Introduction : lampes économiques PL

Préface

Notre but est de démontrer que dans certaines conditions, la lampe ne réagit pas de la même façon. Nous avons soumis les lampes à différentes températures pour étudier leur différences de luminosité. En laboratoire, nous avons également procédé à des mesures de courant dans le neutre et dans les lignes d'alimentation.

Puis, suite à nos résultats, nous avons élaboré des graphiques, des tableaux et rédigé des rapports sur ordinateur.

Nos résultats nous ont donnés quelques surprises, comme vous pourrez vous en apercevoir plus loin, nous allons à l'encontre de ce que l'on nous apprend aux cours professionnels en matière d'électricité.

Nous espérons que ce rapport vous intéressera et que vous aurez du plaisir à le parcourir.
(ce rapport ne vous est que partiellement reproduit - ndlr)

La contradiction

Aux cours professionnels, on nous apprend que dans un montage étoile équilibré, la somme des courants dans le neutre est égale zéro. Or, nos expériences en laboratoire nous ont permis d'observer la présence d'un courant dans le conducteur neutre.

De ce fait, nous pouvons donc prétendre que certaines installations électriques peuvent se révéler dangereuses. Si un bâtiment comme l'EPSIC n'était équipé que de lampes PL, alors il y aurait des risques que le neutre soit sous-sectionné. Nous sommes en droit de nous demander pourquoi les fabricants de lampes économiques ne nous informent-ils pas de cette caractéristique ? Pour nous éclairer à ce sujet nous avons écrit à plusieurs fabricants de lampes PL pour en demander la raison. Voici ce qu'ils ont répondu.

Monsieur,

L'alimentation électronique pour les lampes économiques déforment le courant sinusoïdal. Ce sont des superpositions de la fréquence du réseau par des ondes harmoniques. Les prescriptions internationales ( EN 60555-2, IEC 555-2 ) limitent les ondes harmoniques....

forme du courant à travers la lampe économique

Liste de matériel

• 1 ampèremètre TRMS. ABB
• 1 oscilloscope
• 1 résistance 1 [W] / 50 [W]
• 1 lampe PL 23 [W] / 230 [V]
  

Remarque: Il nous était nécessaire d'utiliser un appareil de mesure type TRMS pour mesurer la valeur du courant dans le conducteur polaire. Car ce type d'appareil nous permet de mesurer toutes sortes de signal.

Pour prouver qu'il nous fallait impérativement un appareil de mesure type TRMS, nous avons effectué la même mesure avec d'autres ampèremètres.
Nous avons utilisé un MULTIMETRE B 1002 Siemens et un MULTIZET A 1000 Siemens.

• Les résultats suivant nous sont apparus.
  B 1002 Siemens 0.08 [A]
  A 1000 Siemens 0.07 [A]
  TRMS ABB 0.18 [A]
  

Par la suite, nous avons visualisé la forme du courant dans le conducteur polaire en fonction du temps. A l'oscilloscope, une courbe similaire au graphique ci-dessous nous est apparue.

Cette courbe nous permet de tirer les conclusions suivantes:
    1- La forme du courant dans le circuit est très loin d'un signal sinusoïdale traditionnel.
    2- L'électronique interne à la lampe nous donne ces pointes de courant très marquées.

Vous aurez remarqué que la légende du graphique mentionne la terme " SOMME ". En effet, car ce signal représente la somme de plusieurs courants à différentes fréquences. Le seul moyen de visualiser ces différents signaux est de les décomposer à l'analyseur de spectre.

Le graphique ci-dessus est la décomposition du signal qui nous est apparue à l'analyseur de spectre. On voit très bien sur cette image le nombre de fréquence qui sont générée par la PL en fonction du temps.

Puissance et consomation de la lampe économique

Liste du matériel

• 1 lampe PL 15 [W]
• 1 compteur
• 1 compteur électronique
  

Durée de l'expérience: Mardi 14 mars, 11h38 - mardi 21 mars, 11h38 1995.

Comme mentionné précédemment dans le rapport, en plus du compteur à induction, nous avons utilisé un compteur numérique pour comparer les résultats.

