Calculer la puissance totale. Le calcul de la puissance totale d'un circuit électrique nécessite la connaissance de ses composants actifs et réactifs, dont le rapport est décrit par le triangle de puissance.

Calculer l'actif (P)  et réactif (Q)  composants du circuit triphasé est la somme de leurs valeurs dans chaque phase selon les formules:

  Р = R A + R B + R C = U A I A cosφ A + U B I B cosφ B + U C I A Ccosφ C;
  Q = Q A + Q B + Q C = U A I Un sin A + U B I B sinφ B + U C I A Csinφ C.

I A, I B, I C, U A, U B, U C  - vecteur des courants et des tensions dans les phases,
Φ   - angle de phase des vecteurs de courant par rapport à la tension.

Pour un fonctionnement symétrique du circuit dans toutes les phases, l'égalité des puissances est réalisée. Par conséquent, la puissance totale peut être obtenue en multipliant simplement la composante de phase par le nombre de phases dans le système:

  Р = 3Р Ф = 3U I Ф cosφ;
  Q = 3Q = 3U I Ф sinφ;
  S = 3S Ф = (Р2 + Q2) = 3U I Ф

Nous faisons le remplacement des composants de phase linéaires dans leurs corrélations pour le circuit en étoile: I L = I F, U F = U L / √3.

Le résultat est:

Remplacez les composantes de phase du circuit linéaire du triangle par leurs rapports: I F = I L / √3, U F = U L.

Le résultat du calcul:

  Р = 3U ∙ I Ф φ cosφ = (3U Л I Л / √3) cosφ = √ 3 U Л I Л cosφ.

Ainsi, il s’est avéré qu’il n’existait aucune dépendance vis-à-vis des variantes de la connexion des éléments de circuit par le schéma γ ou Δ dans un système de valeurs de puissance symétriques à 3 phases. Ils sont calculés en utilisant les mêmes formules:

  Р = √3 U ∙ I ∙ cosφ [W];
  Q = √3 U ∙ I ∙ sinφ [var];
  S = √ (P 2 + Q 2) [BA].

Pour ces expressions, la règle est la suivante: substituer les valeurs linéaires des vecteurs U  et Je  sans spécifier leurs indices linéaires.

Méthodes de mesure de puissance  Dans le secteur de l’électricité, il existe un besoin constant de mesurer les quantités électriques. Le composant actif de la puissance totale est mesuré avec un wattmètre et le composant réactif avec un varmètre. Le wattmètre fonctionne selon l'algorithme décrit par la formule:

  W = U W ∙ I W ∙ cos (U W ^ I W) = Re│U W ∙ I W *.

U W, I W  - les vecteurs qui ont amené aux bornes du dispositif de mesure du composant actif.

La pratique des mesures électriques offre plusieurs options pour connecter des wattmètres au réseau électrique. Ils sont sélectionnés en fonction des charges de commutation réalisées par le circuit et de ses caractéristiques.

Dans un système triphasé symétrique, il suffit de transformer un wattmètre en une phase quelconque pour une mesure constante de la puissance active avec un triplement ultérieur du résultat obtenu par l'algorithme P = 3W = 3U I Ф ∙ cosφ.

Cependant, cette méthode simple n’estime que grossièrement les valeurs mesurées et comporte de grandes erreurs. Par conséquent, il est peu utile de réaliser des mesures nécessitant une grande précision et de résoudre des problèmes commerciaux.

Une mesure plus précise du composant actif pour une étoile avec un fil neutre permet l'utilisation de trois wattmètres dans la mesure.

Les mesures effectuées séparément dans chaque phase sont plus précises. L'ajout des trois wattmètres fournit des informations sur la puissance active avec une erreur minimale.

Avec une charge déséquilibrée dans un réseau triphasé sans fil neutre, une méthode de mesure à deux watts est utilisée.

La particularité de la mesure réside dans le fait que les courants linéaires / de phase dans un tel circuit électrique sont interconnectés par la première loi de Kirchhoff, lorsque leur somme I A + I B + I C = 0. Si nous additionnons mathématiquement les lectures des deux wattmètres et les décrivons par des méthodes mathématiques, nous obtenons les expressions:

En conséquence, l’hypothèse a été confirmée que deux wattmètres mesurent la puissance active de ce circuit lors de la somme de leurs lectures. La lecture de l'une d'elles est influencée par les caractéristiques et la magnitude des charges.

