c5_appareillages.pdf

7/25/2019 C5_appareillages.pdf

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Cas dun rseau quilibr

Puissance active W :P = U I 3 cos

Puissance ractive VAR :Q = U I 3 sin

Puissance apparente VA :S = U I 3

Puissances en triphas quilibr

Cas gnral :

Puissance active W :

Puissance ractive VAR :

Puissance apparente VA :

3

1

,tot i i

iP P P

=

=

lg1

,n

a i itot i

Q QQ=

=

QPS tot tot tot 22 +=

Facteur de puissance : K=P/S , si quilibr, K= cos

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Facteur de puissance et compensation

Compensation de lnergie ractive en triphas= idem rseaux monophass.

)'(3 2 tgtgPU C QC ==

Q (VAR)

P

S (VA)

Installation dsquilibre :

- nest pas un dphasageentre les vecteurs courant ettension du rseau,- peut tre vu comme ledphasage entre S et P.

Q C (VAR)

Q (VAR)

S (VA)

P=P (W)

S (VA)

Q (VAR)

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Plan dexpos

1. Rseaux lectriques2. Appareillages auxiliaires des lampes

dcharge et fluorescentes3. Installation lectrique, rgime de neutre

basse tension4. clairage urbain : section des

conducteurs5. clairage urbain : schmas

dinstallations6. quipements intelligents dclairage

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ELECTRICITE POURECLAIRAGE

II. APPAREILLAGESII. APPAREILLAGES

UTC P 2007 GSU

UV UB04 Manuela SECHILARIU

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Lampes : incandescence, fluorescente, dchargeLuminaire : ensemble optique, mcanique et lectrique quippour recevoir une ou plusieurs lampesOrganes optiques : miroirs, lentilles,

Appareillages lectriques auxiliaires :Alimentation lectriqueBallast : limite le courant la valeur requiseCondensateur : augmente le facteur de puissanceDispositif damorage : lampe dcharge

Amorceur : engendre des impulsions de tension afindamorcer la lampes sans assurer le prchauffage deslectrodes (lampes haute pression)Starter : dispositif damorage, assure le prchauffagerequis par les lectrodes (lampes fluorescentes).

II. Appareillages auxiliaires :12

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1. Types de lampes et fonctionnement2. Alimentation des lampes3. Bal last4. Amorceur 5. Star ter 6. Compensation dnergie ractive

II. Appareillages auxiliaires :


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1. Types de lampes

TF et LFC sontaussi des lampes dcharge(la lumire estproduite par unedchargelectrique dansun gaz)

Remarque :incandescente

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Lampes incandescentes :

Fonctionnement :

un courant lectrique passe dans le filamentet le porte une T leve par effet Joulefilament incandescent : mission de lumire etchaleur

Variation de la tension dalimentation (dimming) :flux lumineux variable

modulation qui entrane une diminution de laT de couleur et du rendement lumineux

Dure de vie :dpend de la tension d'exploitation :

une lampe de 40 W alimente sous 230 V aune dure de vie de 2 000 h, tandis qu' 240 V,elle n'est plus que de 1 000 h.

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Lampes halognes :

fonctionnement :un courant lectrique passe dans un filament detungstne alors mission de lumire (et dechaleur)bulbe en verre rempli d'un gaz halogne quipermet aux particules de tungstne de seredposer sur le filament aprs volatilisation etempche donc tout noircissement de l'ampoule.

la recomposition chimique permet d'obtenir une plus longuedure de vie qu'avec une lampe incandescence classique.

alimentation : TBT (12V), BT (50V), rseau (230 V)230V lampe directement raccorde aurseau, et possde, en gnral, un culot visser ;

remplace une lampe incandescence normale.gradation du flux lumineux possible par variation de latension

tension nominale : la lampe ne noircit pas avec letemps et pas de diminution du flux lumineux avecl'gefaible tension : noircissement de l'ampoule

remde : faire fonctionner de temps en temps les lampes leur tension nominale pour rtablir le cycle halogne.

