Comment redresser le cosinus phi !

Redressement du cos(φ) phi vu à l'oscilloscope

Observation pratique du redressement du cosinus phi (cos Φ) en vidéo :
Approche progressive à l'oscilloscope avec des condensateurs.
Ayant constaté précédemment que l'inductance d'une bobine et la capacité d'un condensateur engendraient des déphasages opposés, nous expérimentons dans la vidéo l'accouplement idéal de condensateurs et bobines pour obtenir un déphasage minimal et donc un cosinus phi idéal : proche de 1 !

Mesures sur le redressement du cos(φ) avec les ampèremètres

Cette fois, la vidéo met en oeuvre le redressement du cos Φ de manière plus précise et optimale avec des ampèremètres.
Bien que moins visuelle que la précédente, cette vidéo permet de mettre en évidence la baisse d'intensité et donc les économies en terme de puissance engendrées par un déphasage moindre et donc un cosinus phi tendant vers 1.

Quand redresser le cosinus phi ?

La vidéo nous démontre le grand inconvénient d'un 'mauvais Cos φC'est à dire d'un Cosinus phi ≪ 1
Et donc un déphasage ≫ 0°' qui engendre un surdimensionnent tant du générateur que des câbles d'acheminement.
Dans la vidéo j'évoque une puissance en Watt, mais nous allons voir que ce seront des VA (Volt×Ampère) mais il était prématuré d'en parler avant la fin de ce bloc savoir.

Récepteurs offrant de mauvais cosinus phi :

• Moteurs ~ à faible charge (0 à vide : alors qu'ils offrent jusqu'à 0.9 en charge nominale)
• Idem pour les transformateurs (0 à vide et > à 0.9 en charge)
• Tubes fluorescents 'mal nommés néons'
• Contacteurs en alternatif ~ et divers électroaimants

Récepteurs non affectés si :

• Utilisation de convertisseurs de fréquenceAppelés communément variateurs (pour moteurs asynchrones ou synchrones...) pour moteurs
• Tubes fluorescents à ballast électronique

Nous verrons que la puissance produite et transportée est complètement liée au Cos(φ) à tel point qu'on le nomme aussi Facteur de Puissance

Nous allons voir pourquoi l'objectif est de Cosφ = 0.93 à 0.94

Comment redresser le cosinus phi ?

Comme on l'observe ci-dessus, bobine et condensateur provoquent un déphasage, de leurs intensités respectives, opposé par rapport à l'axe de la tension. Ainsi, la mise en parallèle des 2 éléments additionne les intensitésSomme vectorielle provoquant par conséquent un résultat moindre !

Cliquez l'image ci-dessus pour relancer l'animation	Capacité trop élevée : Effet négatif sur l'intensité, risque de surtension et fortes harmoniquesA l'oscilloscope on distingue clairement ces ondulations qui sont autant de fréquences de rang supérieurs (+ élevées) appelées harmoniques. Elles créent des perturbations électromagnétiques parasites.	Valeur recommandée : Les batteries de condensateurs sont calibrées avec un objectifOn parlera de consigne pour les batteries automatiques qui commutent leur capacité à cette valeur (mises en //). de cosφ = 0.93 à 0.94 tangente tgφ = 0.4C'est la valeur, en France, au dessus de laquelle aucune pénalité financière ne s'applique. Le distributeur évoque plutôt tg la tangente que le cosinus. tg = coté opposé / coté adjacent = réactif X / apparent Z On le reverra avec les puissances

Résonance

Schéma du circuit bobine et condensateur à vide :

Le condensateur (en vert bleu) et la bobine s'auto-alimentent en réactif. Quand le condensateur restitue sa charge, l'inductance pure (en vert) la récupère pour créer son champ magnétique. A son tour, l'inductance restituera en tension son induction ce qui rechargera le condensateur...
Le générateur ne fournit plus que I requis par la résistance.

Lorsque le cosinus phi = 1 un phénomène dangereux apparaît : la résonanceAnalogie avec une voiture sans amortisseurs :
La masse de l’auto = condensateur, les ressorts de suspension = bobine.
Si vous appliquez un effort régulier, le mouvement de la caisse sera de plus en plus ample et on peut même parvenir à décoller les roues du sol (l'arrière d'une 2cv)
Un peu comme la balançoire où l'on risque 'de faire le tour'
En électricité : idem mais le risque est la surtension !
L'armée interdit à ses troupes de marcher au pas cadencé sur les ponts suspendu pour cette raison, des ruptures d'ouvrage s'étant produites dans le passé provoquant de nombreux décès ! !

Schéma, exemple, d'un moteur fournissant un effort :

En noir : la résistance représentant la charge entraînée par un moteur. Le condensateur fournit la majoritéPas l'intégralité pour éviter cosφ = 1 ! du réactif requis par l'inductance alors que la générateur alimente la charge (par exemple la charge à entraîner pour un moteur) et le reliquat dû en rouge à R de la bobine (ρ × (lg / s).