facteur de puissance

[mercure]

Bonjour

voila mon probléme,concerne la prise en charge d'un groupe de secours.
lorsqu'on lui applique la charge éléctrique (moteurs éléctrique) ,le groupe de secours présent des diffucltés pour se maintenir en régime normal.la fréquence varie ainsi que la tension de sortie
cette charge représente 80 % de la puissance nominal du groupe .

pour me trouver des éxplications,- je me suis orienté sur le facteur de puissance (Cos φ )de démarrage .
puisque le facteur de puissance pendant le démarrage a une importance pour déterminer la puissance active totale absorbé par le moteur asynchrone, donc fournie par l’alternateur et finalement fournie par le moteur thermique.
Sa valeur est variable , pour les moteurs au moment de démarrage . comprise entre 0.3 et 0.5 pour se stabilisé à 0.8

Merci de votre contribution

[Candela]

Bonsoir,
Il est évident que votre groupe est en surcharge côté moteur thermique; la baisse de tension accompagne normalement la baisse de fréquence, et pour tout dire elle a un effet salutaire en diminuant un peu cette charge. Mais le moteur est probablement à la limite de caler.
Le au démarrage est important en effet, je l'ai maintes fois rappelé, mais sa valeur est rarement connue (je pense que vous l'avez mesurée) et les moyens d'action sont limités. Pour une fois, un bas est un précieux avantage...

Lorsque vous dites "80%" de la puissance du groupe, il s"agit de la puissance appelée au moment du démarrage? Ou de la puissance installée raccordée à ce moment, incluant des moteurs?

Voici les remèdes utilisables en pareil cas :
-si possible, échelonner les mises sous tension en commençant par les plus gros moteurs et en finissant par le capacitif.
-avec les moteurs turbocompressés, s'il y a un gros moteur ou un groupe important de petits, on peut avoir de meilleurs résultats en chargeant d'abord avec du résistif (s'il y en a) afin que le moteur ait un peu de charge et que le turbo soit en régime au moment de l'impact. Le dosage peut nécessiter quelques essais.Il y aura moins d'oscillations de fréquence.
-enfin bien choisir les démarreurs parmi les systèmes qui soit conservent le (auto-transfo, étoile-triangle), soit le détériorent (selfs), en évitant les systèmes à résistances statoriques qui certes réduisent le courant mais améliorent la tension alternateur et le . On perd en charge active ce qu'on a gagné en courant. Les variateurs de fréquence sont parfaits à condition qu'il n'y en ait pas trop; les démarreurs électroniques sont souvent mal acceptés par les régulations d'alternateur pour la même raison: les harmoniques qu'ils produisent.
Cordialement

[mercure]

bonjour

Merci CANDELA ,je peux adopter ce fonctionnement en mode dégradé ,seulement pour une partie de la charge , en se servant de la capacité d'autonomie batterie des onduleurs , restante duarnt la coupure .
mais pour l'autre partie, ca doit étre limiter par le temps ( inertie thermique offérte ,puisqu'il s'agit d'une chaine de refroidissement eau glacée,ou capacité de stockage froid,emploi de balons Tampon)

Salutations

[Candela]

Bonjour,
Quand vous parlez de 80%, cela veut dire quoi exactement? C'est au démarrage, ou en régime? De kVA ou des kW?

Rappel : un GE 100 kVA peut délivrer 80kW* plus éventuellement 10% si c'est un GE service continu, donc ancien service A ou B.
Avec les services actuels, c'est beaucoup plus flou, il faut voir la notice, car même en PRP les 10% ne sont pas systématiques.
La charge moteur doit être considérée exclusivement en kW

Cordialement

* les groupes sont toujours définis en kVA à 0,8

[mercure]

Bonsoir

c'est un groupe de secour de 312 kw positionné en deuxiéme chaine de secours ,pour secourir la partie névralgique de l'installation,
Oui la puissance des groupes est éxprimées toujours en KW avec Cos φ de 0.8 .
Mais le Cos φ de l'installation est toujours imposé par la nature de la charge(puissance Absorbée en KW sous X Cos φ X ??????????.
Malheuresement,dans certains établissements , on priorise la production ,sur l'investissement d'amélioration
investissement d' éxtensions d'installations sont toujours réalisées ,sans tenir compte de la capacité disponible en terme de puissance de secours
pour interpréter ce phénoméne , Ces variation brusque de la charge sur l' alternateur produit une perturbation de la tension.qui dépend de l’importance relative de la variation de la charge Appliquée.

Salutations

[Candela]

Bonsoir,

Oui la puissance des groupes est éxprimées toujours en KW avec Cos φ de 0.8 .