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Tubes fl uorescents :

fonctionnement : dcharge d'un courant lectrique dansune atmosphre gazeuse de vapeur de mercure BPtube sous tension :

lectrons mis par les 2 lectrodes de tungstnelectrons en collision avec les atomes de mercure nergiesous forme de rayonnement ultraviolet invisible absorb par lacouche fluorescente prsente sur la face interne du tube etconverti en rayonnement visible.

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3 grands types de tubes fluorescents :T12 ou T38 : de diamtre 38 mm, efficacitlumineuse = 40 65 lm/W,T8 ou T26 : de diamtre 26 mm, efficacitlumineuse = 80 95 lm/W,T5 ou T16 : de diamtre 16 mm, efficacitlumineuse = 95 105 lm/W.

lampes de puissances diffrentes = longueursdiffrentes ne sont pas interchangeables.

Tubes fluorescents TF :

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Lampes fluocompactes LFC :

LFC = TF repli de manire rendre la lampe compactefonctionnement : idem TF

lampe culot visser (remplacement d'une lampe incandescence) avec ballast conventionnel et ballastlectronique

lampe culot broches (2 ou 4)lampe 2 broches contient un starter et uncondensateur fonctionnement avec un ballastconventionnellampe 4 broches ne contient ni starter, nicondensateur fonctionnement avec un ballastlectronique.


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Lampes induction :

lampe induction = lampe mercurebasse pression comme le TF ou LFClumire produite par ionisation des atomesde gaz prsents dans l'ampoule.rayonnements invisibles produits, rendusvisibles grce une poudre fluorescenteprsente sur la face interne de la lampelampe induction : pas d'lectrodeionisation des atomes ralise par champlectromagntique cr par la circulationd'un courant haute frquence dans unebobine appele antennebobine place au centre de l'ampouledans la cavit prvue cet effetcourant haute frquence produit par ungnrateur extrieur directement reli l'antenne.

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Lampes induction :

Dure de vie exceptionnelle

Aprs 60 000 heures, le flux lumineuxdescende 70 % du flux initial, et 20 %des lampes sont mortes.antenne place dans la cavit del'ampoule permet d'obtenir cette durede vie exceptionnelleaucune usure ne se produit sur lescomposants puisqu'il n'y a plus nilectrode, ni filament.

App licat ion :utilise l o la maintenance est difficileou coteuse,dans des situations requrant delongues priodes de fonctionnement.

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Lampes dcharge :

lampes dcharge "hautepression" : lampe au sodium HP,aux halognures mtalliques ouau mercure HP,lampes au sodium BPfonctionnement : idem TFbesoin des lments suivantspour fonctionner

amorceur (l'quivalent dustarter des LFC)ballastcondensateur 1. Socle

2. lectrodes3. Tube dcharge4. Ampoule5. Revtement fluorescent (ventuel)

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3 lments ncessaires pour :atteindre pendant un court instant la tensionleve d'amorage de la dchargelectrique dans le gaz ionis ou dans lavapeur de mtal

limiter le courant aprs l'amorage pour

empcher la destruction de la lampe

garder un cos proche de 1.

Lampes dcharge :

Amorceur

Ballast

Condensateur

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2. Alimentation lectrique

Tension rseau : 230VBT (50V) etTBT (12V ou 6V):

ncessite un transformateur abaisseur de tensionTension variable 0V 230V :dispositifslectroniques (dimmer )

Remarque :une lampe basse tension ne consomme pas moinsquune lampe alimente en 230 Vcest sa puissance qui est dterminante

ex : une lampe 50W-25V et une lampe 50W-230Vconsomment toutes deux 1 kWh en 20h defonctionnement.

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3. Ballast

Dispositif interpos entre lalimentation et une ou plusieurslampes dcharge

Rles :Limiter le courant de la ou des lampe(s)Stabiliser et maintenir le rgime darcLisser la forme donde du courantDiminuer leffet stroboscopique

Effet stroboscopique : gnant pour la perception des objetsen rotation ou en translation

Priode du signal lectrique T = 20ms 2inversions, (2 alternances une positive lautrengative)

Inversion du courant 100 fois pendant une secondepour une alimentation 50Hz.

