Energie Plus Le Site

Outil d'aide à la décision en efficacité énergétique des bâtiments du secteur tertiaire. Réalisé par Architecture et Climat, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale, d'urbanisme (LOCI), site de Louvain-la-Neuve, Université catholique de Louvain, Belgique avec le soutien de la Wallonie.

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Category Archives: Electricité

marché de l'electricité en Belgique
Author Image Posted By : Gregory Leonard 26 Nov, 2019

Marché de l’électricité

marché de l'electricité en Belgique

La structure du marché de l’électricité en Belgique

Marché de l'électricité.

 

Le marché du gros à court terme

Il existe plusieurs types de marché du gros à court terme sur la bourse européenne des marchés de l’électricité (EPEX SPOT). Ces marchés sont réservés aux responsables d’équilibres. Il y a :

  • le « Day-Ahead-Market»
    • C’est le marché qui a lieu jusqu’à 14h30 la veille du jour de la livraison,
    • La commande se fait heure par heure,
  • L’intraday
    • Le marché ouvre deux heures après la fermeture du Day-Ahead-Market et se clôture jusqu’à 5 minutes avant la livraison physique.
    • C’est un marché d’ajustement qui permet de faire face à d’éventuels prévisions erronées ou pannes techniques.

Le marché du gros à long terme

Le marché du gros à long terme en Belgique se joue sur l’ICE ENDEX (power BE).

Sur ce marché, plusieurs types de contrats sont possibles mais ceux-ci sont inflexibles. Ils offrent l’avantage de connaitre à l’avance le prix que l’on va payer dans les mois et les années à venir mais les prix sont souvent plus chers que sur le marché à court terme. Les contrats possibles sont :

  • Month Ahead : on achète 1 mois à l’avance
  • Quarter Ahead : on achète 3 mois à l’avance
  • Year Ahead : on achète 1 à 3 années à l’avance

Le balancing

Le balancing est un marché à part entière. Le balancing intervient en cas de déséquilibre des responsables d’équilibre.

Prenons par exemple deux Responsables :

Le Responsable A et le Responsable B ont tous deux acheté 10MWh la veille pour ce jour entre 14h et 15h. Mais, voilà, les clients de A n’ont pas tourné à plein régime à cause de la pluie et d’une grève sauvage tandis que les clients de B, eux, ont fait tourner plus de lignes de production car de grosses commandes sont tombés pendant la nuit.

Les deux responsables vont donc se retrouver en situation de déséquilibre (positif ou négatif) et devoir acheter ou vendre cette l’électricité en dernière minute à ELIA au tarif du déséquilibre. Ce tarif est plafonné mais n’est connu que ¼ d’heure après !

Comme les tarifs du déséquilibre ne sont pas connus, ils peuvent in fine, s’avérer être intéressant :

  • Si on doit racheter et qu’ils sont moins chers que lors de l’achat (par exemple, si l’éolien produit plus que prévu).
  • Si on doit vendre et que l’électricité vaut plus que lors de l’achat (panne dans une centrale, manque de soleil, …)

ou pénalisant dans le cas contraire.

 Le marché du détail

Ce marché peut fonctionner selon trois types de contrats entre le fournisseur et le client :

  • Contrat à prix fixe
    • Le prix évolue en principe mensuellement mais une fois le contrat signé, le prix ne change pas sur la durée du contrat.
    • Ce contrat est sécurisant car il permet de savoir à l’avance combien nous allons payer le kWh d’électricité.
    • En cas de baisse des prix du marché, le consommateur n’en profite pas mais il pourra rompre son contrat et le renégocier avec le fournisseur de son choix.
  • Contrat à prix variable
    • Dans ce cas, le prix de l’énergie payé suit les prix du marché et évolue trimestriellement.
    • Le risque de voir les prix s’envoler existe.
    • Il peut influencer le comportement du consommateur vers plus d’adéquation avec la situation du réseau.
  • Contrats « clicks »
    • Pour les clients un peu plus joueurs, un type original de contrat existe. Entre les moments de la signature et celui de la fourniture, le client à l’occasion de « clicker » plusieurs fois sur le prix du forward de l’ENDEX. Se faisant, il détermine le prix de la fourniture.
    • Le prix est calculé de la manière suivante : PRIX= a + b.x
      • a et b étant des constantes définies à la signature du contrat
      • x étant la valeur moyenne des clicks
    • Si le client effectue ses « click » aux bons moments (quand le prix du forward est bas), alors il pourra obtenir un prix inférieur à la moyenne de prix de l’année.

sur l’ICE ENDEX (power BE).

