Les systèmes monophasés et triphasés Chapitre 15 -

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 :

T

Les grandeurs caractéristiques :

: Tension instantanée en Volt

U max

: Tension maximum ou amplitude en Volt

: Pulsation en radian par seconde

f : fréquence en Hertz

: Phase en radian

: période en seconde

1.2 Valeur moyenne et valeur efficace de la tension

1.2.1 Valeur moyenne ou U moy

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 U eff

ou simplement U

Formule :

Enveloppe du Bâtiment Page 1

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.


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.


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


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 :


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. v

1

= v

2

= v

3

= 230 V alors U

12

= = v

1

= 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.


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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