Mesure des puissances consommées dans le logement

[jyvoipabo]

Tout à fait d'accord.

1-Le cadre de la discussion est fixé par dans l'ordre le modérateur et son auteur. Il arrive que cela ne convienne pas à tout le monde.

2-Si la forme d'onde du courant était sinusoidale et tous les recepteurs parfaitement linéaires on aurait pas besoin de s'inquiéter de quoi que ce soit.

3-Mais les choses ne sont pas aussi simples : L'existence des petites bêtes est bien réelle (dans le temps on les appelait même des parasites parce qu'elles perturbaient la radio) et si ce ne peut être les alternateurs qui les produisent ce sont bien les récepteurs ou alors il y a des fantomes ?

JP
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[PA5CAL]

Le cadre de la discussion est fixé par dans l'ordre le modérateur et son auteur. Il arrive que cela ne convienne pas à tout le monde.

Il ne s'agit pas de ça.

Le cadre de la discussion est fixé par le sujet, qui est « Mesure des puissances consommées dans le logement ». Si tu parles d'autre chose de bien différent, tu es hors sujet. Et si par dessus le marché tu dis des choses inexactes, il me paraît normal qu'on le fasse remarquer.

Si la forme d'onde du courant était sinusoidale et tous les recepteurs parfaitement linéaires on aurait pas besoin de s'inquiéter de quoi que ce soit.

Les récepteurs ne sont pratiquement jamais linéaires, et la forme d'onde du courant n'est pratiquement jamais sinusoïdale.

Il n'empêche qu'on n'a pas à se soucier de quoi que ce soit : la puissance réellement consommée est rapportée telle quelle par le compteur de l'habitation, quelle que soit la forme d'onde du courant et la linéarité des appareils branchés (encore heureux !). Au final, c'est ce qu'on verra apparaître sur la facture.

Mais les choses ne sont pas aussi simples : L'existence des petites bêtes est bien réelle (dans le temps on les appelait même des parasites parce qu'elles perturbaient la radio) et si ce ne peut être les alternateurs qui les produisent ce sont bien les récepteurs ou alors il y a des fantomes ?

Les choses ne sont pas si compliquées, parce que ces petites bêtes n'existent pas.

Comme je l'ai rappelé, les harmoniques n'ont pas d'existence physique. Ce sont des éléments d'analyse mathématiques, des notions abstraites.

Et les choses deviennent inutilement compliquées lorsqu'on s'obstine à les utiliser là où ce n'est pas utile ou pas approprié.

L'analyse harmonique est pertinente quand on parle de machines électriques tournantes, du fait de l'action mécanique contradictoire des harmoniques, et parce qu'on peut considérer que ces machines ont en première approximation un comportement linéaire. Mais ce n'est pas ce dont on parle ici.

L'analyse harmonique est pertinente quand on parle d'ondes radio ou de signaux audio, parce que la sensibilité et le principe de fonctionnement des appareils qui les traitent ou qu'ils perturbent est définie en terme de spectre. Mais ce n'est pas non plus ce dont on parle ici.

L'analyse harmonique est pertinente quand on parle de systèmes asservis linéaires ou quasi-linéaires, parce que la théorie sur leur stabilité repose sur ce type d'analyse. Mais ce n'est pas non plus ce dont on parle ici.

L'analyse harmonique n'est pas pertinente lorsqu'on traite de systèmes fortement non-linéaires, parce que les calculs deviennent inextricables. Il existe généralement d'autres méthodes d'analyse mathématique bien mieux adaptées (ce qui n'empêche pas de faire ensuite une analyse harmonique des résultats, si cela est utile par ailleurs). Mais ce n'est toujours pas ce dont on parle ici.


La consommation de l'installation électrique d'un particulier, qui est la seule partie facturée est :
¨¨¨
qu'on peut éventuellement déduire des différents phases de consommation de la puissance moyenne réelle (dite "active") :
¨¨¨
Cela reste vrai quelle que soit la forme d'onde de u(t) et de i(t).

L'analyse harmonique n'a donc strictement rien à la voir là-dedans, pas plus que les notions de puissance réactive et de facteur de puissance qui en découlent.

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[jyvoipabo]

Il ne s'agit pas de ça.