Non, justement, la puissance indiqué sur la plaque est toujours en kVA, ce qui signifie :
Groupe 100 kVA = alternateur 100 kVA (définit l'intensité maxi en service normal)
Puissance active max = 80 kW
Donc si le est 0,9 le groupe donne 89 kVA maxi (butée P moteur à 80 kW)
Si le est 0,6 le groupe donne 100 kVA, mais 60 kW maxi (Butée S alternateur à 100 kVA)

C'est la définition de puissance selon les normes internationales. (actuellement ISO 8528-1).
Cela dit, il y a ce qu'on appelle la "butée d'injection", c'est à dire le débit maximum de fioul; elle n'est évidemment pas pile poil à 80 kW, mais un peu au dessus. Lorsqu'on charge le groupe au dessus de cette butée, c'est là qu'il ne tient plus la fréquence. Si le phénomène est transitoire, tout rentre dans l'ordre après quelques instants. S'il dure, la régulation alternateur coupe généralement au bout d'un certain temps (par ex 10 s en dessous de 40 Hz). Si la surcharge est importante, le moteur cale.
Cordialement

[Candela]

Attention, le message initial de mercure a été effacé suite à une mauvaise manipulation; la citation ci-dessous en constitue un extrait avec les réponses en vert.
Bonjour

la puissance nominale groupe = 100 KVA ,pour un circuit purement résistif cela = 100 KW avec Cos φ =1 OUI
- si le Cos φ = 0.9 cela est limiter à une puissance active de 90 KW NON, 80KW (puissance maxi du moteur)
- si le Cos φ = 0.8 cela implique que la puissance active est limiter à 80 KW
- si le Cos φ = 0.7 cela implique que la puissance active est limiter à 70 KW OUI, car limite puissance apparente alternateur
- Si le Cos φ= 0.6 à 60 KW OUI, comme précédemment

Il faut bien voir que les normes imposent un de 0,8 pour la définition de puissance:
-le constructeur associe à un alternateur de 100 kVA un moteur de 80 kW, par convention.
-l'alternateur a une limite en A , qui se traduit en puissance apparente associée à sa tension assignée (si par exemple on règle la tension à 410 V il délivrera sans problème 102,5 kVA). Il y a une relation directe entre tension et ; si à un point de fonctionnement donné on augmente l'induction sans changer le cos, la tension monte. Si on abaisse le cos sans changer l'induction, la tension baisse, et réciproquement.
-le moteur a une limite en kW, l'alternateur transforme cette énergie mécanique en puissance active (diminuée de son rendement) et y "ajoute", en quelque sorte, l'énergie réactive. Dans la pratique, la régulation ajuste le courant d'excitation de façon à maintenir la tension à sa valeur de consigne, ce qui ajuste en même temps la quantité d'énergie réactive produite.

Lors de la prise de charge brutale, ou du démarrage d'un gros moteur, le moteur encaisse une surcharge très limitée, en gros 10%, un peu plus grâce à l'inertie, alors que l'alternateur peut délivrer 3, 3,5 et jusqu'à 4 fois son intensité nominale (excitation à aimants permanents). Généralement, la limite moteur est atteinte avant celle de l'alternateur, mais pas toujours, en particulier avec les groupes portables.

Comme déjà indiqué, un bas aide au démarrage (cf le paragraphe ci-dessus); en régime établi, il limite la puissance active disponible comme on l'a vu plus haut. Il faut être très prudent dans l'utilisation de condensateurs , car ils interfèrent avec la régulation.
- Cos trop bas = butée d'induction, la tension baisse et n'est plus régulée
- trop de condensateurs, la régulation coupe l'induction qui est assurée par les condensateurs, et s'il y en a trop la tension monte, sans régulation possible
-il faut absolument couper toute batterie automatique
-si le est vraiment bas (< 0,6 p.ex), on peut le remonter un peu, on "aide" ainsi la régulation, mais il faut faire très attention aux harmoniques avec un alternateur, particulièrement s'il alimente des récepteurs qui en génèrent. Pour parler trivialement, l'alternateur amplifie les harmoniques et le condensateur les aspire
Cordialement

[mercure]

Bonjour CANDELA

voila pour simplifier l'éxplication notre Alternateur doit nous fournir une puissance Active éxprimé en KW ,et aussi une puissance réactive Q+ éxprimé en KVAR consommée par la charge inductive ,qui est détérminer par notre facteur de puissance ,peut on savoir le pourcentage de l' énérgie active et réactive fournie par l'alternateur ,dons c'est la Tag φ
une autre question est ce que c'est le role de la régulation par leurs réaction d'injection,et l'éxcitation de l'alternateur qui joue le role de
Pour une variation brusque de la charge : Toute variation brusque de la charge d’un alternateur produit une perturbation de la tension.pour certains groupes de faibles puissance,
CANDELA, j'aimerais bien votre avis ,sur l'éxplication suivante
Dans le cas d’une diminution de la charge, l’augmentation de la tension dépend en outre de la saturation de l’alternateur ( si l’alternateur est saturé,l’élévation de la tension due à la coupure d’une charge peut être inférieure à la chute de tension produite par la même charge) .
Sans entrer dans le détail des calculs, on peut admettre que la mise en charge brusque de la charge nominale de l’alternateur à Cos φ = 0.8, produit une chute de tension instantanée égale égale en pourcentage à celui exprime la valeur de la réactance subtransitoire
Cos φ K1 0.3
0.9 0.6
0.8 1
0.5 à 0.3 1.1