Dans l’exemple ci-dessus, le client A a effectué de meilleurs « clicks » que le client B.

Si nos deux clients avaient contracté pour les mêmes coefficients A et B, alors le client A aura une facture plus douce que son homologue.

Author Image Posted By : Gregory Leonard 26 Nov, 2019

Facturation électrique

Facturation électrique

La facturation en général

La facturation électrique est le résultat de 3 postes :

  • La production
    • Négociable,
    • Tarif ouvert à la concurrence
  • le transport (GRT) et la distribution (GRD)
    • Fixes,
    • Mais diffèrent d’un lieu à l’autre.
    • Les tarifs applicables sont approuvés par la CREG
  • et les redevances, les taxes 
    • Comprends les prélèvements régionaux et fédéraux.
      • Redevance régionale Art. 26 : finance la politique URE régionale.
      • Redevance voirie régionale
      • Obligation de service public : finance l’éclairage public communal et les tarifs réduits pour les clients protégés
      • Cotisation fédérale : finance notamment la CREG
    • Pour les personnes assujetties : la TVA (21% en 2019)

La facturation basse tension

Cette tarification s’applique, comme l’indique son nom, aux clients raccordés au réseau BT (basse tension). C’est le cas de la plupart des bâtiments résidentiels et tertiaires de petite et moyenne dimension avec une puissance inférieure à 56 kVA. Dans ce cas, la facturation est annuelle mais une provision mensuelle est demandée par le fournisseur d’énergie.

La Facturation haute tension

On passera sous ce régime de tarification lorsque la puissance des installations dépasse les 56kVA ou qu’une cabine HT (haute tension) est présente sur site.

Dans certain cas, la cabine n’est pas directement sur site mais une connexion alimente directement le site à partir d’une cabine haute tension proche.

Dans ce cas, le relevé des consommations et la facturation est mensuelle ou trimestrielle.

 

 

Author Image Posted By : Sylvie 9 Août, 2010

Electricité verte

Electricité verte

Définition de l’électricité verte en Wallonie

Pour que l’électricité soit considérée comme « électricité verte », elle doit être produite à partir de sources d’énergie renouvelables (vent, eau, soleil, biomasse…) ou de cogénération de qualité.

La cogénération de qualité est une production simultanée de chaleur et d’électricité telle que l’ensemble de la filière de production (préparation du combustible et combustion éventuelle lors de la production d’électricité) permette de réduire de 10 % les émissions de CO2 par rapport aux émissions résultant d’une filière de production classique (pour une même production en KWh et en tenant compte de la chaleur produite).

Mécanisme des certificats verts

Des certificats verts sont attribués aux producteurs d’électricité verte garantie par un contrôleur agréé. Les certificats verts sont attribués sur base de l’économie de CO2 réalisée par la filière de production utilisée. Un certificat vert est attribué pour une économie de 456 kg de CO2, ce qui correspond à l’émission de CO2 de la centrale électrique de référence (une TVG) pour produire 1 MWh.

Les fournisseurs d’électricité peuvent, moyennant payement, acquérir ces certificats verts auprès des producteurs d’électricité verte.  Les fournisseurs doivent fournir à la CWaPE un certain quota de certificats verts en fonction de leurs achats. Parallèlement au marché physique de l’électricité, un marché virtuel de certificats verts apparaît donc. Le quota était de 3 % en 2003 et augmente de 1 à 5 % par an atteignant ± 35 % en 2018. En 2021, le quota baissera pour remonter ensuite jusqu’à 2024.

Graphe quota nominal des cv.

Exemple : en 2018, un fournisseur qui vend 100 MWh à des clients finaux doit fournir ±35 certificats verts à la CWaPE, certificats qu’il achète à un producteur d’électricité verte ou à un intermédiaire.

Le schéma suivant résume le principe des certificats verts.

Schéma principe des certificats verts.

Le système met ainsi en place des incitants au développement des installations à énergie renouvelable et/ou de cogénération, tout en laissant jouer le marché. Le système se basant sur le gain en CO2, indépendamment de la technologie utilisée, permettra l’émergence des technologies les plus performantes au moindre coût.