Le cadre de la discussion est fixé par le sujet, qui est « Mesure des puissances consommées dans le logement ». Si tu parles d'autre chose de bien différent, tu es hors sujet. Et si par dessus le marché tu dis des choses inexactes, il me paraît normal qu'on le fasse remarquer.
Les récepteurs ne sont pratiquement jamais linéaires, et la forme d'onde du courant n'est pratiquement jamais sinusoïdale. [/B]

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Pour les choses exactes et inexactes on va faire simple :

Les lampes à incandescence, les chauffe eau et autres radiateurs, ne seraient pas linéaires par hasard ?

JP

[PA5CAL]

Pour les choses exactes et inexactes on va faire simple :

Les lampes à incandescence, les chauffe eau et autres radiateurs, ne seraient pas linéaires par hasard ?

Quel rapport ?

En ce qui concerne les choses inexactes, j'ai déjà répondu :

Si tu examine une distribution d'énergie, les récepteurs non linéaires se comportent bel et bien comme des générateurs d'harmoniques et donc d'énergie.

Non, ça c'est une vue de l'esprit, un raccourci mathématique. Car si les dipôles récepteurs non-linéaires provoquent bien des harmoniques, ils ne génèrent en revanche aucune énergie, physiquement parlant.

Par ailleurs, j'ai rappelé que la forme d'onde n'avait pas d'influence et que l'analyse harmonique n'était d'aucune utilité sur la mesure de la consommation d'énergie.

[jyvoipabo]

Donc les harmoniques n'existant pas, leur étude ne présente aucun intérêt.

Malheureusement les choses ne sont pas ainsi.

Les harmoniques circulent bel et bien dans les réseaux et donc dans les compteurs.

Pour moi il n'est pas certain que leur influence soit négligeable dans tous les cas.

Il est permis de penser autrement.

JP

[PA5CAL]

Donc les harmoniques n'existant pas, leur étude ne présente aucun intérêt.

Malheureusement les choses ne sont pas ainsi.

Les harmoniques circulent bel et bien dans les réseaux et donc dans les compteurs.

J'ai déjà indiqué que le courant consommé n'était pratiquement jamais sinusoïdal (du fait d'appareils contenant des hacheurs ou des alimentations redressées notamment), ce qui implique qu'on peut en faire une décomposition en séries de Fourrier présentant des harmoniques d'ordre supérieur à l'unité.

La tension est quant à elle assez peu déformée, à moins de se trouver loin en bout de réseau.

« Les harmoniques circulent » est un abus de langage pour dire que le courant qui circule n'est pas sinusoïdal.

Si l'on va par là, on pourrait tout aussi bien dire que ce sont des ondelettes de Haar qui circulent sur le réseau.

Pour moi il n'est pas certain que leur influence soit négligeable dans tous les cas.

Elle est en pratique négligeable, et n'intervient qu'à cause de considérations technologiques, et non physiques.

Les compteurs électriques sont malgré tout conçus pour pouvoir enregistrer sans trop se tromper des puissances dont la forme d'onde est en dents de scie. Leur précision, qui est encadrée par une norme (IEC 61036), n'est d'ailleurs pas limitée stricto sensus par la présence d'harmoniques dans le courant, mais par les principes mis en oeuvre pour effectuer la mesure, lesquels varient d'un modèle à l'autre.

S'il en était autrement, les fournisseurs d'électricité auraient été depuis longtemps dans l'obligation de prendre des mesures corrective au niveau des compteurs. Mais ce n'est pas le cas. Leur seul soucis majeur est la puissance réactive, qu'ils corrigent lorsque c'est nécessaire par des appareils présentant une impédance complexe, notamment dans le cas de l'alimentation de grandes zones d'habitation. Mais cela vient avant le compteur des particuliers, puisque la consommation mesurée et facturée n'est pas impactée par ce phénomène.

Il est permis de penser autrement.

On n'est pas ici pour faire état de convictions philosophiques ou religieuses, mais de faits scientifiques et techniques.

Si tu penses que la forme d'onde du courant a une influence non négligeable sur la mesure de la consommation, il va falloir étayer cette affirmation, en donnant tout au moins quelques indices concrets.

[jyvoipabo]

On n'est pas ici pour faire état de convictions philosophiques ou religieuses, mais de faits scientifiques et techniques.