Pour nos calculs, nous avons pris en considération la valeur indiquée par l'appareil numérique. La raison est que le compteur à induction ne peut prendre en considération la forme des signaux généré par la PL.

La PL a éclairé pendant 168 heures, nous avons donc voulu savoir combien coûte la consommation d'une PL pendant sa durée de vie estimée à 12 000 heures. Prix facturé au consommateur pour 12 000 heures de luminosité: 34.28 Fr.

Pour comparaison, nous avons calculé le prix facturé pour une lampe à incandescence de 75 [W] aurait une durée de vie de 12 000 heures.

Prix facturé au consommateur pour 12 000 heures de luminosité: 180.- .

Nos calculs nous ont démontré que la véritable puissance de l'ampoule n'est que de 14.34 [W]. Alors que sur le carton d'emballage la puissance est notée 15 [W]. Que pouvons nous en dire ? Et bien que la lampe est effectivement économique pour le consommateur. Par contre l'est-elle vraiment pour le réseau? Comme indiqué sur le triangle des puissances, le réseau doit fournir une puissance apparente S de 25.87 [VA]. C'est à dire que le réseau doit fournir quasiment le double de puissance.

ici les résultats contiennent des fautes, mais la conclusion reste juste ( ndlr) Nous allons maintenant étudier le triangle des puissances pour une lampe à incandescence de 75 [W].

Pour une lampe à incandescence, le Cos phi est de 1. Donc le réseau doit alors fournir le triple de puissance qu'avec une PL. Autrement dit, la PL est économique pour le consommateur et pour le réseau au niveau énergétique. A noter que si nous avons utilisé une lampe à incandescence de 75 [W] c'est pour obtenir un éclairement presque identique.

Une économie d'énergie c'est bien joli, mais à l'achat, une PL est-elle vraiment plus économique qu'une lampe traditionnelle ? Pour établir un tableau de comparaison, nous avons consulter une liste de prix de la maison OSRAM. Pour ajouter un élément de comparaison supplémentaire, nous avons encore pris en considération les données d'un tube fluorescent.

Conclusion : Une lampe PL coûte plus cher à l'achat. Mais sa durée de vie est le double d'un TL et douze fois plus élevé qu'une ampoule traditionnelle. La différence au niveau des lumens ne se verra pratiquement pas dans le contexte d'une salle éclairée. Quand à la durée de vie, il est plus avantageux d'acheter la lampe qui dure le plus longtemps.

durée de l'alumage de la lampe économique

Nous avons aussi étudié le temps que mettait une lampe PL avant d'éclairer au maximum.

Nous constatons qu'il faut environs 8 minutes après l'enclenchement pour obtenir un éclairement suffisant.

Note: nous avons également remarqué que la position de l'ampoule a une importance dans l'éclairement obtenu ainsi que la température d'utilisation.

courant dans le neutre (circuit triphasé) lors de l'emploi de lampe PL

Au cours de cette expérience, nous avons pu mesurer un courant dans une phase et le neutre. La valeur de ces courants est:

• pour la phase 117 mA
• pour le neutre 192 mA

Constatation : le courant dans le neutre est plus élevé que le courant de phase !

Une fois de plus, le comportement de la lampe économique va à l'encontre de la théorie des circuits équilibrés, qui dit que la valeur du courant dans le neutre est égale à zéro. Nous avons visualisé avec l'oscilloscope le courant dans chaque phase . Nous voyons le résultat sur le graphique si-dessous qui nous montre I en fonction du temps.

Cette courbe nous permet de tirer les conclusions suivantes:

• La somme des courants dans le neutre à chaque instant n'est pas égale à zéro. Il y a donc un courant dans le neutre.
• La forme du courant dans le circuit est très loin d'un signal sinusoïdal traditionnel.
• L'électronique interne des lampe nous donne des pointes de courant très marquées.

Après avoir analysé ces courants à l'oscilloscope, nous les décomposons à l'analyseur de spectre selon les valeurs relevées. Cela nous donne un graphique comme celui-ci.

Ci-dessus, les courants à différentes fréquences dans les PL en fonction du temps dans un circuit triphasé.