u, i

t


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Ballast lectromagntique : (ou ferromagntique ou selfique ouinductif ou conventionnel)

une bobine noyau de fer, soit une impdanceBallast lectromagntique faibles pertes :

noyau feuillet en tles bien isoles pfer diminuescos = 0,75 0,80, un condensateur simpose toujours

Ballast lectronique(BE)circuit semi-conducteurs.pour LFC et TFpour lampes au sodium BPpour lampes dcharge HP

3. Ballast26

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Fonctionnement du ballast lectromagntique :

Circuit avec R : mauvais rendement et clats de lumire (jamais utilis)Circuit avec B : couranti liss, moins de papillotement , i en retard sur latension uCircuit avec B et C : couranti liss, moins de papillotement , i en avancesur la tension u.

BC

iu v

u, i, v

t

iR

vu

u, i, v

t

u, i, v

iu v

B

t

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Schma duo-compens :

TF associs par 2 : montage avance-retard ou duo TF non compens en drivation avec un TF surcompensclats de lumineux en avance et en retard sur la tension .

C

B2B1

L 1

L 2 L 1B1L 2CB 2

L1B1L2CB 2

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Ballast lectromagntique :

doit tre associ un starter pour provoquerlallumage des LFC et TFballasts " faibles pertes" : consommation nettementplus faible que celle des ballasts conventionnelsballasts " trs faibles pertes" : beaucoup plusvolumineuxballasts lectromagntiques induit un facteur depuissance bas (cos =0,5),

il faut ajouter des condensateurs au niveau desluminaires afin de compenser leffet inductif.

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Raccordement interned'un lumi naire avec ballast lectromagntique :

Circuit compensCircuit non compens

Circuit "duo compens" (TF capacitifet TF inductif) en parallle

Circuit "duo" en srie avec unseul ballast

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Limites du ballast lectromagntique

Consommation supplmentaire :Pertes Joule rI2Puissance rajouter celle de la lampe

Mauvais facteur de puissance : 0,4 0,5Ncessit de rajouter un condensateur de compensation enparallle avec lensemble lampe-ballast.Incompatibilit avec les variateurs de lumire (gradateur),

Allure de la tension fournie par ungradateur, fonctionnement 50%de la tension maximale

Lannulation de la tension pendant unefraction de la priode, provoquelinterruption de la dcharge etlextinction totale de la lampe.


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Ballast lectronique :

Caractristiques :

Ballast lectronique = convertisseur de frquenceTension alternative sous forme rectangulaire - Haute frquence (HF) : 20kHz < f < 60kHz- Basse frquence ou hybrides : 50Hz < f < 500Hz

limination de leffet stroboscopique- totale pour les HF

Dispositif totalement silencieuxSi fluctuations du rseau, la tension applique la lampe= constante.

Intgration des fonctions deAmorage (cest un systme hybride ballast-amorceur)Stabilisation de larc lectriqueVariateur de lumireCorrection relative du facteur de puissance :

facteur de puissance > 0,85.

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Onduleur

Redresseur Condensateurde filtrage

Alimentation enalternatif

Cellule defiltrage

Schma dun ballast lectronique :

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BE avec prchauffage des cathodes

BE sans prchauffage des cathodesseul avantage d'un BE sans prchauffage : ilconsomme moins qu'un ballast conventionnelpar contre, il n'vite pas, lors de l'allumage du tube,une surtension au travers des cathodes celaentrane un dclin du tube suite son noircissement.

BE dimmable

BE et dimmer (variateur de lumire): permet d'ajusterle niveau d'clairement la demande.ballast utilis lorsque le flux lumineux doit sadapter lapport en clairage naturel.

Ballast lectronique haute frquence :

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(starter, ballast conventionnel et condensateur) remplacpar ballast lectronique (BE) avec ou sans prchauffagedes cathodes.BE alimente les lampes sous HF > 25 kHzcos proche de 1pas besoin de starter moins de pertes.

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Permet de rduire la puissance de fonctionnementSans pertes dans le fer de limpdance (pertes Joule) jusqu 20% de rduction de la consommation totale

Matrise des surtensions : trs peu sensible aux UAugmentation de la dure de vie des lampesPeut faire varier le flux lumineux des ampoules : variateur Moins lourd et moins encombrant, plus facile installer A respecter la temprature maximale admissible.