Mes convictions philosophiques et religieuse c'est mon problème.
Occupe toi donc des tiennes et tout ira bien.

Ces abus sont absolument inadmissibles et probablement contraires à la charte de ce forum.

Quand on n'a plus que ça à raconter il vaut mieux se taire.

JP

[PA5CAL]

Mes convictions philosophiques et religieuse c'est mon problème.
Occupe toi donc des tiennes et tout ira bien.

Ces abus sont absolument inadmissibles et probablement contraires à la charte de ce forum.

Quand on n'a plus que ça à raconter il vaut mieux se taire.

Là tu dérapes. Il n'est bien évidemment pas question de philosophie ni de religion. C'est d'ailleurs exactement ce que je dis.

À l'évidence, tu ne retiens dans mes commentaires que ce qui t'arrange, et tu ne cherches pas à comprendre les informations que j'apporte en réponse à tes propos.

Tu n'as toujours apporté aucun élément pour étayer l'avis que tu présentes, et que je conteste, arguments à l'appui.

En l'occurrence, c'est toi qui devrais relire la charte du forum :

Vous pouvez critiquer les idées, mais pas les personnes.

Ayez une démarche scientifique. (...) Toutes idées ou raisonnement (aussi géniaux soient ils) doivent reposer sur des faits scientifiquement établis et non sur de vagues suppositions personnelles, basées sur d'intimes convictions.

[jyvoipabo]

A toutes fins utiles.

http://sitelec.org/mesurepuissance.htm

JP

[PA5CAL]

Enfin des informations !

Merci pour ce lien (qui confirme que l'erreur de mesurage de la consommation dans le cas d'un courant non sinusoïdal est due à la technologie de fabrication des compteurs, et reste négligeable conformément à la norme - Ce serait bien de trouver un document équivalent, non soumis à droit d'auteur comme ceux actuellement à ma disposition, explicitant le comportement des compteurs modernes "électroniques". Avis aux amateurs.)

Je rappelle, pour fixer ce qu'on entend par "négligeable", les limites de précision actuellement imposées aux compteurs électriques :

Erreur maximale tolérée (en %) pour compteurs de classe 1 selon CEI 62 053-21

Condition         Charge ohmique Charge inductive Charge capacitive
                     cos(φ)=1     cos(φ)=0,5...1    cos(φ)=0,8...1
0,05.Ib ≤ 0,1.Ib      ±1,5               -                 -
0,1.Ib ≤ 0,2.Ib       ±1%               ±1,5              ±1,5
0,2.Ib ≤ Imax         ±1%               ±1%               ±1%

Erreur maximale tolérée pour compteurs de classe B selon EN 50 470-3 (MID)

Condition         Charge ohmique Charge inductive Charge capacitive
                     cos(φ)=1     cos(φ)=0,5...1    cos(φ)=0,8...1
Imin ≤ I < Itr        ±1,5%              –                 –
Itr ≤ I < Imax        ±1%               ±1%               ±1%

[PA5CAL]

Et voici quelques valeurs typiques des constantes, pour un compteur 32 A (MID) :

Ib   courant de base à partir duquel sont
      calculées les autres courants, selon CEI    5A
Imax courant minimum de mesurage
      dans les limites des erreurs maximales      32 A
Itr  courant minimum pour la précision spécifiée  0,5 A
Imin courant minimum de mesurage
      dans les limites des erreurs maximales      0,25 A
Ist  courant auquel démarre le comptage           0,02 A

[jyvoipabo]

C'est tout à fait exact.

Mais l'auteur précise bien au début qu'il faut tout lire avant d'en tirer les conclusions et notamment le chapitre consacré aux courants non sinusoïdaux.

Bonne lecture.

[PA5CAL]

Dommage que l'auteur commence par indiquer, au paragraphe "1. Le cas général" du premier chapitre, que "la charge (a) une impédance Zc", alors que cela n'est pertinent que pour un régime linéaire et sinusoïdal, notions qui ne sont abordées qu'au paragraphe suivant : "2. Quelques cas particuliers - 21. le courant sinusoïdal".