Pour plus d’info sur les certificats verts [PDF]

Acheter de l’électricité verte ?

Par le système mis en place, tout consommateur achète donc de l’électricité « verte », intégrée pour quelques pour cents dans le courant distribué. Mais il lui est aussi possible d’acheter directement son électricité à un fournisseur d’électricité verte, c.-à-d. à un fournisseur qui s’est engagé à ce que au minimum 50,1 % de son électricité soit verte (en pratique, ce ratio peut varier entre 50,1 et 100+ % de renouvelables : informez-vous auprès de votre fournisseur d’électricité). C’est la meilleure manière de soutenir le développement de ces techniques propres.

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Puissance active et puissance réactive

Puissance active et puissance réactive

KW ou kWh ?

Le kW (kilo-Watt) est une unité de puissance, le kWh (kilo-Watt-heure) est une unité de travail ou d’énergie.

On dira d’une lampe qui développe une puissance lumineuse de 60 Watts, qu’elle est moins puissante qu’une lampe de 100 watts.

Mais on dira également que sa consommation en 24 heures est de :

60 W x 24 h = 1440 Wh = 1,44 kWh

On traduit là l’énergie consommée pendant un temps donné.

D’une manière générale,

Énergie =  Travail = Consommation

Énergie = Puissance x Temps

De même,

Puissance = Énergie / Temps

Exemple

Chauffer 100 litres d’eau de 0 à 100 °C demande 11,6 kWh d’énergie calorifique. Cette quantité est indépendante du temps.

Mais chauffer cette eau en 1 heure demandera moins de puissance que si le chauffage doit être réalisé dans un préparateur d’eau chaude en 6 minutes :

  • dans le 1er cas : Puissance = 11,6 kWh / 1 h = 11,6 kW
  • dans le 2e cas : Puissance = 11,6 kWh / 0,1 h = 116 kW !

Puissance active et cos phi

Dans les circuits à courant continu, l’expression de la puissance électrique est très simple :

Puissance = Tension x  Courant

P = U x I

1 watt = 1 volt x 1 ampère

Exemple

Une machine à café qui demande 3 ampères sous 220 volts développe une puissance de :

P = U x I = 220 x 3 = 660 watts.

Sa consommation énergétique, si elle chauffe en continu durant 2 heures, sera de :

660 x 2 =  1320 Wh = 1,32 kWh

Dans les circuits à courant alternatif, le calcul est un peu plus complexe. En alternatif, il existe trois types de récepteur : des résistances, des inductances, des condensateurs. Or, seule la résistance va effectivement développer de la puissance !

En moyenne, une inductance pure (un bobinage de moteur) ou un condensateur pur ne consomment rien au réseau, ils ne font pas tourner le disque du compteur. Et pourtant, ils appellent du courant !

On pourrait comparer cette situation à celle d’un ressort qui doit être tendu par une force oblique : la composante perpendiculaire au chemin de déplacement « F » ne produit aucun effet, aucun travail. Et pourtant, la force est bien réelle !

Lorsqu’une installation appelle 10 ampères au réseau, il ne faudra considérer dans ce courant que la composante qui est en phase avec la tension, qui agit en synchronisme avec le réseau : on parle de composante active ou de courant actif. C’est ce courant qui va développer de la puissance, encore appelée puissance « active ».

De là, la formule de la puissance en alternatif :

Puissance = Tension x Courant actif

P = U x I x cos φ

où « φ » (ou « phi ») est le déphasage du courant par rapport à la tension.

Exemple
Une lampe fluorescente est alimentée sous 220 volts alternatif. Un courant total de 0,3 ampère est mesuré. La lampe comporte un récepteur résistif, le tube lumineux, et un récepteur inductif, le ballast.

Le courant total sera déphasé de phi = 60°. Il est constitué par la somme de la composante en phase avec la tension pour le tube (Iw) et de la composante déphasée de 90° pour le ballast (Ib).

φ

La puissance est donnée par :

  • P = U x I x cos phi
  • P = 220 x 0,3 x cos 60°
  • P = 220 x 0,3 x 1/2
  • P = 33 watts

C’est la puissance « active » développée par la lampe.

Le facteur « cos phi » s’appelle « facteur de puissance« . Il est indiqué sur la plaquette électrique de la plupart des machines électriques.

Puissance réactive

La puissance réactive n’a de puissance… que le nom !