Remarque : il est conseill dutiliser des ballasts soit en montage duo compens soit des ballasts lectroniques.


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Classification ballasts :classe D : ballasts magntiques fortes pertesclasse C : ballasts magntiques pertes moyennesclasse B2 : ballasts magntiques faibles pertesclasse B1 : ballasts magntiques trs faibles pertesclasse A3 : ballasts lectroniquesclasse A2 : ballasts lectroniques pertes rduitesclasse A1 : ballasts lectroniques dimmables

3. Ballast :


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Ballasts et consommation classe B2 : ballasts magntiques faibles pertes classe B1 : ballasts magntiques trs faibles pertes classe A3 : ballasts lectroniques classe A2 : ballasts lectroniques pertes rduites classe A1 : ballasts lectroniques dimmables

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3. Ballasts et IEE

CELMA : Fdration de 20 ass ociations nationales de fabricants de luminaires et decomposants lectrotechniques pour luminaires.

CELMA intervient comme un organisme de communication, coordination,reprsentation dans le domaine des industries du luminaire et des composantslectrotechniques pour luminaires.

Indice defficacit nergtique :

puissance dentre totale corrige ducircuit lampe-ballast est dfiniecomme lIEE de la combinaisonballast-lampe7 classes : A1, A2, A3, B1, B2, C et D.recommandation pour les ballasts deslampes fluorescentesclassification ballasts : le marquage dela classe dIEE nest pas obligatoire.

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4. Amorceur Dispositif lectronique, semi-conducteurs

Seul, ou en combinaison avec dautres lments, engendre desimpulsions de tension destines amorcer des lampes dcharge sans assurer le prchauffage des lectrodes

Assure lamorage des lampes dcharge haute pression

A respecter la position (longueur de cble) de lamorceur parrapport la lampe et au ballast

Semi-conducteurs : ont une temprature maximale admissible,Tc, respecter en tenant compte de linfluence des autresappareillages dj incorpors dans le luminaire.

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5. Starter Cest un dispositif damorage qui assure le prchauffagerequis des lectrodes

En combinaison avec limpdance du ballast, provoque unesurtension momentane sur la lampe

Destin aux lampes dcharge et en particulier aux lampesfluorescentes

Types de starter :Starter gaz ou lueur Starter thermique Rapid-start lectrode auxiliaireStarter lectronique.

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5. Starter : tube rempli de gaz et pourvu d'un bilame.

mise sous tension arc lectrique au sein du gaz : celui-cichauffe le bilame, jusqu'alors ouvert (fig. 1), qui se ferme.pendant ce temps, un courant circule dans les lectrodes ;elles s'chauffent et ionisent le gaz qui les environne, ce quifacilitera l'allumagele bilame tant ferm, l'arc lectrique dans le starter disparat.le bilame se refroidit alors et s'ouvre (fig. 2) ; il provoque ainsiune interruption brusque du courant dans le ballast raccorden srie.le ballast : tente de rtablir ce courant en librant toute sonnergie impulsion de tension trs leve entre leslectrodes de la lampe (1500 V) capable d'allumer le TF(fig. 3).

ballast

lampe

starter

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Starter thermique (ampoule vide)

ballast

lampe

starter

ballast

lampe

Rapid-start lectrode auxiliaireAllumage instantan

5. Starter


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5. Starter:

Starter lectronique :

avantage :dure de vie des lampes augmente de 25 30%allumage sans clignotementabsence de clignotement en fin de vie des lampes

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Ensemble (ballast lectromagntique + lampe) donne un

facteur de puissance < 0,50Besoin dun condensateur

But : augmenter le facteur de puissance au moins 0,92Temprature maximale admissible, Tc, respecter entenant compte de linfluence des autres appareillages djincorpors dans le luminaire.

Remarque : un condensateur hors dusage, entrane uneimportante consommation inutile dnergie.

6. Compensation dnergie ractive

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Schma de compensation :locale (au luminaire)

Compensation parallle :en moyenne 1F pour 10Wcompensation incompatible avec gradateur.

6. Compensation dnergie ractive

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