Cos phi et consommation réelle

[invitefc9b58aa]

Je ressors une contribution d'un post fermé :

Bonjour.
Je me permets d’ajouter un message à cette discussion fermée pour vous dire que je viens de mesurer le cosφ d’une ampoule LED. Il est de 0,8 : puissance réelle 7,2 W, puissance apparente 8,95 W
Au revoir.

J'ai des LED et je suis en site isolé (pas de raccord EDF) et produit mon courant : panneaux solaires / régulateur / batteries / convertisseur.

Question: si à EDF, un particulier ne se voit facturer que la puissance active (cool) , dans mon cas, quelle sera la puissance effectivement tirée de mes batteries ? La puissance active ou la puissance apparente de ma lampe led ?

Superthanx
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[phys4]

Bonsoir,

Si votre convertisseur fonctionne bien ce sar seulement la puissance active qui sera consommée.

Mais rien n'est parfait en ce monde et votre convertisseur consomme aussi sans aucune charge. il est probable qu'il ait besoin de consommer une partie de la puissance réactive pour créer son courant.

[invitefc9b58aa]

Merci, mais j'ai besoin d'explications complémentaires : qui prend concrètement en charge les 1,75W (8,95-7,2) restant ? Si c'est le convertisseur, il va bien les chercher dans les batteries non ? Comment peut-il les créer sinon ?
Est-ce en compensant la puissance réactive ? Dans ce cas, ajuste-t-il la compensation de puissance réactive à chaque fois qu'un nouvel appareil capacitif ou inductif se met en route ? Cette compensation, si elle existe, se fait-elle sans besoin énergétique ?

[antek]

Une batterie fournit une puissance tout court.

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Est-ce en compensant la puissance réactive ? Dans ce cas, ajuste-t-il la compensation de puissance réactive à chaque fois qu'un nouvel appareil capacitif ou inductif se met en route ? Cette compensation, si elle existe, se fait-elle sans besoin énergétique ?

Il n'est pas possible de répondre à ces questions sans avoir les caractéristiques du convertisseur, aussi je ne peux que répéter la réponse précédente :
le convertisseur peut fournir l'intensité déphasée sans consommer de puissance en théorie.
Seulement comme cette intensité supplémentaire entraine des pertes il devra consommer une petite partie de cette puissance.
La consommation sur la batterie sera donc (7,2 + r*1,75) avec coefficient caractéristique du convertisseur.

[harmoniciste]

Merci, mais j'ai besoin d'explications complémentaires : qui prend concrètement en charge les 1,75W (8,95-7,2) restant ? Si c'est le convertisseur, il va bien les chercher dans les batteries non ? Comment peut-il les créer sinon ?
Est-ce en compensant la puissance réactive ? Dans ce cas, ajuste-t-il la compensation de puissance réactive à chaque fois qu'un nouvel appareil capacitif ou inductif se met en route ? Cette compensation, si elle existe, se fait-elle sans besoin énergétique ?

Bonjour,
Vous faites une erreur s'agissant de la nature de la puissance apparente annoncée (8,95 watts): Celle ci ne s'exprime pas en watt mais en Volt-Ampère (VA) montrant qu'il ne s'agit pas réellement de puissance active. La soustraction à laquelle vous procédez 8,95 (VA) - 7,2 (w) ne correspond à aucune puissance qu'il faudrait chercher quelque part.

Pour vous faire comprendre simplement le problème, imaginez une batterie alimentant une lampe à travers un commutateur s'ouvrant et se fermant à cadence rapide. Mesurant la tension moyenne aux bornes du commutateur, vous obtiendrez une valeur U. Et mesurant l'intensité moyenne du courant le traversant, vous trouverez une valeur I . Mais le produit U.I n'a qu'une apparence de puissance. En réalité quand il est fermé, le courant circule mais sans tension à ses bornes. Et quand il est ouvert, la tension est présente à ses bornes mais il n'y a pas de courant. Il n'y a donc jamais de puissance absorbée par le commutateur, et la batterie n'a rien de plus à fournir que la puissance moyenne consommée par lampe.

[invitefc9b58aa]

Enfin ! La puissance réactive de cette lampe Q = 5,3 W, c'est bien un surcoût énergétique qui faut aller chercher quelque part , non ?

Pour l'instant vous ne m'avez pas convaincu et je reste sur ma certitude : les batteries fournissent 8,95W ( ou VA si vous préférez ) pour allumer cette lampe; sauf autres effets inductifs / capacitif présents dans les autres appareils en fonctionnement du réseau ou électronique adaptative compensatoire du convertisseur qui annuleraient ou diminueraient ce Q.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Une lampe LED fonctionne à basse tension et a besoin d’un convertisseur pour passer du 230 V à la tension des diodes (4,5 V. Ou plus, si elles sont en partie en série).
Ce convertisseur est formé par un pont de diodes suivi d’un convertisseur DC-DC dont son cosφ n’est pas égal à 1.

Je vous invite à réfléchir a nouveau à l’exemple donné par Harmoniciste au post #6.
(Je connaissais le problème, mais sans lampe. Le voltmètre indique 5 V, l’ampèremètre 5 A, et le wattmètre indique 0 W. Il ; s’agissait d’une source de 10 V avec une résistance interne de 1 Ω)
Au revoir.