En fait, la seule puissance au sens mécanique du terme (l’expression d’un travail réalisé dans un temps donné), c’est la puissance active qui la fournit.

La puissance réactive Q est définie par analogie à la puissance active P :

Q = U x I x sin j

Elle s’exprime en VAr ou VAR, abréviation de « volt-ampère-réactif ».

Son intérêt provient du fait qu’elle permet d’évaluer l’importance des récepteurs inductifs (moteurs, lampes fluorescentes, ….) et des récepteurs capacitifs (condensateurs, …) dans l’installation.

Les compteurs récemment installés vont d’ailleurs enregistrer distinctement la puissance réactive inductive et la puissance réactive capacitive.

Exemple 

Une lampe fluorescente est alimentée sous 220 volts en alternatif. Un courant total de 0,3 ampère est mesuré. La lampe comporte un récepteur résistif, le tube lumineux, et un récepteur inductif, le ballast.

Le courant total sera déphasé de phi = 60° . Il est constitué par la somme de la composante en phase avec la tension pour le tube (Iw) et de la composante déphasée de 90° pour le ballast (Ib).

φ

La puissance réactive est donnée par :

  • Q = U x I x sin phi
  • Q = 220 x 0,3 x sin 60°
  • Q = 220 x 0,3 x 0.87
  • Q = 220 x 0,26
  • Q = 57 VARs

De même, l’énergie réactive est exprimée par le produit de la puissance réactive et du temps. Ainsi, le fonctionnement de la lampe durant 3 heures entraînera :

En. réactive = Q x T = 57 VAR x 3 h = 171 VARh

Si un condensateur est placé en parallèle sur l’installation, et qu’il est dimensionné de telle sorte qu’il appelle un courant exactement égal à celui du ballast, alors :

φ

  • Le courant capacitif est en opposition de phase par rapport au courant inductif (le courant capacitif est 90° en avance et le courant inductif est 90° en retard sur la tension) –> leur somme est nulle.
  • Le courant total est équivalent au courant résistif dans le tube; il vaut donc 0,15 ampère.
  • Avant le placement du condensateur :
    • courant total = 0,3 ampère
    • puissance active = U x I x cos phi = 220 x 0,3 x cos 60° = 33 watts
    • puissance réactive = U x I x sin phi = 220 x 0,3 x sin 60° = 57 VARs.
  • Après le placement du condensateur :
    • courant total = 0,15 ampère
    • puissance active = U x I x cos phi = 220 x 0,15 x cos 0° = 33 watts
    • puis. réactive inductive = U x Ib x sin phi = 220 x 0,26 x sin (-90°) = -57 VARs
    • puis. réactive capacitive = U x Ic x sin phi = 220 x 0,26 x sin 90° = 57 VARs

puissance réactive totale = U x I x sin phi = 220 x 0,15 x sin 0° = 0 VARs

Conclusions

Le placement du condensateur a permis de diminuer le courant, sans modifier la consommation d’énergie du circuit ! Le condensateur a redressé le cos phi de l’installation, c’est un « condensateur de compensation ».

Puissance apparente

Le produit de la tension par le courant s’appelle puissance apparente.

Puissance apparente = S = U x I

Elle est exprimée en VA (volt-ampère)

Cette grandeur a peu de signification physique. Elle n’exprime en aucune façon la puissance développée par un circuit alternatif ( = puissance active). Elle a la même expression que celle de la puissance développée par un circuit continu, de là, le terme de puissance « apparente ».

Quand est-elle utilisée ?

La puissance apparente est utilisée pour quantifier la capacité de puissance d’un transformateur.

Par exemple, un transformateur qui peut délivrer 1 000 ampères sous 220 volts sera appelé un transfo de 220 kVA (kilo-volt-ampères). Il se peut que ce transfo débite 220 kW, … si le cos phi de l’installation vaut 1, si l’installation est globalement purement résistive. Mais si l’installation présente un facteur de puissance de 0,8, la puissance développée par le transfo sera de 220 x 1 000 x 0,8 = 176 kW.

Le fournisseur ne peut présager des caractéristiques de l’installation de son client : il annoncera donc un transfo de 220 kVA !

A signaler enfin que cette caractéristique ne présage pas des tensions d’utilisation entrée – sortie. Par exemple, 220 kVA, cela peut-être

  • au primaire, 100 000 volts et 2,2 ampères,
  • au secondaire, 220 volts et 1 000 ampères.

