Définition des mesures de puissance selon les normes DIN 40110-2 et IEEE 1459

Lettre d’information n° 22 :

Il existe aujourd’hui une large gamme d’appareils de mesure électroniques pour la mesure numérique des quantités de puissance. Une comparaison entre les différents fabricants montre que des résultats de mesure différents peuvent se produire, en particulier dans le cas de la mesure de la puissance réactive avec une forme sinusoïdale déformée et/ou des réseaux triphasés avec une charge clairement déséquilibrée.

Cela peut entraîner des problèmes dans la conception et l’exploitation des installations, jusqu’à des surcharges et des pannes. La mesure de la puissance dans les circuits multifilaires est définie dans les normes DIN 40110-2 (Allemagne) et IEEE 1459 (International). Ces principes fondamentaux servent de base aux calculs de puissance dans les instruments de mesure modernes.

Tous les appareils de la gamme A. Eberle utilisent la méthode de calcul selon la norme DIN 40110-2. Les définitions de base de la puissance active, apparente et réactive sont d’abord décrites, puis illustrées par des exemples des différents types de puissance réactive. Dans ce contexte, les différences entre la mesure de la puissance dans un système monophasé et multiphasé ainsi que les particularités du réseau à 4 ou 3 fils sont abordées.

Définitions de la puissance

La puissance active est la seule puissance qui peut être calculée directement à partir des valeurs instantanées de la tension ( ?) et du courant ?( ?). La puissance instantanée ( ?) pour chaque point d’échantillonnage ? est calculée comme le produit de la tension et du courant.

p(t) = u(t) * i(t)

L’intégration de la puissance instantanée ( ?) dans l’intervalle de temps ? = ?2 – ?1 permet de calculer l’énergie totale ? L’intervalle de temps ? est librement sélectionnable et peut par exemple être réglé sur une demi-période de fréquence nette (pour les enregistrements de défauts TRMS) ou sur 15 minutes (pour la mesure de l’énergie).

E = \int^{t_{2}}_{t_{1}}p(t) dt

Si l’énergie est transportée d’une source à un consommateur (par exemple, une ampoule, un moteur) et y est absorbée, on parle d’énergie active. En cas de stockage de l’énergie chez le consommateur (par exemple dans des condensateurs) et de retour ultérieur à la source, l’énergie est appelée énergie réactive.

Par conséquent, la puissance est définie comme le transport d’énergie en un temps donné d’une source à une charge. La partie de la puissance qui est renvoyée à la source dans l’intervalle de temps considéré est appelée puissance réactive ?, tandis que la partie de la puissance qui est convertie à la charge en d’autres formes de puissance (par exemple, puissance thermique, lumière, puissance mécanique) est appelée puissance active ? Cet examen montre clairement que la valeur calculée pour la puissance active et réactive ne dépend pas seulement de la courbe de tension et de courant, mais aussi de l’intervalle de temps considéré ?

Puissance apparente

La puissance apparente est souvent utilisée pour la conception des équipements électriques et peut être dérivée des valeurs TRMS1 de la tension et du courant dans les systèmes monophasés et n’a donc pas de signe.

S = U_{trms}* I_{trms}

La puissance apparente collective ?Σ d’un système trifilaire est calculée à partir des valeurs de la tension collective ?Σ et du courant collectif ?Σ, qui sont définies dans la norme DIN 40110-2.

La signification de ces variables est expliquée plus en détail dans la section « Puissance réactive dans le système triphasé ».

S_{Σ} =U_{Σ}* I_{Σ}

Puissance active

Comme indiqué précédemment, la puissance active ? représente la partie de la puissance qui est transportée vers la charge dans l’intervalle de temps considéré ? = ?2 – ?1 et qui ne retourne pas à la source. La puissance active est définie comme la valeur moyenne de la puissance instantanée ( ?) et possède un signe algébrique qui indique la direction du flux d’énergie en fonction du système de flèches de comptage.

P = \frac{1}{t_{2}-t_{1}}  \int^{t_{2}}_{t_{1}}p(t) dt = \frac{E}{T}

Contrairement à la puissance apparente, la puissance active représente une valeur moyenne temporelle, ce qui permet de calculer la puissance active collective ?Σ d’un système à trois fils comme la somme des puissances actives des phases individuelles.

P_{Σ} =P_{1}+P_{2}+P_{3}

Puissance réactive

La puissance réactive représente la partie de la puissance qui est transférée de la source à la charge et vice-versa dans l’intervalle considéré ? et est généralement dérivée de la relation suivante:

Q = \sqrt{S^{2}-P^{2}}

La puissance réactive est une grandeur dérivée de la puissance apparente et de la puissance active et n’est jamais calculée directement.

La puissance réactive totale d’un système d’énergie électrique ?Σ se compose de 5 types différents de puissance réactive, qui peuvent être résumés par une addition au carré :

Q_{Σ} =\sqrt{Q_{h1}^{2}+Q_{hn}^{2}+Q_{d}^{2}+Q_{m}^{2}+Q_{u}^{2}}

Pour le calcul de la puissance réactive, il convient de faire une distinction générale entre les systèmes monophasés et triphasés.

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