Les systèmes monophasés et triphasés

Chapitre 15
Sciences Physiques - BTS
Les systèmes monophasés et triphasés
1 Le monophasé
1.1 Rappels sur le signal sinusoïdale
Expression de la tension instantanée :
Les grandeurs caractéristiques :
: Tension instantanée en Volt
Umax
: Tension maximum ou amplitude en Volt
: Pulsation en radian par seconde
f
: fréquence en Hertz
: Phase en radian
T
: période en seconde
1.2 Valeur moyenne et valeur efficace de la tension
1.2.1
Valeur moyenne
ou Umoy
Formule :
Elle correspond à la moyenne des valeurs prises par la tension sur l’intervalle de temps
correspondant à une période T. Compte tenu de la symétrie de la sinusoïde, cette valeur est nulle sur
une période.
La valeur moyenne est mesurée avec un voltmètre en position « continu » (DC).
1.2.2
Valeur efficace Ueff ou simplement U
Formule :
Enveloppe du Bâtiment
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Un courant alternatif circulant dans un conducteur dissipe de la chaleur. Le courant continu qui
dissiperait cette même quantité d’énergie pendant le même temps correspond à la tension efficace.
La tension efficace est mesurée avec un voltmètre en position « alternatif » (AC).
Pour une sinusoïde, on a démontré que :
1.3 Représentation de Fresnel – Déphasage tension et intensité
est le déphasage du courant sur la tension. Il s’agit d’une valeur algébrique qui est positive pour les
récepteurs à dominante inductive et négative pour les récepteurs à tendance capacitive.
Enveloppe du Bâtiment
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1.4 Puissances en courant alternatif sinusoïdale
1.4.1
Relation générale
Puissance en courant continu :
En courant variable
:
Soit :
Or :
Car la moyenne de
est nulle sur une période
est le facteur de puissance.
1.4.2
Puissance active
C’est la valeur moyenne de la puissance instantanée. EDF tolère un facteur de puissance supérieur ou
égal à 0,8. La puissance facturée étant la puissance active, EDF pénalise les installations électriques
ayant un facteur de puissance trop faible.
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2 Les systèmes triphasés
2.1 Présentation
L’énergie électrique est produite, transportée et consommée sous
forme de systèmes triphasés.
Un système triphasé est dit équilibré si les valeurs efficaces des 3 courants sont égales.
2.2 Représentation temporelle
Enveloppe du Bâtiment
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2.3 Représentation de Fresnel
2.4 Puissance
On peut démontrer que la puissance active est donnée par :
La puissance dissipée par effet joule est :
Enveloppe du Bâtiment
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3 Câblage des systèmes triphasés
3.1 Le couplage étoile (Y)
Chaque phase du récepteur est soumise à une tension simple de 230 V. Ces récepteurs peuvent être
les 3 bobines du stator d’un moteur.
v1 = v2 = v3 = 230 V alors U12= = v1
= 400 V
Les récepteurs ont une plaque à 6 bornes qui permet de les connecter au réseau :
3.2 Le couplage triangle ( )
Chaque phase du récepteur est soumise à une tension composée de 400 V.
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3.3 Démarrage étoile – triangle
La puissance absorbée par un récepteur triphasé est trois fois plus importante en montage triangle
qu’en montage étoile.
Afin de limiter l’intensité du courant de ligne au moment du démarrage, les moteurs asynchrones
triphasés sont connectés en étoile. Un commutateur spécial permet de passer ensuite en montage
triangle.
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