Forums de VOLTA-Electricité

Bonjour,

Je viens à vous car je me pose une question depuis quelques jours et je ne trouve pas de réponse. La voici.

Soit une pompe centrifuge sur un réseau hydraulique, la vitesse de rotation est dite "fixe" (pas de variateur). On réalise une variation de débit par variation d'une ouverture de vanne. En fermant la vanne, on diminue le débit, on augmente la perte de charge. Néanmoins le produit des deux n'étant pas constant : la puissance hydraulique diminue. On regarde la courbe de rendement de la pompe, on fait le calcul et on s'aperçoit que la puissance à l'arbre diminue également.

Mon problème est d'estimer la puissance électrique consommée par cette pompe. Autour de moi on me dit : la tension du réseau est fixe, le courant envoyé aussi donc la consommation est fixe. Je ne suis pas convaincu.

Mon intuition est plutôt de dire : le système absorbe ce dont il a besoin pour fonctionner.

Sauf que ni la réponse des gens autour de moi, ni la mienne, ne me satisfont car elles ne sont pas suffisemment argumentées. En fouillant dans ma mémoire et sur le site, voici où mes raisonnements me mênent :

- La tension réseau est fixe.
- La fréquence réseau est fixe, donc pour un moteur donné, la vitesse de synchronisme est fixe.
- La vitesse de rotation de la pompe n'est pas fixe, on fait un abus de langage, celle ci va se stabiliser en fonction du couple résistant. Mais bon, elle ne devrait pas varier beaucoup.
- J'ai donc un glissement qui risque de varier un peu entre mes deux points de fonctionnement de la pompe.

Aujourd'hui j'ai trois lectures des phénomènes :

- la puissance apparente ne varie pas : UI (I dépend de la résistance qui est intrinseque à l'agencement electrique du moteur, peu importe comment il est chargé), le cos(phi) ne varie pas, la consommation électrique ne varie pas, et donc pour une puissance mécanique fournie diminuant, ce sont les dissipations qui vont augmenter et donc l'expression de certains rendements (pas les pertes joules car celles ci sont liées à R et à I qu'on a supposés fixes).

- la puissance apparente ne varie pas, le cos(phi) varie (pourquoi ?), la consommation électrique varie si on ne considère que la puissance active, et donc pour une puissance mécanique fournie diminuant. Les dissipations vont peut être varier ou pas, mais là n'est plus la question.

- la puissance apparente varie, en fait, je ne sais pas pourquoi mais le I appelé par le moteur asynchrone va varier en fonction de la charge qui lui est imposée. C'est ce que j'aurai tendance à penser quand je vois le courant à vide d'un moteur, ou son courant au démarrage.

En réalité, je n'arrive pas à me sortir de cette réflexion tout seul car je ne sais pas quelles hypothèses prendre dans mes jeux d'équations et j'ai un défaut de compréhension de la causalité des phénomènes physiques et de mes conditions aux limites du système (j'impose un flux, un potentiel ?).

Sachez que vous me sortirez d'un sac de nœuds en me donnant une explication :)

Merci d'avance,

Bonsoir,
Nous parlons bien entendu d'un moteur asynchrone (ni synchrone, ni continu) fonctionnant à fréquence constante.
Dans ce type de moteur, la puissance appelée a deux composantes principales, à quoi s'ajoutent des pertes.
1-L'induction du stator : ne dépend que de la tension, ne varie pas en fonction de la puissance appelée. Mis à part les pertes joules et fer (actives), il s'agit d'énergie purement réactive
2-L'énergie dissipée au rotor: il s'agit essentiellement de force motrice: c'est de l'énergie active, et elle est proportionnelle à la puissance fournie. A cela s'ajoutent de pertes(actives): Pertes Joule (varient comme P²), mécaniques (pratiquement constantes), ventilation (varie comme le cube de la vitesse, qui varie peu, c'est le glissement)

Les pertes sont globalement assez faibles. Donc la puissance active varie en fonction de la puissance mécanique fournie, alors que la puissance réactive est pratiquement constante. conséquence: le diminue fortement lorsque la puissance fournie diminue, il est de l'ordre de 0,15 à 0,25 à vide (moins bon sur les petits moteurs)

Lorsque vous étranglez le débit d'une pompe par étranglement, vous augmentez la pression et les pertes, ce qui explique que la baisse de puissance appelée est faible. Voir étude complète ICI (p 15 à 21).

Cordialement

Bonjour et merci beaucoup pour votre réponse, et pour le document fourni que j'ai lu avec attention.

J'ai encore quelques zones d'ombre dans la compréhension des phénomènes. Je me permets de reprendre en citation votre réponse (un peu dans le désordre) pour essayer de rendre mes questions et raisonnements les plus clairs possible.

Nous parlons bien entendu d'un moteur asynchrone (ni synchrone, ni continu) fonctionnant à fréquence constante.

Oui, merci de le préciser.

Lorsque vous étranglez le débit d'une pompe par étranglement, vous augmentez la pression et les pertes, ce qui explique que la baisse de puissance appelée est faible

Entièrement d'accord et compris. On fait passer moins de débit mais avec un DeltaP plus grand, ce qui limite l'effet de la réduction du débit.

Dans ce type de moteur, la puissance appelée a deux composantes principales, à quoi s'ajoutent des pertes.

Tout d'abord, qu'est-ce que la puissance appelée, à vous lire j'ai l'impression qu'il s'agit de la puissance apparente S = UI = sqrt(P²+Q²).

2-L'énergie dissipée au rotor: il s'agit essentiellement de force motrice: c'est de l'énergie active, et elle est proportionnelle à la puissance fournie.

La puissance fournie,c'est donc la puissance hydraulique Puissance = Débit Vol * DeltaP.
Je comprends dans votre phrase que la puissance mécanique fournie à l'arbre moteur est proportionnelle à cette puissance hydraulique. Vous faites donc apparaître le rendement entre ces deux puissances, en supposant qu'il est constant.

Les pertes sont globalement assez faibles. Donc la puissance active varie en fonction de la puissance mécanique fournie, alors que la puissance réactive est pratiquement constante. conséquence: le diminue fortement lorsque la puissance fournie diminue, il est de l'ordre de 0,15 à 0,25 à vide (moins bon sur les petits moteurs)

C'est ici que j'ai encore les plus grandes questions.

Puissance réactive pratiquement constante : Q = cste = U*I*sin(phi)
Puissance active diminue, cos(phi) diminue -> donc sin(phi) augmente.
Si sin(phi) augmente et que Q est constante, puisque U est constant, alors c'est I qui diminue.
Le raisonnement est-il exact ?

S'il est exact c'est donc qu'il y a un lien entre le couple résistant et le courant I qui transite dans mon moteur. Donc quelque part, c'est comme si en diminuant le couple résistant, je venais augmenter la résistance électrique équivalente de mon moteur, pourquoi ?

Ce raisonnement me rapproche de ma proposition initiale numéro 3 :

- la puissance apparente varie, en fait, je ne sais pas pourquoi mais le I appelé par le moteur asynchrone va varier en fonction de la charge qui lui est imposée. C'est ce que j'aurai tendance à penser quand je vois le courant à vide d'un moteur, ou son courant au démarrage.

Pourtant je n'arrive pas à m'en convaincre.

Je vous remercie en tout cas du temps que vous avez passé à me répondre.

Bonne soirée