La représentation des vecteurs tension et courant dans le plan complexe pour une charge symétrique est représentée par le diagramme suivant:

A partir de laquelle il est clair que, pour garantir les lectures de wattmètres, on utilise l'expression:

  W 1 = U L ∙ I L ∙ cos (+ 30 °);
  W 2 = U L ∙ I L ∙ cos (-30 °).

D'après les résultats de l'analyse de ces formules, il est facile de tirer les conclusions suivantes:

1. quand φ=0   une égalité de lecture des deux wattmètres est créée, ce qui est très caractéristique d'une charge active nette;

2. quand 0≤φ≤90 °  (un quart de la charge du quadrant inductif actif), les lectures du deuxième wattmètre sont supérieures à celles du premier (W2\u003e W1). Dans le même quadrant, toutes les lectures du premier wattmètre acquièrent une valeur négative avec les valeurs \u003e 60 °;

3. Dans le cas de 0≥φ≥90 °  (quart de la charge capacitive active du quadrant) lectures du 1er mètre plus que du second (W1\u003e W2). Dans le même quadrant, les lectures du deuxième wattmètre acquièrent une valeur négative avec les valeurs φ.

Une charge triphasée uniforme correspond au flux du même courant dans chaque conducteur de phase. Dans ce cas, la valeur du courant dans le conducteur neutre sera égale à zéro. La charge la plus brillante et la plus uniforme des phases se manifeste dans les moteurs électriques triphasés. Pour eux, le calcul de la puissance du courant de phase est selon la formule P = 3 * Uф * I * cos (φ) = 1,73 U * I * cos ().

Dans le cas d'un écoulement dans des phases de courants de différentes amplitudes, cette charge sera alors inégale ou asymétrique. Dans une telle situation, un courant électrique traversera le fil zéro. Sous charge non uniforme, la détermination de la puissance sera effectuée. selon la formule Ptot = Ua * Ia * cos (1) + Ub * Ib * cos (2) + Uc * Ic * cos (3).

Puissance Wattmètre

La mesure de la puissance du courant électrique est effectuée à l'aide d'instruments de mesure spéciaux, qui sont des wattmètres.

Avec une charge symétrique, la puissance d'un système triphasé est facilement déterminée à l'aide d'un wattmètre monophasé. Dans un système à quatre fils comportant un fil neutre, l'enroulement d'alimentation du wattmètre est activé de manière séquentielle avec l'un des fils de phase. Pour connecter la tension d'enroulement utilisé phase et fil neutre. Une telle inclusion permet de déterminer la puissance d'une des phases (RF) à l'aide d'un wattmètre. Puisqu'une charge uniforme suppose la même puissance des trois phases, la puissance totale d'un système triphasé sera égale à: Р = 3Рфф.

Dans un système composé de trois fils, l'enroulement de puissance est activé sur le réseau et un courant linéaire passe à travers l'enroulement de courant. Ainsi, l’indicateur de puissance d’un système triphasé dépasse les données d’un wattmètre.   Pω, c'est-à-dire P = Ω.

Calcul de la puissance de phase à charge déséquilibrée

Dans le cas d'une charge non équilibrée, le calcul de la puissance du courant de phase et sa détermination pratique sont effectués à l'aide de plusieurs wattmètres.

Dans une telle situation, pour déterminer la puissance d'un système à quatre fils, trois wattmètres sont utilisés à la fois. L'enroulement de tension de chacun d'eux est connecté entre le fil neutre et le fil de phase correspondant. Ainsi, la puissance totale du système des trois phases sera égale à la puissance totale de chacune d’elles.

Pour un système à trois fils, deux watts sont utilisés. Ici, les enroulements de tension dans chaque wattmètre, les bornes d'entrée de l'enroulement de courant et le fil de ligne libre sont connectés. La puissance totale sera composée de deux wattmètres.

     Contenu:

La puissance CC dans un circuit électrique est déterminée de manière simple en multipliant l'ampérage et la tension. Ces valeurs étant constantes et non sujettes à des modifications dans le temps, la valeur de la puissance sera donc constante car le système entier est dans un état équilibré.

Le courant alternatif diffère à tous égards du courant continu, en particulier de la présence de plusieurs phases. Très souvent, il existe des situations où il est nécessaire d'effectuer un calcul de courant triphasé afin de déterminer correctement les caractéristiques de la charge connectée. La réalisation de tels calculs nécessite une connaissance particulière du fonctionnement du système d'alimentation triphasé. Les réseaux triphasés, ainsi que les réseaux monophasés, sont largement utilisés en raison des faibles coûts de matériel et de la facilité d'utilisation.

