Mesure de la puissance

La mesure de la puissance dans les circuits CA peut être un peu plus complexe qu'avec les circuits CC pour la simple raison que le déphasage complique la question au-delà de la multiplication de la tension par les chiffres de courant obtenus avec des compteurs.

Ce qu'il faut, c'est un instrument capable de déterminer le produit (multiplication) de l'instantané tension et courant. Heureusement, le mouvement électrodynamomètre commun avec sa bobine fixe et mobile fait un excellent travail.

La mesure de la puissance triphasée peut être effectuée à l'aide de deux mouvements dynamométriques avec un arbre commun reliant les deux bobines mobiles ensemble de sorte qu'un seul pointeur enregistre la puissance sur une échelle de mouvement de compteur. Ceci, évidemment, rend un mécanisme de mouvement assez coûteux et complexe, mais c'est une solution réalisable.

Effet Hall

Une méthode ingénieuse pour dériver un wattmètre électronique (qui génère un signal électrique représentant la puissance dans le système plutôt que de simplement déplacer un pointeur) est basée sur l'effet Hall.

L'effet Hall est un effet inhabituel remarqué pour la première fois par E. H. Hall en 1879, par lequel une tension est générée le long de la largeur d'un conducteur porteur de courant exposé à un champ magnétique perpendiculaire :

Effet Hall :la tension est proportionnelle au courant et à la force du champ magnétique perpendiculaire.

La tension générée sur toute la largeur du conducteur plat et rectangulaire est directement proportionnelle à la fois à l'amplitude du courant qui le traverse et à la force du champ magnétique.

Mathématiquement, c'est un produit (multiplication) de ces deux variables. La quantité de « Tension Hall » produite pour un ensemble donné de conditions dépend également du type de matériau utilisé pour le conducteur plat et rectangulaire.

Il a été découvert que les matériaux « semi-conducteurs » spécialement préparés produisent une tension Hall plus élevée que les métaux, c'est pourquoi les dispositifs à effet Hall modernes sont fabriqués à partir de ces derniers.

Il est donc logique que si nous devions construire un appareil utilisant un capteur à effet Hall où le courant à travers le conducteur était poussé par la tension alternative d'un circuit externe et le champ magnétique était mis en place par une paire de bobines de fil alimentées par le courant du circuit d'alimentation CA, la tension Hall serait directement proportionnelle au multiple du courant et de la tension du circuit.

N'ayant pas de masse à déplacer (contrairement à un mouvement électromécanique), cet appareil est capable de fournir des instantanés mesure de puissance :

Le capteur de puissance à effet Hall mesure la puissance instantanée.

Non seulement la tension de sortie du dispositif à effet Hall sera la représentation de la puissance instantanée à tout moment, mais ce sera également un signal continu ! En effet, la polarité de la tension Hall dépend des des deux la polarité du champ magnétique et le sens du courant dans le conducteur.

Si la direction du courant et la polarité du champ magnétique s'inversent, comme cela se produirait toujours un demi-cycle du courant alternatif, la polarité de la tension de sortie restera la même.

Si la tension et le courant dans le circuit d'alimentation sont déphasés de 90° (un facteur de puissance de zéro, ce qui signifie non puissance réelle délivrée à la charge), les pics alternatifs du courant du dispositif Hall et du champ magnétique ne coïncideront jamais les uns avec les autres :lorsque l'un est à son maximum, l'autre sera nul.

À ces moments-là, la tension de sortie Hall sera également nulle, étant le produit (multiplication) du courant et de l'intensité du champ magnétique.

Entre ces moments, la tension de sortie Hall fluctuera également entre le positif et le négatif, générant un signal correspondant à l'absorption et à la libération instantanées de puissance à travers la charge réactive.

La tension de sortie CC nette sera de zéro, indiquant une puissance réelle nulle dans le circuit.

Tout déphasage entre la tension et le courant dans le circuit d'alimentation inférieur à 90 ° entraînera une tension de sortie Hall qui oscille entre le positif et le négatif mais passe plus de temps en positif que en négatif. Par conséquent, il y aura une tension de sortie CC nette.

Conditionnée par un circuit de filtre passe-bas, cette tension continue nette peut être séparée du courant alternatif mélangé avec elle, le signal de sortie final enregistré sur un mouvement sensible du compteur CC.

Il est souvent utile d'avoir un compteur pour totaliser la consommation d'énergie sur une période de temps plutôt qu'instantanément. La sortie d'un tel compteur peut être définie en unités de Joules, ou l'énergie totale consommée depuis la puissance est une mesure du travail effectué par unité de temps.

Ou, plus communément, la sortie du compteur peut être réglée en unités de Watt-Heures.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Feuille de travail sur les transducteurs CC