Pointe Quart-horaire

Dans la tarification Haute Tension, le distributeur souhaite rémunérer l’investissement matériel qu’il a consenti pour fournir à son client l’énergie demandée.

Le client A qui consomme 1 000 kWh, à raison de 1 000 kW durant 1 heure, sera plus difficile à satisfaire que le client B qui consomme 1 000 kWh à raison d’1 kW durant 1 000 heures !

Le distributeur va donc mesurer la puissance maximale appelée par l’installation durant le mois de facturation, pour lui en imputer le coût.

On pourrait penser que c’est la pointe maximale du mois qui va être retenue… Non ! En réalité, le compteur va enregistrer les consommations tous les 1/4 d’heures. En divisant l’énergie consommée par le temps écoulé (15 minutes), il va déterminer la puissance moyenne appelée durant ce 1/4 d’heure. C’est le maximum de ces puissances moyennes qui servira de base à la facturation. C’est la pointe 1/4 horaire du mois !

kW = kWh max en 15 minutes / 15 minutes

Exemples.

  • Une résistance chauffante de 2 kW fonctionne en continu près de la secrétaire : l’impact sur la pointe 1/4 horaire mensuelle est de 2 kW.
  • Un ascenseur de 20 kW est appelé 3 fois dans le 1/4 d’heure, pour une utilisation de 1 minute : son impact sur la pointe est de 20 x 3 x 1 / 15 = 4 kW (c’est sa puissance moyenne dans le 1/4 d’heure).
  • Une secrétaire est dans son bureau. La seule consommation électrique à cet instant est l’éclairage (240 W). À un moment donné, elle allume son ordinateur (300 W). Cela se passe 5′ après l’impulsion de changement de 1/4 d’heure d’Electrabel. 5′ plus tard, elle allume en plus sa « chauferette » électrique (1 200W). L’énergie demandée par les activités de la secrétaire sur 15′ est 210 Wh. Son impact sur la pointe 1/4 horaire mensuelle est de 840 W.

Attention !, … il suffit d’une fois sur le mois…

  • Dans un hôpital de Namur, la société de maintenance effectuait les essais des machines frigorifiques une fois par mois, lors de la pointe du matin, au moment où la cuisine « tire » un maximum…  Il a suffit de décider de faire les essais l’après-midi pour diminuer sensiblement la facture !
Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Phénomènes électromagnétiques et harmoniques des variateurs de vitesse

Phénomènes électromagnétiques et harmoniques des variateurs de vitesse

Phénomènes électromagnétiques

On appelle bruit électromagnétique, tous les phénomènes électriques qui influencent un appareil ou l’homme. À l’inverse un appareil peut être source de bruit électromagnétique vis à vis d’autres appareils (et l’homme dans tout cela ? C’est un autre débat).

Les bruits électromagnétiques naturels les plus connus sont, par exemple, la foudre, le champ magnétique terrestre, …; on ne peut pas les éviter, mais du moins les atténuer. Il en va de même pour les perturbations électromagnétiques artificielles provoquées la présence d’appareils électriques et se propageant dans l’air et dans les câbles électriques comme, par exemple, l’allumage des bougies de moteur de voiture qui perturbe votre émission de radio favorite. Des effets plus sérieux peuvent engendrer des dommages importants (microcoupures des ordinateurs entraînant des « plantages » du disque dur par exemple).

Bruit électromagnétique.

Le Marquage CE

En Belgique un Arrêté Royal a été publié au Moniteur le 24/06/94 (dernière publication le 12/12/01) pour la transposition de la Directive Européenne 89/336/CEE concernant la compatibilité électromagnétique des appareils électriques mis sur le marché en Europe. On utilise le terme international CEM (Compatibilité Electro Magnétique) pour les perturbations radioélectriques et pour signaler l’aptitude d’un appareil à combattre les bruits électromagnétiques ou à limiter son émission vers l’environnement.

Le marquage CE donne les garanties nécessaires à la conformité avec la directive CEM.

Voie de propagation

Un variateur de vitesse émet un bruit électromagnétique sous forme d’interférences :

  • basses fréquences dans les câbles du réseau électriques,
  • hautes fréquences dans l’air (10 kHz à 1 GHz).

Couplage

Le couplage, qu’il soit galvanique, capacitif ou inductif, représente le passage d’une perturbation d’un appareil émetteur vers un appareil récepteur. Il varie selon la conception ou la configuration des circuits électriques en présence.

