Qualité électrique Power and Lighting (partie 2)

Posté mai 29 2012 par soufi Shah Hamid Jalali à l'efficacité énergétique, Éclairage sur Portail génie électrique

Source originale: Wolsey, Robert, Power Quality, Volume 2, Nombre 2, Février 1995 (Lighting Research Center (LRC) et qualité de l'énergie),

Quel est le facteur de puissance?

Le facteur de puissance est une mesure du degré d'efficacité d'un dispositif convertit la tension et de courant d'entrée en énergie électrique utile. Mathématiquement, il est défini comme suit:

Le facteur de puissance triangle

 

 

Où P est la puissance active et S est la puissance apparente.

Il est souvent confondu avec:

Où P₁ c'est le pouvoir od actif fondamental et S₁ est la puissance apparente de celui-ci.

cosphi concerne exclusivement avec la fréquence fondamentale et donc diffère de facteur de puissance quand harmoniques sont présents dans l'installation. Il décrit les effets combinés de la THD courant et puissance réactive de la phase de déplacement. Un appareil avec un facteur de puissance de l'unité (1.0) a 0% THD de courant et une consommation de courant qui est synchronisé avec la tension. Charges résistives telles que les lampes à incandescence ont un facteur de puissance de l'unité.

Un dispositif est dit d'avoir un facteur de puissance élevé (HPF) si la puissance est 0.9 ou plus. Facteur de puissance entre 0.5 et 0.9 est appelé le facteur de puissance normale (FNP). Les ballasts magnétiques et électroniques pour lampes fluorescentes peuvent être soit HPF ou NPF. Ballasts HPF ont généralement des filtres pour réduire les harmoniques et les condensateurs pour réduire le déphasage.

En moyenne, ces composants supplémentaires ajoutent environ 16% pour les coûts de détail de ballasts (Dorret al. 1994).

NLPIP mesurée du facteur de puissance pour plusieurs types de charges d'éclairage, et des équipements de bureau commun; ces données sont présentées dans Table 2 au-dessous.

caractéristiques de qualité de puissance de l'échantillon pour différentes charges électriques

Quels sont les problèmes résulter d'une mauvaise qualité de l'alimentation?

La mauvaise qualité de puissance peut endommager le système et les dispositifs fonctionnant sur le système de distribution. Dans de rares cas, mauvaise qualité de l'alimentation, peut entraîner une surcharge dangereuse du conducteur neutre dans un circuit triphasé. Dans ce type de circuit, trois fils d'alimentation part un conducteur de circuit à la terre (le conducteur neutre). Dans un système sans THD, le fil neutre transporte pas de courant. Hautes dispositifs de THD actuels peuvent s'envoyer des harmoniques impaires triples (troisième ordre, neuvième ordre, quinze pour, etc) sur l'alimentation en tension, qui ne s'annulent pas sur. Ils ajoutent sur le fil neutre, et si le courant dépasse la note de fil, le conducteur neutre peut surchauffer et présenter un risque d'incendie.

Distorsion de la tension peut aussi raccourcir la durée de vie des transformateurs de services publics et de provoquer des batteries de condensateurs à l'échec. De nombreux services publics imposent des taxes de pénalité sur leurs clients si le facteur de puissance, mesurée à l'endroit où les couples de services publics vers le site du client, tomber au-dessous d'une certaine valeur:

Puissance réactive utilise la capacité du réseau de distribution, ce qui limite la quantité de puissance active qui peut fournir une utilité. Cela peut être un problème pendant les périodes de demande de pointe.

Lorsque la tension THD est inférieur à la limite de l'IEEE 5%, la plupart des appareils ne rencontrent pas de problèmes. Charges résistives telles que les lampes à incandescence de réduire effectivement les harmoniques de tension. charges de moteur réduisent également les harmoniques, mais les moteurs sont soumis à une surchauffe comme distorsion de tension augmente. Cinquième harmoniques produisent des effets particulièrement négatifs: ils se dégradent rapidement du effieciency du moteur par le couple produisant en opposition à la normale pour une partie du cycle.

Appareils électriques tels que les ordinateurs et les systèmes d'éclairage fluorescent ne sont pas affectés par la distorsion de tension à ce niveau parce que leur alimentation est filtré à travers le transformateur ou ballast.

Ballasts électroniques haute fréquence fonctionnent à des fréquences allant de 20 à 60 kilo-hertz (kHz). Les harmoniques produites par ces ballasts sont à conséquence hautes fréquences et peuvent interférer avec certains équipements de communication, y compris les radios, interphones, et les téléphones sans fil. Les appareils qui utilisent des signaux porteurs en ligne d'alimentation, tels que des horloges synchronisées et modules de commande pour la construction de systèmes de gestion de l'énergie peut aussi rencontrer des problèmes si les harmoniques existent à des fréquences proches de signal porteur.

Quelles limites pour THD courant et le facteur de puissance sont utilisés dans le secteur de l'éclairage?

Les organismes de normalisation n'ont pas fixé de limites de facteur de puissance pour les produits d'éclairage, sauf pour l'exigence que le facteur de puissance doit atteindre ou dépasser 0.90 pour les fabricants d'affirmer qu'un produit a facteur de puissance élevé. Les concepteurs d'éclairage, architectes, et autres prescripteurs d'éclairage spécifient souvent ballasts HPF pour les bâtiments avec des équipements sensibles, tels que les hôpitaux.

Selon ANSI, limite de THD courant maximal de 32% pour les ballasts électroniques pour lampes fluorescentes pleine taille sont établies. Il limite également l'amplitude de la troisième harmonique de 30% de l'amplitude du fondamental, et limite l'amplitude de toutes les harmoniques d'ordre élevé (plus de onze pour) à 7% du fondamental. ACNOR, IEC et IEEE mettre un 20 % limite de courant THD pour les ballasts électroniques. Presque tous les ballasts électroniques actuellement disponibles pour T12 4 pieds et lampes T8 sont facteur de puissance élevée avec THD courant inférieur à 20%.

Certaines lampes fluorescentes compactes (LFC) avoir THD courant supérieur 100%, mais ils ont une faible puissance active par rapport aux autres produits de haute THD comme les ordinateurs personnels, organisations pour les normes n'ont pas fixé de critères de qualité de l'alimentation pour les ampoules fluocompactes.

Certains services publics établissent des exigences de THD actuels pour les produits dans leurs programmes d'incitation d'éclairage. Par exemple, le Power Co duc. en Caroline du Nord et la Nouvelle-Angleterre systèmes électriques limiter THD courant pour les ballasts électroniques pour lampes fluorescentes pleine grandeur à 20%.

En outre, New England Electric Systems limite THD courant des LFC à 25%.