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RÉSUMÉ
Cet article détaille le principe et les méthodes de mesure des puissances électriques, en courant continu et en courant alternatif. En courant alternatif, les fréquences sont comprises entre quelques hertz et quelques kilohertz, ce qui correspond globalement à la pratique industrielle. Les mesures de puissances instantanées permettent d'adapter la production électrique aux besoins. Les mesures de puissance sont également nécessaires pour des essais de machines et, dans l’industrie, pour contrôler la puissance absorbée par des moteurs.
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Jean-René EVAN : Responsable assurance qualité – ENERDIS
INTRODUCTION
Le présent article traite principalement de la mesure des puissances électriques, en courant continu d’une part, pour des courants et tensions sinusoïdaux de fréquence comprise entre quelques hertz et quelques kilohertz d’autre part, fréquences que l’on rencontre généralement dans la pratique industrielle.
Les très faibles puissances (inférieures à 0,1 W) nécessitent des techniques et des précautions particulières et ne sont pas traitées ici.
Sur un réseau électrique, il est très utile de connaître les consommations instantanées pour adapter la production aux besoins et, si nécessaire, diminuer la charge imposée aux centrales en procédant à des délestages.
De même, les mesures de puissance sont nécessaires lors des essais de machines et, dans l’industrie, pour contrôler la puissance absorbée par des moteurs (laminoirs, groupe de ventilation, etc.).
Un autre problème est celui de la mesure de la puissance intégrée dans le temps, c’est-à-dire de l’énergie consommée par les différents abonnés. Ce dernier problème est étudié dans les articles Comptage d’électricité. Compteurs à courant alternatif [D 4 952] et Comptage d’électricité. Ensembles de comptage [D 4 953] dans le traité Génie électrique.
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- Version archivée 1 de janv. 1984 par Robert MERCIER, Henri SAUVIGNET
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Expression de la puissance électrique3. Appareils de mesure de puissance électrique
L’évolution technologique et l’apparition de nouveaux composants toujours plus performants, ont permis la réalisation de multiplieurs numériques destinés à la mesure de puissance aux fréquences industrielles.
Cette évolution est très séduisante, car elle permet le passage des produits analogiques monofonction vers des produits numériques comportant davantage de fonctions.
En effet le processeur, par l’intermédiaire de la carte d’acquisition, accède aux valeurs instantanées des grandeurs d’entrée, ce qui lui permet de calculer non seulement la puissance moyenne mais également toutes les autres grandeurs caractéristiques du réseau (valeurs efficaces des tensions et des courants, puissances actives et réactives, facteur de puissance, etc.).
3.1 Principe du multiplieur numérique
Les signaux analogiques d’entrée, tension et courant, sont transformés en une suite de données numériques, puis sont traités par un algorithme déterminé qui calcule la puissance moyenne.
En courant alternatif sinusoïdal (de période T ), la puissance active s’exprime par :
avec :
- t :
- temps
-
![]()
: - tension aux bornes de la charge
-
![]()
: - courant qui traverse la charge.
Du fait des limitations technologiques du processeur, l’acquisition des données d’entrée, ne peut s’effectuer de façon continue.
Le signal d’entrée n’est donc défini que pour des valeurs discrètes du temps, ces valeurs étant des multiples entiers de la période d’échantillonnage Te.
Par définition, on a donc :
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Appareils de mesure de puissance électrique
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Dans les Techniques de l’Ingénieur
LECONTE (A.) - Mesures en électrotechnique : caractérisation des mesures et grandeurs à mesurer - . [D 1 500] Traité Génie électrique, vol. D2 (09 - 1995).
LECONTE (A.) - Mesures en électrotechnique : dispositifs - [D 1 501] Traité Génie électrique, vol. D2 (09 - 1995).
LECONTE (A.) - Mesures en électrotechnique : mise en œuvre - [D 1 502] Traité Génie électrique, vol. D2 (09 - 1995).
FERRAND (P.) - Comptage de l’électricité. Présentation générale - . [D 4 950] Traité Génie électrique, vol. D10 (05 - 2001).
FERRAND (P.) - Comptage de l’électricité. Compteurs à courant alternatif - [D 4 952] Traité Génie électrique (à paraître en 2003).
FERRAND (P.) - Comptage de l’électricité. Ensembles de comptage - [D 4 953] Traité Génie électrique (à paraître).
LECONTE (A.) - Appareils de mesure de contrôle en électrotechnique - [R 950] Traité Mesures et Contrôle, vol. R4 (06 - 2000).
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