Caractéristiques du système triphasé

Les circuits triphasés sont généralement connectés de deux manières principales: une étoile (Fig. 1) et un triangle, qui seront décrits ci-dessous. Dans tous les schémas pour une utilisation plus pratique, les phases sont désignées par les symboles A, B, C ou U, V, W.

Lors de l'utilisation du circuit en étoile (Fig. 1), la valeur de la tension totale au point d'intersection des N phases est égale à zéro. Dans ce cas, en comparaison avec monophasé, aura une puissance constante. Cette disposition indique le solde du système triphasé et la puissance totale instantanée sera exprimée sous la forme d'une formule:

Une connexion en étoile est caractérisée par deux types (Fig. 3). Dans le premier cas, la tension est déterminée entre l’une des phases et l’intersection exacte de N. La tension linéaire correspond à la tension existant entre les phases elles-mêmes.

Ainsi, la valeur de la puissance totale pour une connexion en étoile est affichée par la formule suivante:

Cependant, la différence entre les tensions de phase et linéaires, une composante de √3, doit être prise en compte. Par conséquent, il est nécessaire de considérer la somme des pouvoirs de toutes les phases. Pour le calcul de la formule de puissance active est utilisé  P = 3 x U f x I f x cos φ , et pour réactif  - P = √3 x U l x I f x cos φ .

Une autre méthode de connexion de phase commune est considérée comme un «delta».

Ce type de connexion prend la même valeur que les tensions de phase (U f) et linéaire (U l). Le rapport entre les courants de phase et linéaires est défini comme  I = √3 x I f, selon lequel la valeur du courant de phase sera  I f = I x √3.

Ainsi, les puissances linéaires avec cette méthode de connexion seront exprimées en utilisant les formules suivantes:

• Puissance totale: S = 3 x S f = √3 x U x I;
• Puissance active: P = √3 x U x I x cosφ;
• Puissance réactive: Q = √3 x U x I x sinφ.

À première vue, les formules de puissance pour chaque type de composé semblent identiques. En l'absence de connaissances et d'expérience suffisantes, cela peut conduire à des conclusions erronées. Pour éviter de telles erreurs, vous devriez envisager un exemple de calcul typique.

• La connexion du moteur se fait sous la forme d’un triangle, la tension dans le réseau est de 380 V, le courant est de 10 A. Par conséquent, la puissance totale sera comme suit: S = 1,73 x 380 x 10 = 6574 V x A.
• De plus, le même moteur électrique était relié par une étoile. Dans ce cas, chaque enroulement de phase commençait à recevoir une tension 1,73 fois moins élevée que lorsqu’il était connecté à un triangle, bien que la tension du secteur reste la même. En conséquence, le courant dans les enroulements a également diminué de 1,73 fois. Il y a un autre point important: si, lorsqu'il est connecté par un triangle, le courant linéaire était 1,73 fois plus élevé que le courant de phase, puis, lorsque le circuit est devenu une étoile, leur valeur est devenue égale. En conséquence, la diminution du courant linéaire était de 1,73 x 1,73 = 3 fois.
• Ainsi, dans la même formule, différentes valeurs sont utilisées: S = 1,73 x 380 x 10/3 = 2191 V x A, donc lors de la reconnexion du moteur électrique du triangle à l'étoile, il y a une réduction de puissance de 3 fois.

Puissance Wattmètre

Dans les réseaux électriques, la mesure de la puissance est effectuée avec un appareil spécial - un wattmètre. Les schémas de connexion peuvent être différents, en fonction de la connexion de charge et de ses caractéristiques. Dans le cas d'une charge symétrique (Fig. 1), une seule phase est utilisée pour les mesures et les résultats sont ensuite multipliés par trois. Cette méthode est la plus économique, vous permettant de réduire considérablement la taille de l’appareil de mesure. Il est utilisé dans les cas où il n'est pas nécessaire d'obtenir des données précises pour chaque phase.

En cas de charge asymétrique (Fig. 2), les mesures seront plus précises. Cependant, pour mesurer la puissance de chaque phase, vous aurez besoin de trois appareils de grandes dimensions. Pour traiter les lectures devra également à tous les trois appareils.

