Cette photographie montre un wattmètre. Il s’agit d’un instrument de mesure permettant de mesurer la puissance électrique, des Watts, mais pas que ! Dans la vie de tous les jours, on voit les Watts sur les équipements qu’on achète, les ampoules pour s’éclairer par exemple, mais aussi au niveau de son compteur électrique et de son double moins sympathique : la facture.
Celle-ci est en € mais représente des kW/h, c’est-à-dire bien autre chose que des Watts mais l’intégrale des Watts sur le temps, donc une énergie normalement en Joules. Mais pourquoi alors nous vendre des W/h et non des J ? À mon sens pour deux raisons. La première est de ne pas rajouter une unité supplémentaire à Mr Michu qui aurait pu ne pas la comprendre lors de l’arrivée de l’électricité dans les foyers il y a plus de cent ans (la population était alors moins scientifique que de nos jours). La seconde, 1 h représentant 3600 s, il est peu parlant pour ce même Mr Michu de se représenter ce que consomme une ampoule de 17 W durant 1 h … soit 61,2 kJ. La seconde n’est pas une unité qui s’intègre bien de tête.
Tout est donc bien dans le meilleur des mondes !
Sur l’appareil, nous voyons lors de cette mesure :
- 11,6 W
- 28,8 VA
- 0,40 cosPHI
Quoi, des Volts Ampères, on n’arrête pas le progrès… Moi je pensais bêtement lorsque j’étais plus jeune que les VA étaient des W ! C’est oublié un peu vite ce que tout un chacun a oublié il y a peu. La distribution du courant n’est pas en continu mais en alternatif. Cela ne veut pas dire que, comme au Kirghizistan, vous n’avez du courant qu’un tiers du temps en moyenne sur une journée. Non, rien à voir avec cela. Alternatif signifie que le courant change de sens, 50 fois par seconde en Europe soit 50 Hz, 60 fois par seconde aux USA et au Canada.
Et le rapport avec la choucroute ?
Qui dit alternatif dit aussi sinus et cosinus, bref de la rotation. Si en courant continu, un VA est toujours égal à un W, ce n’est le cas en alternatif que si le voltage et l’ampérage sont synchronisés. En gros, lorsque les courbes sinusoïdales des deux dimensions sont en phases. C’est en général le cas des moteurs ainsi que des résistances pures, par exemple des anciennes ampoules à tungstène. Cependant, de plus en plus d’équipements électroniques intègrent nos maisons. Ils ne fonctionnent pas directement à 230V mais à des tensions bien plus faibles. Ils ont donc besoin d’un transformateur pour faire baisser la tension. De nos jours, une alimentation à découpage est le plus souvent utilisée.
Malheureusement, ces alimentations déphasent la tension du courant, d’un certain angle appelé PHI en électricité. Plus celui-ci est important, plus l’installation est déséquilibrée. La puissance réelle en W est égal au maximum de la tension et du courant multiplié par le cosinus de cet angle PHI : W = V A cos(PHI). Cela se trouve par un simple calcul intégrale du produit des deux signaux sur un sinus. Ainsi, pour une puissance consommée de moins de 12 W, il faut que mon installation puisse résister à une puissance apparente (dont au courant associé qui, par effet Joule, génère un échauffement des fils électriques) de presque 29 W ! Plus du double…
Si tous nos équipements électriques avaient un cos(PHI) égale à un demi, EDF serait obligé de surdimensionner par deux toutes les lignes électriques menant aux particuliers. Il faudrait aussi doubler toutes les lignes hautes tensions traversant nos paysages, donc deux fois plus de matières premières… Tout cela pour rien puisque la puissance maximale possible n’est pas consommée. Tout cela parce que la tension et le courant ne voyagent pas synchronisés…
Heureusement, pour une maison, globalement le cos(PHI) est encore globalement proche de un. Avec des condensateurs ayant une capacité ajustée en temps réel, les deux signaux peuvent être recalés en temps réel. C’est ce qui est fait dans certains postes de transformations afin d’avoir une différence minime entre la puissance apparente et la puissance réelle transitant dans les lignes à très hautes tensions.
Ainsi tout est bien qui finit bien !
Parfois, tout ce qui semble simple et bien moins simple qu’on ne le croit au premier abord… La nature est bien faite.