Par ailleurs, le paragraphe "3. Les courants non sinusoïdaux : la transformée de Fourier" s'entête (comme à l'habitude) à associer systématiquement les signaux non-sinusoïdaux à l'analyse harmonique, alors que seul le calcul des puissances non physiques (S, Q, D) le requiert, la puissance consommée P étant quant à elle finalement mesurée ou calculée sans passer par ce biais.


Je déplore, une nouvelle fois, une certaine confusion qui mène à introduire un peu trop vite des moyens d'analyse mathématique inadéquats pour les situations étudiées.

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[jyvoipabo]

Extrait de http://fr.wikipedia.org/wiki/Courants_harmoniques

L'existence des courants harmoniques est dû au fait que la tension électrique délivrée n'est pas parfaitement sinusoïdale. Ils ne proviennent en général pas de l'alimentation mais du réseau client.

On considérait souvent abusivement que les générateurs d'harmoniques étaient essentiellement industriels. Or des mesures sur le réseau électrique français, ont montré que le moment où le réseau est le plus pollué par les harmoniques est le dimanche soir, c’est-à-dire à un instant où les industries tournent au ralenti, mais où les téléviseurs sont massivement allumés.

Les effets des harmoniques les plus connus sont la destruction des condensateurs et des disjoncteurs.

JP

[PA5CAL]

Ceci est partiellement exact.

L'existence des courants harmoniques n'est pas seulement dû au fait que la «tension délivrée» n'est pas parfaitement sinusoïdale, mais aussi et surtout que le courant consommé ne l'est pas du tout.

Par ailleurs si la cause du phénomène se situe bien du côté de l'utilisateur (non-linéarité des convertisseurs et alimentations électroniques, notamment), l'énergie qui provoque les dégâts est quant à elle bien produite par la centrale électrique.


Cette façon de présenter les choses (i.e. parler d'harmoniques) est toujours trompeuse pour qui voudrait appréhender parfaitement le phénomène.

En partant du même principe, il faudrait traiter un court-circuit sur le réseau client comme une onde puissante produite par ce dernier, de fréquence égale à l'harmonique de ranq 1. Mathématiquement parlant, ce n'est pas faux. Mais pour la compréhension de la cause du phénomène, c'est totalement inadéquat.

Pour les «courants harmoniques» dont on parle ici, c'est pareil.


Quoiqu'il en soit, cela reste en parfait accord avec ce que j'ai déjà écrit, à savoir que :
- la présence d'harmoniques est la conséquence de l'analyse mathématique du phénomène ;
- l'apparition d'harmoniques ne correspond pas à une création d'énergie de la part du réseau client, mais à la fluctuation de la consommation de ce dernier durant la période de 50Hz ;
- cela est toujours sans rapport avec le sujet, qui est la «mesure de la puissance consommée dans le logement».

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[jyvoipabo]

Ceci est partiellement exact.

L'existence des courants harmoniques n'est pas seulement dû au fait que la «tension délivrée» n'est pas parfaitement sinusoïdale, mais aussi et surtout que le courant consommé ne l'est pas du tout.

Par ailleurs si la cause du phénomène se situe bien du côté de l'utilisateur (non-linéarité des convertisseurs et alimentations électroniques, notamment), l'énergie qui provoque les dégâts est quant à elle bien produite par la centrale électrique.


Cette façon de présenter les choses (i.e. parler d'harmoniques) est toujours trompeuse pour qui voudrait appréhender parfaitement le phénomène.

En partant du même principe, il faudrait traiter un court-circuit sur le réseau client comme une onde puissante produite par ce dernier, de fréquence égale à l'harmonique de ranq 1. Mathématiquement parlant, ce n'est pas faux. Mais pour la compréhension de la cause du phénomène, c'est totalement inadéquat.

Pour les «courants harmoniques» dont on parle ici, c'est pareil.


Quoiqu'il en soit, cela reste en parfait accord avec ce que j'ai déjà écrit, à savoir que :
- la présence d'harmoniques est la conséquence de l'analyse mathématique du phénomène ;
- l'apparition d'harmoniques ne correspond pas à une création d'énergie de la part du réseau client, mais à la fluctuation de la consommation de ce dernier durant la période de 50Hz ;
- cela est toujours sans rapport avec le sujet, qui est la «mesure de la puissance consommée dans le logement».

