de puissance et du rendement (a) Les valeurs ci-dessous, extraites du tableau UTE C 15-105 sont des valeurs moyennes pouvant être utilisées en l’absence de données plus précises. Elles sont calculées par la relation suivante:

a

1 cos

Méthode simplifié Pour un moteur de 5,5 kW avec un Cos  de 0,83 et un rendement de 0,80 branché en triphasé 400.V , ont utilise la relation suivante:

Pn Iabs  3.U .. cos( )

Résultat=11,95 A

Le guide de UTE C 15-105 permet de simplifié le calcul par la relation suivante:

Iabs  Pn.a.1,44 Attention ! Pn en kW

Résultat=11,92 A

Utilisation du tableau dans le catalogue Il existe un tableau dans le catalogue Merlin Gerin page K37 qui donne la valeur de l’intensité absorbée à partir d’une puissance et d’une tension en triphasé : Pour un moteur de 5,5 kW branché en triphasé 400.V , le tableau indique le résultat suivant 12.A:

Le facteur d'utilisation (ku) Le régime de fonctionnement normal d'un récepteur peut être tel que sa puissance utilisée soit inférieure à sa puissance nominale installée, d'où la notion de facteur d'utilisation. Le facteur d'utilisation s'applique individuellement à chaque récepteur. Ceci se vérifie pour des récepteurs à moteur susceptibles de fonctionner en dessous de leur pleine charge.

Dans une installation industrielle, ce facteur peut-être estimé en moyenne à 0,75 pour les moteurs. Pour l'éclairage et le chauffage, il sera toujours égal à 1.

Réévaluation d’une puissance Quelle sera la l’intensité absorbée d’un tour de 5,5 kW avec un cos  de 0,83 et un rendement de 0,80 alimenté en triphasé 400.V

•Puissance nominal : 5,5 kW •Coefficient a : 1/(0,83 x 0,80)= 1,506 ou 1,5 selon le guide UTE C 15-105 •Coefficient d’utilisation : 0,75 pour une installation industrielle par défaut. •Coefficient de conversion pour du triphasé 400.V=1,44 8,91.A=5,5.kW x 1,5 x 0,75 x 1,44

Groupement de circuits Dans le cas d’un regroupement de plusieurs circuits (départs) dans un coffret ou une armoire, il y a lieu d’appliquer sur l’ensemble des circuits d’autres coefficients supplémentaires.

 Le coefficients de simultanéité (KS)  Le coefficient d’extension (Ke)

facteur de simultanéité Dans une installation électrique, certains appareils ne fonctionnent pas toujours en même temps, on utilise dans ce cas la un facteur de simultanéité Ks qui minore la puissance, il est utilisé pour un ensemble de récepteurs. Exemple: Dans un petit atelier comprenant, une perceuse de 2.kW sur colonne, un tour de 18.kW, une scie a ruban de 3 kW et un éclairage de 3kW, soit 4 départs. L’exploitation de cette atelier ne permet pas l’utilisation simultané des machines, en revanche il est nécessaire d’utiliser l’éclairage en permanence. Eclairage 3.kW

2.kW + 18.kW + 3.kW + 3.kW = 26.kW Perceuse sur colonne 2.kW

Tour 18.kW

+

18.kW

3.kW = 21.kW

Scie à ruban 3.kW

Soit un Ks=0,8

KS pour les armoires de distribution Facteur de simultanéité pour les armoires de distribution La norme NF C 63-410 (ensembles d'appareillage à basse tension) comporte un tableau . Il s'applique à une armoire de distribution regroupant plusieurs circuits quand les indications relatives aux conditions de charge ne sont pas indiquées.

Pour les circuits de prises de courant, le facteur de simultanéité varie entre 0,1 à 0,2 et 1 pour l’éclairage et le chauffage.

Facteur des prévisions d ’extension (Ke) Le facteur tenant compte des prévisions d’extensions Ke est égal à 1, mais pour les installations industrielles on prend généralement 1,2

Rarement utilisé sur des circuit terminaux, mais plutôt sur un ensemble de plusieurs départs comme un coffret ou une armoire électrique.

Application pour un ensemble de récepteurs dans un coffret Désignation

Tour Perceuse

8 PC 2P+T10/16 Four 30 fluos de 58.W

Coefficient (a ) en fonction du rendement et du Cos 

Coefficient d'utilisation Ku

Coefficient de conversion de puissance en intensité

Intensité absorbée (Ib)

5,5 kVA

1,5

0,75

1,44

8.91 A

2 kVA

2

0,75

1,44

4,32 A

3,6 kVA

1

1

4,35

16 A

45 kVA

1

1

1,44

64,8 A

1,7 kVA

1,40

1

1,44

3,42.A

Puissance nominal en Kw

Au niveau du coffret Somme des intensités dans le tableau divisionnaire 97,45 A

Coefficient de Simultanéité Ks

Coefficient d'extension

0,8

1,2

Intensité absorbée Ib pour le tableau divisionnaire 93,55 A

Choix du calibre de la protection Le calcul de l’intensité absorbée Ib va permettre de choisir le calibre de la protection In ou Ir et la section de la canalisation.

InIb Les coefficients influent sur le fonctionnement et l’aspect économique de l’installation.

6,10,16,20,25,32,40,50,63,80,100,120,……….. Exemple: Ib=55.A, choisir le calibre In de 63.A

FIN

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JB 2007