Perturbation

Les variateurs de vitesse, de part la présence de composants électroniques commutant à hautes fréquences variables en leur sein, créent des distorsions des courants et des tensions à leur bornes d’entrée. Ces distorsions se propagent sur le réseau et induisent dans les autres appareils branchés sur le même réseau des distorsions du signal sinusoïdal et des consommations accrue de courant; on parle d’harmoniques.

Les harmoniques générées par les variateurs vitesse sont essentiellement de rang 5, 7, 11, 13, 17 et 19 (250, 350, 550 Hz, …).

Pour limiter les harmoniques et, par conséquent respecter la norme EN 61 000 (concernant le poids admissible des harmoniques de différents rangs par rapport à la fondamentale de fréquence f = 50 Hz), les variateurs de vitesse sont équipés de filtres au niveau du circuit intermédiaire.

Le graphique suivant montre que le placement de filtres dans le circuit intermédiaire du variateur de fréquence réduit d’un facteur 2 les harmoniques dans le circuit d’entrée.

Bruit électromagnétique.

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Auto-excitation des moteurs asynchrones

Auto-excitation des moteurs asynchrones

Lorsqu’un moteur entraîne une charge de grande inertie et qu’il y a coupure de la tension d’alimentation, il peut continuer à tourner en utilisant l’énergie cinétique du système. La présence de batteries de condensateurs peut alors entraîner son « auto-excitation », c’est-à-dire lui fournir l’énergie réactive nécessaire à son fonctionnement en génératrice asynchrone.

Cette auto-excitation provoque des surtensions qui peuvent être considérablement supérieures à la tension du réseau.

Compensation individuelle des moteurs asynchrones

Dans tous les cas où une batterie de condensateurs est installée aux bornes d’un moteur, il y a lieu de s’assurer que la puissance de la batterie de condensateurs est inférieure à la puissance nécessaire à l’auto-excitation du moteur.

Dans toute installation comportant des moteurs à grande inertie et des batteries de condensateurs, l’appareillage de commande des batteries devra être conçu de telle sorte qu’en cas de manque général de tension, aucune liaison électrique ne subsiste entre ces moteurs et les condensateurs.

Author Image Posted By : 25 Sep, 2007

Circuit électrique : notions de base

Circuit électrique : notions de base

Courant continu et courant alternatif

Le circuit le plus simple que l’on puisse représenter consiste en une source de tension U (pile, dynamo, …) et un récepteur passif R (lampe, résistance chauffante, … ).

Une charge électrique s’écoule à travers la section du conducteur. L’intensité de ce courant s’exprime en ampères.

La source de tension fournit l’énergie nécessaire au maintien du courant. Cette tension se mesure en volts.

Si la tension U fournie par la source est constante, un courant constant I s’écoule : c’est un circuit à courant continu.

Schéma du principe du circuit à courant continu.

Si la tension U fournie par la source varie suivant une loi sinusoïdale, un courant sinusoïdal (lui aussi) s’établit : c’est un circuit à courant alternatif. Alternatif, parce que le courant va traverser le récepteur alternativement dans un sens et puis dans l’autre.

Schéma du principe du circuit à courant alternatif.

La fréquence du réseau européen est de 50 Hz, contre 60 Hz aux USA.

Représentation vectorielle du courant alternatif

La tension alternative s’exprime par la loi :

u(t) = Umax. sin ωt

avec, ω = 2 x π x fréquence = 2 x 3,14 x 50 = 314 [rad/sec]

Suivant le type de récepteur, le courant engendré peut être soit en phase (en synchronisme) avec la tension, soit déphasé en avance ou en retard par rapport à la tension. Autrement dit, lorsque la tension est maximum, le courant ne l’est pas forcément !

Schéma de la représentation vectorielle du courant alternatif.

Dans l’exemple ci-dessus le courant est en retard sur la tension d’un angle phi de 60°. C’est l’effet de l’inductance présente dans le circuit.

Pour représenter simplement courant et tension en alternatif, il suffit de représenter son amplitude et sa phase, puisque la fréquence de 50 Hz est constante. C’est exactement l’information donnée par le diagramme vectoriel.

Schéma du diagramme vectoriel.