Le calcul du courant triphasé et sa mesure peuvent être effectués dans un circuit électrique en l'absence de conducteur neutre (Fig. 3). Dans ce schéma, deux dispositifs sont utilisés et la première loi de Kirchhoff est utilisée pour les calculs: I A + I B + I C = 0. Ainsi, les lectures de deux wattmètres totalisent une valeur de puissance triphasée pour un circuit donné.

Tous les hommes de la rue ne comprennent pas ce que sont les circuits électriques. Dans les appartements, ils sont monophasés à 99%, où le courant passe au consommateur par un fil et revient par l'autre (zéro). Un réseau triphasé est un système de transfert de courant électrique qui passe par trois fils et revient un par un. Ici, le fil de retour n'est pas surchargé en raison du déphasage du courant. L'électricité est générée par un générateur entraîné par un entraînement externe.

Une augmentation de la charge dans le circuit entraîne une augmentation du courant circulant dans les enroulements du générateur. En conséquence, le champ magnétique est plus résistant à la rotation de l’arbre d’entraînement. Le nombre de tours commence à diminuer et le contrôleur de vitesse émet une commande pour augmenter la puissance d'entraînement, par exemple en fournissant plus de carburant au moteur à combustion interne. La vitesse est rétablie et plus d'électricité est générée.

Le système triphasé est constitué de 3 circuits avec une force électromotrice de même fréquence et un déphasage de 120 °.

Caractéristiques de l'alimentation électrique à une maison privée

Beaucoup pensent qu'un réseau triphasé dans la maison augmente la consommation d'énergie. En fait, la limite est définie par l’organisme fournisseur d’électricité et est déterminée par des facteurs:

• capacités du vendeur;
• le nombre de consommateurs;
• état et équipement de la ligne.

Pour éviter les surtensions et les déphasages, ils doivent être chargés uniformément. Le calcul du système triphasé est approximatif, car il est impossible de déterminer exactement quels appareils sont actuellement connectés. La présence de dispositifs à impulsions entraîne actuellement une augmentation de la consommation d'énergie au démarrage.

Le tableau de distribution avec connexion triphasée est plus volumineux qu'avec le courant monophasé. Il existe des options avec l'installation d'un petit bouclier d'introduction et le reste - en plastique pour chaque phase et pour les dépendances.

La connexion à l'autoroute est réalisée par la méthode souterraine et par la voie aérienne. La préférence est donnée à ces derniers en raison de la faible quantité de travail, du faible coût de connexion et de la facilité de réparation.

La section minimale du noyau en aluminium est de 16 mm 2, ce qui est suffisant pour une maison privée disposant d’une marge importante.

CIP est monté sur des supports et sur le mur de la maison à l'aide de supports d'ancrage avec clips. La connexion avec la conduite d’air principale et le câble d’entrée au panneau électrique de la maison est réalisée à l’aide de colliers de perforation. Le câble est pris avec un isolant ininflammable (VVGng) et passe à travers un tuyau métallique inséré dans le mur.

Raccordement pneumatique de l'alimentation triphasée à la maison

Si la distance du support le plus proche est supérieure à 15 m, il est nécessaire d'installer un autre pilier. Cela est nécessaire pour réduire la charge, entraînant un affaissement ou une rupture du fil.

La hauteur du point de fixation est de 2,75 m et plus.

Armoire électrique

La connexion à un réseau triphasé est établie en fonction du projet. Les utilisateurs de la maison sont divisés en groupes:

• l'éclairage;
• prises de courant;
• séparer les appareils puissants.

Certaines charges peuvent être déconnectées pour des réparations alors que d'autres fonctionnent.

La puissance des consommateurs est calculée pour chaque groupe dans lequel le fil de la section requise est sélectionné: 1,5 mm 2 pour l'éclairage, 2,5 mm 2 pour les prises et jusqu'à 4 mm 2 pour les instruments puissants.

Le câblage est protégé contre les courts-circuits et les surcharges par les disjoncteurs.

Compteur électrique

Dans tout schéma de câblage, un dispositif de comptage d'énergie est requis. Le compteur triphasé peut être connecté directement au secteur (connexion directe) ou via un transformateur de tension (semi-indirect), où les lectures du compteur sont multipliées par un facteur.

Il est important de suivre l'ordre de connexion, où les nombres impairs - sont la nourriture, et même - la charge. La couleur des fils est indiquée dans la description et le circuit est placé à l'arrière de l'appareil. L'entrée et la sortie correspondante du compteur triphasé sont indiquées par une couleur. L'ordre de connexion le plus courant, lorsque les phases commencent et que le dernier fil est égal à zéro.