[harmoniciste]

Enfin ! La puissance réactive de cette lampe Q = 5,3 W, c'est bien un surcoût énergétique qui faut aller chercher quelque part , non ?

Non. La puissance réactive ne s'exprime pas en watt mais en VAR (volt-ampère réactif) pour bien montrer que ce n'est que la multiplication d'une intensité efficace par une tension efficace déphasés de 90°.
Si vous dessinez la courbe du produit instantané d'une tension et d'un courant alternatif déphasé de 90°, vous vous apercevrez que la puissance réelle instantanée est alternativement fournie, puis immédiatement récupérée. Soit en moyenne une dépense d'énergie nulle.

[inviteede7e2b6]

ce dernier point est discutable sur un onduleur....

car il n'y a personne pour "récupérer" l'énergie qui ne sera pas rendue à la batterie

donc le circuit de puissance dissipe l'énergie et chauffe :scen

[harmoniciste]

La dissipation du circuit de puissance est bien en lien avec le courant commuté, mais il n'est pas le lieu où se dissiperait l'énergie réactive.

Avec un onduleur 72 vcc /400v 3ph 50 hz, les valeurs suivantes seraient par exemple plausibles:
Débitant 4.7A sur un moteur absorbant 2750 w en charge (cos phi = 0.85) il consomme 42 A sur la batterie (soit 275 watts perdus en chaleur dans ses circuits).
Le même moteur à vide n'absorbe plus que 2.9 A (cos phi = 0.15), et l'onduleur ne consomme alors que 7 A sur la batterie.
Il y a donc 504 w maintenant débités par la batterie pour fournir les 200 w perdus en chaleur dans les circuits de l'onduleur, et les 300 w de pertes du moteur, lequel reçoit encore 2000 VAR.

[BOB92]

Bonjour

La puissance réactive n'a absolument rien à voir avec une quelconque énergie qui se rait à produire ou à consommer ( mécaniquement, thermiquement, ou autre). il n'y a donc pas lieu de s'en inquiéter dans u bilan d'énergie ( batterie, comptage ERDF, ...). Elle apparaît simplement du fait que le récepteur n'est pas purement résistif, et introduit une impédance capacitive ou selfique, et donc diminue le COS PHI.
La conséquence en est une augmentation de courant, qui elle va introduire des pertes supplémentaires dans les circuits ( lignes, transformateurs, circuits de commutation, ..).

Dans un réseau complexe ( ERDF, transport d'énergie, usine,..) on prend en compte ces éléments, et ERDF veille au grain ( valeur mini de COS PHI, comptage et taxation des VAR, ..).
Mais pour le particulier, en habitat, il faut oublier.

Cordialement

[stefjm]

ce dernier point est discutable sur un onduleur....

car il n'y a personne pour "récupérer" l'énergie qui ne sera pas rendue à la batterie

donc le circuit de puissance dissipe l'énergie et chauffe :scen

Bonjour,
Si on veut être rigoureux, il ne faut carrément pas parler de puissance réactive qui n'est définie de façon univoque et universelle que pour des signaux sinusoïdaux.
Ici, c'est de la commutation. On peut donc définir proprement la puissance active P comme étant la puissance moyenne échangée sur une période et la puissance apparente S définie par le produit des valeurs efficaces du courant et de la tension.
Le facteur de puissance peut se définir par k=P/S, inférieur à un pour des questions mathématiques de série de Fourier et ce facteur de puissance ne rend en rien compte d'un quelconque rendement énergétique.

On peut très bien imaginer un montage sans aucune pertes énergétiques (composant aux commutations parfaites) qui fonctionnera avec un très mauvais facteur de puissance, dépendant de la charge et de la configuration du convertisseur.

Cordialement.

[stefjm]

Bonjour
La puissance réactive n'a absolument rien à voir avec une quelconque énergie qui se rait à produire ou à consommer ( mécaniquement, thermiquement, ou autre). il n'y a donc pas lieu de s'en inquiéter dans u bilan d'énergie ( batterie, comptage ERDF, ...). Elle apparaît simplement du fait que le récepteur n'est pas purement résistif, et introduit une impédance capacitive ou selfique, et donc diminue le COS PHI.

En commutation, la différence entre la puissance active et la puissance apparente n'est pas seulement du à un déphasage introduit par la charge mais aussi à la déformation des signaux fourni par le convertisseur par rapport aux sinus.
Le facteur de puissance (FP) dépend du taux de distorsion harmonique (THD).
http://fabrice.sincere.pagesperso-or...deformante.pdf
Le pdf cause un peu de LED pages 9 et suivantes.

[BOB92]

Bonjour

Tout à fait exact, c'est volontairement que je n'avais pas parlé de la puissance déformante, car nullement évoquée précédemment.

Comprendre ce qu'est physiquement la puissance réactive n'est pas aisée pour tous, et y ajourer la puissance déformante complique encore la chose.
D'autant que les compteurs d'énergie ne traitent que de l'énergie active et de l'énergie réactive.
Cordialement