Dans une certaine mesure, on peut admettre que la chute de tension instantanée est proportionnelle à la charge brusquement appliquée,pour un facteur de puissance donné.ainsi la tension d’un alternateur , dont la réactance subtransitoire X¨ d est de 15 % ,chute de 15 % pour une mise en charge brusque de la charge nominale.
Si la charge appliquée est égale à 2 fois la charge nominale, la chute instantanée est 2 fois plus forte, c’est ç dire de 30% pour l’exemple précèdent.
Pour une même charge apparente et un facteur de puissance différent,On peut admettre une correction suivant : le
Les réactances des alternateurs modernes sont en général les suivants :

• Réactance asynchrone 180 à 250 %
• Réactance transitoire 25 à 30 %
• Réactance subtransitoire 15 à 20 %

Salutations

[mercure]

Bonsoir

Pour la premiére interogation ,si je prends l'éxemple suivant :
Un alternateur triphasé a une tension entre phases de 400 V.
Il débite un courant de 10 A avec un facteur de puissance de 0,80 (inductif).
Déterminer les puissances active, réactive et apparente misent en jeu.

alors P = U.I. Cosφ.. V3 = 5542= 5.54 KW (puissance Active fournie à la charge)
S= U.I.V3 = 6.92 KVA ( Puissance Apparente)
S²=Q²+P²
Q= VS²-P²= V17.19 = 4. 15 KVAR ( puissance réactive fournie à la charge)

Ce qui éxplique que l'alternateur doit fournir deux formes de puissance Active et Réactive.

Salutations

[Candela]

Bonjour mercure,
Il faut bien voir que la notion de puissance active/réactive n'est qu'un méthode d'analyse mathématique d'un phénomène physique (comme par exemple les transformations de Fortescue), conduisant à un résultat très pratique à utiliser.
Le phénomène physique, c'est le décalage entre vecteur courant et vecteur tension qui est l'angle : ont dit qu'on a un "arrière"quand le courant est en retard sur la tension (cas général) et "avant" dans le cas contraire d'un réseau capacitif.

La régulation de l'alternateur non couplé à un grand réseau injecte plus de courant dans l'inducteur lorsqu'elle détecte une baisse de tension. ce faisant, elle régule exclusivement la fourniture d'énergie réactive.
Si les autres facteurs restent constants :
-plus d'excitation => augmentation de la tension =>augmentation du réactif fourni
-baisse du =>baisse de la tension =>insuffisance du réactif fourni =>réaction de la régulation

On observe une similitude parfaite avec la régulation du moteur:
-plus de gasole injecté=>augmentation de la vitesse=> augmentation de la puissance (active) fournie
-Appel de puissance active => baisse de vitesse-fréquence=>insuffisance de l'actif fourni =>réaction du régulateur de la pompe

A titre d'image, on peut dire que l'alternateur transmet la puissance active (on va dire "bêtement" puisqu'il n'a aucune action dessus) et y "ajoute" la puissance réactive (gratuitement!). Ceci n'est valable qu'aux alentours du point de fonctionnement nominal; en effet s'il y a une trop forte baisse d'excitation la Force Magnéto-Motrice devient insuffisante et l'alternateur décroche. Si l'excitation est trop élevé, il sature et la réponse n'est plus linéaire; il faut éviter absolument ces deux fonctionnements extrêmes.

On peut ajouter que l'effet d'une augmentation de l'excitation est exactement le même que l'ajout de condensateurs sur le réseau. Cette propriété est (était...) mise en application dans les compensateurs synchrones qui sont des machines synchrones tournant à vide en excès d'excitation.

En ce qui concerne l'effet d'un impact de charge , on donne* la formule approchée suivante:
Delta U% = X% x Sd/Sn avec X = (X"d =2X'd)/3
Sd =puissance de l'impact en kVA et Sn =puissance de l'alternateur en kVA
Il est pratiquement impossible qu'un groupe accepte un impact de 100% de sa puissance active nominale, 75% est déjà une belle performance. Je lis dans un guide technique* de 1995 :
"les moteurs C... admettent un impact à vide de 60% de leur puissance nominale et en charge un impact de 66% dans la limite de leur puissance maximale de service secours."
"Les alternateurs de la gamme standard ou semi-standard admettent un impact compris entre 0 et 1,5 fois leur puissance nominale (en kVA) pour une chute de tension transitoire instantanée comprise entre 0 et 25 %"

Cordialement
*Source = Guide technique du catalogue ELECTRICITE 95, GEC ALSTHOM