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Moi je dis simplement que si ça pête des disjoncteurs, ce n'est quand même pas que des mathématiques.

Et ils ne sont quand même pas tous fous chez les electricien.

[PA5CAL]

Moi je dis simplement que si ça pête des disjoncteurs, ce n'est quand même pas que des mathématiques.

Justement, ce ne sont pas les mathématiques, et en particulier l'analyse harmonique que tu fais intervenir dans tes propos, qui font péter les capas et les disjoncteurs et qui font perdre de l'énergie en ligne, mais les phénomènes physiques sous-jacents (en l'occurrence l'intensité du courant dans les circuits, indépendamment des harmoniques qu'on pourrait y trouver).

Les mathématiques permettent seulement de décrire, d'une manière ou d'une autre, un phénomène afin d'en parler, et si cette description est adaptée, éventuellement de le comprendre et de résoudre les problèmes qu'il pose.

Les harmoniques ne sont pas des éléments physiques, mais des objets mathématiques, introduits par l'analyse en série de Fourrier.

Et encore une fois, ni ces harmoniques ni les phénomènes qu'on a cités n'interviennent en tant que tels dans la consommation facturée des logements (qui est le sujet de cette discussion). Même si le disjoncteur explose, le particulier ne paiera pas plus cher.

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[jyvoipabo]

Pour que ce soit vrai il faudrait qu'il y ait un filtre 50Hz dans les compteurs et à ma connaissance il n'y a en pas.

L'énergie qui circule est comptabilisée en faisant a chaque instant la somme des P=UI. C'est d'ailleurs toi qui l'a écrit.

Les harmoniques sont traitées par les compteurs comme le fondamental qui n'est en fait que l'harmonique de rang 1.

Comme cela a été vérifié le taux d'harmoniques peut être très élevé. Je ne pense pas que l'électricien, en vertu du principe que les petits ruisseaux font les grandes rivières, transporte ça gratuitement pour en faire cadeau au consommateur.

Et, ce n'est quand même pas pour rien que l'on met des filtres secteurs sur tous ces bidules qui donnent l'heure dans tous les coins de la maison et que les écologistes ont entrepris de les combattre car l'énergie qu'ils consomment est perdue inutilement.

JP

[PA5CAL]

Pour que ce soit vrai il faudrait qu'il y ait un filtre 50Hz dans les compteurs et à ma connaissance il n'y a en pas.

De quoi parles-tu exactement ?

Quoi qu'il en soit il n'est pas nécessaire de mettre un filtre 50Hz pour faire des mesures de consommation. Bien au contraire, c'est absolument à éviter.

L'énergie qui circule est comptabilisée en faisant a chaque instant la somme des P=UI. C'est d'ailleurs toi qui l'a écrit.

Oui, à ceci près que U et I désignent des valeurs efficaces. La notation exacte, que j'ai utilisée, est u(t) et i(t) (valeur instantanées).

Les harmoniques sont traitées par les compteurs comme le fondamental qui n'est en fait que l'harmonique de rang 1.

Exact.

Comme cela a été vérifié le taux d'harmoniques peut être très élevé. Je ne pense pas que l'électricien, en vertu du principe que les petits ruisseaux font les grandes rivières, transporte ça gratuitement pour en faire cadeau au consommateur.

Il n'en fait pas cadeau au consommateur parce que, comme tu l'as indiqué juste au-dessus, les compteurs traitent également les harmoniques, du moins lorsqu'ils produisent un travail (i.e. lorsqu'il font partie de la puissance active).

Lorsqu'ils entrent dans la composition de la puissance réactive, ils posent sur le réseau du fournisseur des problèmes du même ordre que s'il s'agissait de sinusoïdes à 50Hz parfaites mais déphasées.

Et, ce n'est quand même pas pour rien que l'on met des filtres secteurs sur tous ces bidules qui donnent l'heure dans tous les coins de la maison et que les écologistes ont entrepris de les combattre car l'énergie qu'ils consomment est perdue inutilement.

On met des filtres secteur sur ces bidules pour éviter de créer des perturbations électromagnétiques sur les appareils sensibles, telles que les chaînes audio, la radiodiffusion, etc. . Cela n'a pas de rapport avec la consommation d'énergie à l'intérieur du logement.