8.11 Alimentation du moteur électrique
a) réseau correspondant au moteur électrique
Le moteur électrique transforme de la puissance qui provient d'un réseau électrique pour faire un travail mécanique, avons-nous vu dans notre chapitre six. Il consomme donc une puissance réelle P qu'il soutire du réseau extérieur, lorsqu'il est sous une tension V , tout comme une résistance; et ce, non seulement parce qu'il en transforme une bonne partie en puissance mécanique, mais également parce que ses résistances internes chauffent. Toute cette puissance réelle, consommée par le moteur, peut donc être symboliquement consommée par une résistance R . Mais ce moteur cause le champ magnétique dont il a besoin, avons-nous également vu. Et ce champ magnétique est ici alternatif puisque le courant qui l'alimente l'est. Il s'ensuit que le moteur agit en plus comme une réactance inductive Xℒ qui absorbe une puissance réactive, qu'il reçoit du réseau extérieur. Il apparaît donc comme une impédance Ze sous une tension V , et qui, donc, est alimentée par un courant Ie .
Les résistance et réactance du moteur peuvent être représentées ou sous la forme d'un réseau interne série, ou sous la forme d'un réseau interne parallèle. Cette seconde forme est la plus utile pour ce qui va suivre. Le courant Ie requis par le moteur du réseau externe alimente, en se divisant, ces deux éléments internes, en parallèle, qui représentent le moteur. Le courant requis pour fournir le moteur en puissance réelle IR est donc plus petit que le courant requis par le moteur en son entier Ie puisqu'une partie du courant requis va pour fournir au moteur la puissance réactive qu'il absorbe Im .
b) condensateur parallèle
Si un condensateur est maintenant placé en parallèle avec le moteur, celui-ci va fournir une puissance réactive, que le moteur va pouvoir absorber. Il est possible de choisir la réactance du condensateur de telle sorte que celui-ci fournisse toute la puissance réactive que le moteur absorbe. Le réseau externe, excluant le condensateur, n'a alors plus qu'à fournir la puissance réelle que le moteur consomme, et donc, un courant plus faible. Et ce, alors que le moteur fait le même travail, avec la même tension à ses bornes. Le courant d'alimentation I , qui est égal au courant Ie demandé par le moteur dans le cas où il n'y a pas de condensateur à ses bornes, diminue si une réactance capacitive est placée en parallèle avec le moteur.
Le réseau condensateur-moteur obtenu est alors celui examiné dans notre section 8.9, soit celui où réactances inductive, capacitive et résistance sont en parallèle. Nous avons vu que l'impédance est purement résistive lorsque la puissance réactive fournie par le condensateur est égale à la puissance réactive absorbée, et que l'impédance est alors maximale et égale à la résistance. C'est donc alors que le courant d'alimentation I , égal à IR , est le plus faible.
c) exemple
Supposons qu'un courant de 8 A circule dans un moteur placé sous une tension de 240 V. Son impédance est alors 240 V divisé par 8 A, soit de 30 Ω, selon l'équation 8.7.1), et sa puissance apparente, de 240 V fois 8 A, soit de 1920 VA, selon l'équation (8.7.2). Supposons que son facteur de puissance soit de 0,6: il consomme alors une puissance réelle de 0,6 fois 1920, soit de 1152 W selon l'équation (8.7.3); et sa puissance réactive absorbée est alors de 1536 VAR selon l'équation (8.10.1). Le moteur peut apparaître comme une résistance et une réactance inductive, en parallèle, sous une tension de 240 V. De ses puissances et de sa tension, il s'ensuit de l'équation (8.4.15) que la résistance est de 50 Ω (240 V au carré sur 1152 W) et de l'équation (8.5.5) que la réactance inductive est de 37,5 Ω (240 V au carré sur 1920 VAR). C'est tout comme si, selon l'équation (8.4.6), un courant de 4,8 A circule dans la résistance et selon l'équation (8.5.3), un de 6,4 A circule dans la réactance.
Si un condensateur, fournissant toute la puissance réactive absorbée par le moteur, est placé en parallèle avec ce dernier, il va fournir 1536 VAR sous une tension de 240 V et donc sa réactance capacitive va être de 37,5 Ω par l'équation (8.6.7); et le courant qui va circuler dans sa branche, de 240 V divisé par 37,5 Ω, soit 6,4 A, par l'équation (8.6.5). L'impédance de cet ensemble, purement résistive, est alors de 50 Ω par l'équation (8.9.8) et le courant d'alimentation, trouvé par l'équation (8.7.1), de 4,8 A, au lieu de 8 A. (Celui-ci est alors réduit par 0,6, soit le facteur de puissance du moteur.)