Les différentes impédances : résistance, inductance, condensateur

Résistance

Un filament de lampe, le fil chauffant d’un grille-pain ou d’un chauffage électrique d’appoint, … constituent des résistances R pures. Toute l’énergie fournie par la source s’y trouve entièrement convertie en chaleur. On parle de chauffage par Effet Joule.

Une résistance freine, s’oppose au passage du courant. L’importance de ce frein est mesurée en Ohms (Ω).

Dans ce type d’impédance, le courant engendré est toujours en phase avec la tension. De là, la représentation vectorielle reprise ci-dessous :

Schéma du principe de résistance.

Inductance

Une bobine de fil conducteur constitue une inductance, encore appelée « self » ou « réactance inductive ». On la rencontre dans les moteurs (bobinages), dans les ballasts des tubes fluorescents, … Cette bobine réagit constamment aux variations du courant qui la traverse, suite à un phénomène magnétique. Si cette bobine ( considérée comme une self pure) est soumise à un courant continu, elle n’aura aucun effet sur celui-ci. Si par contre on veut lui faire passer du courant d’intensité variable (c’est le cas dans les circuits alternatifs), elle va réagir en opposant une résistance au passage du courant.

L’importance de ce frein est mesurée par la valeur de l’inductance L, exprimée en Henry.

Ce type d’impédance aura un deuxième effet sur le courant : une bobine retarde le courant par rapport à la tension. On dit qu’elle déphase le courant. Ainsi, une inductance pure verra son courant déphasé de 90° en retard sur la tension.

Voici la représentation vectorielle de cette propriété :

  Schéma du principe d'inductance.

Condensateur

Un condensateur, encore appelé « capacité » ou « réactance capacitive », est un réservoir de charges électriques. Si on le soumet à la tension d’un générateur, il va accumuler des charges. Ces charges seront restituées au réseau lorsque la tension d’alimentation diminuera. S’il s’agit d’une tension alternative, le condensateur se charge et se décharge au rythme de la fréquence alternative…

La valeur d’un condensateur C est exprimée en Farad.

Ce type d’impédance aura également un effet de déphasage du courant par rapport à la tension, mais cette fois le courant est déphasé en avance de 90° sur la tension.

Voici la représentation vectorielle de cette propriété :

  Schéma du principe de condensateur.

Loi d’Ohm

La loi d’Ohm, loi de base de tout circuit électrique, est basée sur la logique :

Effet = Cause / Frein

L’effet (le courant) sera d’autant plus important que la cause est élevée (la tension) et que le frein est faible (la résistance).

De là, la relation appliquée aux circuits résistifs :

I = U / R
1 ampère = 1 volt/1 ohm

Et ses sœurs jumelles :

U = R x I
1 volt = 1 ohm x 1 ampère

R = U/I
1 ohm = 1 volt/1 ampère

Exemple : une tension de 220 volts qui alimente une résistance de 10 ohms génère un courant de 22 ampères.

Association de résistances en série et en parallèle

Les réseaux sont souvent composés d’association de récepteurs, dont les plus fréquents sont donnés ci-dessous :

  

Lorsque des résistances sont placées en série, leur résistance totale est donnée par la somme de toutes les résistances :

Rtot = R1 + R2 + R3

Lorsque des résistances sont placées en parallèle, leur résistance totale est donnée par la relation :

1 / Rtot = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3

Exemple

Soit 4 lampes de 100 ohms et un générateur de 220 volts.

Montage en série

Schéma du principe du montage en série.

Chacune ayant une résistance de 100 ohms, elles vont engendrer une résistance totale de 400 ohms, si elles sont placées en série.
Le courant qui va les traverser sera de :

I = U / R = 220 / 400 = 0,55 ampère.

Chacune d’entre-elles sera soumise à une tension de

U = I x R = 0,55 x 100 = 55 volts.

La puissance développée par chaque lampe sera de

P = U x I = 55 x 0,55 = 30,25 watts

Montage en parallèle

Schéma du principe du montage en parallèle.

Ces mêmes lampes placées en parallèle engendreront une résistance globale de

Rtot = 1/(1/100 + 1/100 + 1/100 + 1/100) = 25 ohms.

Le courant total délivré par la source sera de :

I = U / R = 220 / 25 = 8,8 ampères.

Chaque lampe sera soumise à une tension de 220 Volts, et sera traversée par un courant de

I = U / R = 220 / 100 = 2,2 ampères.

La puissance développée par chaque lampe sera de :

P = U x I = 220 x 2,2 = 484 watts

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