Un compteur de connexion directe triphasé pour une maison est généralement conçu pour une puissance maximale de 60 kW.

Avant de choisir un modèle multi-tarif, le problème doit être convenu avec le fournisseur d'électricité. Les appareils modernes avec tarifs permettent de calculer la charge d'électricité en fonction de l'heure, d'enregistrer et d'enregistrer les valeurs de puissance dans le temps.

Les indicateurs de température sont sélectionnés le plus largement possible. En moyenne, elles vont de -20 à + 50 ° C. La durée de vie des appareils atteint 40 ans avec un intervalle de 5-10 ans.

Le compteur est connecté après un disjoncteur d'entrée tripolaire ou tétrapolaire.

Charge triphasée

Les consommateurs comprennent les chaudières électriques, les moteurs électriques asynchrones et autres appareils électriques. L'avantage de leur utilisation est une distribution uniforme de la charge sur chaque phase. Si un réseau triphasé contient des charges puissantes monophasées mal connectées, cela peut entraîner des distorsions de phase. Dans le même temps, les appareils électroniques commencent à mal fonctionner et les lampes d'éclairage brillent faiblement.

Schéma de connexion d'un moteur triphasé à un réseau triphasé

Le travail des moteurs électriques triphasés est caractérisé par des performances et une efficacité élevées. Il n'y a pas besoin de démarreurs supplémentaires. Pour un fonctionnement normal, il est important de connecter correctement le périphérique et de suivre toutes les recommandations.

Le schéma de connexion d’un moteur triphasé à un réseau triphasé crée un champ magnétique tournant constitué de trois enroulements reliés par une étoile ou un triangle.

Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. Le schéma en étoile vous permet de démarrer le moteur en douceur, mais sa puissance est réduite à 30%. Cette perte est absente dans le circuit en triangle, mais au démarrage, la charge actuelle est beaucoup plus grande.

Les moteurs ont un boîtier de connexion où se trouvent les enroulements. S'il y en a trois, le schéma n'est connecté que par une étoile. En présence de six conclusions, le moteur peut être connecté de n'importe quelle manière.

Consommation d'énergie

Il est important que l'hôte sache combien d'énergie est consommée. Ceci est facile à calculer pour tous les appareils électriques. En additionnant toute la puissance et en divisant le résultat par 1000, nous obtenons la consommation totale, par exemple 10 kW. Pour les appareils ménagers, une phase suffit. Cependant, la consommation actuelle augmente de manière significative dans une maison privée, où il existe une technique puissante. Un appareil peut représenter 4-5 kW.

Il est important de planifier la consommation électrique d'un réseau triphasé au stade de la conception, afin de garantir une symétrie par rapport aux tensions et aux courants.

Un fil à quatre fils pénètre dans la maison en trois phases et un neutre. La tension du réseau électrique est Entre les phases et le fil neutre sont des appareils électriques connectés pour 220 V. De plus, il peut y avoir une charge triphasée.

Le calcul de la puissance du réseau triphasé est effectué par parties. Premièrement, il est conseillé de calculer des charges purement triphasées, par exemple une chaudière électrique de 15 kW et un moteur électrique asynchrone de 3 kW. La puissance totale sera P = 15 + 3 = 18 kW. Dans ce cas, un courant I = Px1000 / (√3xUxcosϕ) circule dans le conducteur de phase. Pour les réseaux électriques domestiques, cosϕ = 0,95. En substituant des valeurs numériques à la formule, nous obtenons la valeur actuelle I = 28,79 A.

Il est maintenant nécessaire de déterminer la charge monophasée. Soit P A = 1,9 kW pour les phases, P B = 1,8 kW, P C = 2,2 kW. La charge mixte est déterminée par sommation et est de 23,9 kW. Le courant maximal sera I = 10,53 A (phase C). En l'ajoutant au courant de la charge triphasée, on obtient I C = 39,32 A. Les courants sur les phases restantes seront I B = 37,4 kW, I A = 37,88 A.

Dans les calculs de la capacité du réseau triphasé, il est commode d'utiliser les tables d'alimentation en tenant compte du type de connexion.

Selon eux, il est commode de sélectionner les automates de protection et de déterminer les sections de câblage.

Conclusion

Conçu et entretenu correctement, le réseau triphasé est idéal pour une maison privée. Il vous permet de répartir uniformément la charge sur les phases et de connecter une puissance supplémentaire aux consommateurs électriques, si la section du câblage le permet.