Distribution de l énergie électrique.

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1 1. Distribution monophasée. Prise : 2 bornes Neutre + Phase (1 broche de terre) Distribution de l énergie électrique. Tension disponible : U PN = 230 V f = 50 Hz 2. Distribution triphasée. Prise : 5 bornes 3 Phases + 1 Neutre + 1 Terre (ou 4 bornes + 1 broche) Tension disponibles : Phase 1 Neutre u 12 u 13 u 31 v 3N v 2N v 1N Convention de notation et d orientation des flèches u = tension composées v = tension simple Mesure : U 24 V 43,7 V 42 V 230 V 397,5 V V 13,6 V 24 V 23,6 V 132,5 V 230 V 1,76 V 1,82 V 1,78 V 1,73 V 1,73 V 3. Branchement de récepteur sur le réseau triphasé. Un réseau triphasé comporte 3 récepteurs monophasés. Le branchement d un récepteur triphasé est appelé COUPLAGE. COUPLAGE 1 : Chaque récepteur monophasé est branché entre le neutre et une phase. Couplage étoile Récepteurs : Lampes 24 V Ajuster V = 24 V Mesure des courants en ligne : I 1 = 1,630 A ; I 2 = 1,672 A ; I 3 = 1,650 A Mesure du courant dans le neutre : I N = 0,082 A. Conclusion (A retenir) : Lorsque les 3 récepteurs sont identiques l installation est EQUILIBRÉE. Le courant sans le neutre est nul. Les courants «en ligne» (dans les fils de phase) sont tous identiques.

2 COUPLAGE 2 : Les 3 récepteurs monophasés sont tranchés entre 2 phases. Chaque récepteur est alimenté sous tension composée. Coupage triangle (Δ). Conventions de représentations : Phase 1 i 1 Phase 1 i 1 1 v 1N i N u 12 j 12 j 31 u 31 i 2 Neutre v 2N Etoile v 3N i 3 i 2 j 23 2 u 23 Neutre non utilisé j : Courant dans les récepteurs i : Courant en ligne Triangle i 3 4. Choix du couplage d un récepteur triphasé sur un réseau. Exemple de réseau : 230 / 400 V V U Exemple de plaque signalétique moteur : 230 / 400 V Exemple 1 : Choix du couplage d un récepteur triphasé. 1 er cas : Réseau d alimentation : Triphasé 400V ; 50 Hz Tension que supporte 1 enroulement (= récepteur) Y Caractéristiques du récepteur triphasé 130 / 230 V 230 / 400 V 400 / 690 V Couplage du réseau Y Δ 2 ème cas : Réseau d alimentation : Triphasé 690V ; 50 Hz Caractéristiques du récepteur triphasé Couplage du réseau 130 / 230 V 230 / 400 V 400 / 690 V Y

3 3 ème cas : Réseau d alimentation : Triphasé 230V ; 50 Hz Caractéristiques du récepteur triphasé 130 / 230 V 230 / 400 V 400 / 690 V Couplage du réseau Y Δ Exemple 2 : Représentation du couplage des enroulements d un moteur. Exemple 3 : Représentation d une installation. Représenter le schéma de l installation équilibrée comportant les récepteurs ci-dessous et alimentée par un réseau 230 / 400 V ; 50 Hz Un moteur triphasé M 1 dont la plaque signalétique indique 230 / 400 V Un moteur triphasé M 2 dont la plaque signalétique indique 400 / 690 V 3 lampes identiques de tension nominale 230 V Phase 1 Neutre M 1 3~ Y M 2 3~ Tableau de calcul des puissances électriques d une installation équilibrée : Δ Puissance active P Puissance réactive Q Puissance apparente S Monophasé Triphasé En triphasé : U = tension composée (que soir le couplage).

4 5. Les puissances électriques mise en jeu dans une installation triphasée. P méca Réseau triphasé P élec Récepteur triphasé P lumineuse P thermique Q P élec = Puissance active consommée par le récepteur. La seul qui peut être convertie en puissance utile par l utilisateur (méca, thermique ). Pour fonctionner, un récepteur a besoin de consommer également une puissance réactive Q Le compteur d énergie comptabilise les 2 formes de puissance. Economiquement, plus la consommation de puissance réactive prise au réseau est grande, plus la facture est élevée. Le courant en ligne reflète la consommation d énergie active et d énergie réactive. Exemple 4 : Bilan de puissances d une installation. Sur un réseau triphasé 230 / 400 V ; 50 Hz, on branche 3 récepteurs triphasés équilibrés inductifs. On donne les caractéristiques de chacun des récepteurs : Récepteur 1 : P 1 = 5 kw ; k 1 = 0,7 Récepteur 2 : P 2 = 2 kw ; k 1 = 0,6 Récepteur 3 : P 3 = 6 kw ; k 1 = 0,85 1. Quelle est la puissance active totale de l installation lorsque tous les appareils fonctionnent? Loi de conservation de l énergie = les puissances actives sont addictives. P = P 1 + P 2 + P 3 = P = 13 kw 2. Quelle est la puissance réactive totale de l installation lorsque tous les appareils fonctionnent? Théorème de Boucherot = les puissances réactives sont addictives. Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 Pour calculer Q 1 : P 1 = 5 kw et Pour calculer Q 2 : P 2 = 2 kw et Pour calculer Q 2 : P 3 = 6 kw et Q = 5,1 + 2,66 + 3,72 = 11,48 Var 3. En déduire la valeur de la puissance apparente de l installation. 4. Quelle est la valeur de l intensité du courant en ligne?

5 6. Facteur de puissance d une installation. Définition : Le facteur de puissance (k) d une installation permet de définir la qualité de l utilisateur de définir la qualité de l utilisateur de l énergie électrique. 0 k 0,93 1 Relèvement du facteur de puissance. Pour éviter de prélever l énergie réactive sur le réseau ( risque de taxation), on ajoute en parallèle sur l installation, des condensateurs qui jouent le rôle de sources auxiliaires d énergie réactive. Exemple 5 : Facteur de puissance. 1. Calculer le facteur de puissance de l installation décrite dans l exemple 4. Pour l ensemble de l installation =. 2. On souhaite relever le facteur de puissance de cette installation à 0,93. Quelle est la valeur de la capacité de chaque condensateur qu il faudra utiliser? 1 condensateur Avant relèvement Formule de calcul de la capacité des condensateurs : πf Avant relèvement : Après relèvement : C = 42 µf = 3. Calculer la valeur de l intensité du courant en ligne après relèvement du facteur de puissance, tous les appareils étant en fonctionnement. Nouvelle valeur du courant en ligne La puissance active totale n a pas changé Q P

6 Exercice : Rappel : Puissance d une résistance. Couplage étoile : Tension : V Courant : I Couplage triangle : Tension : U Courant : J Un four est chauffé par 3 résistances identiques dont la valeur est R = 7,22 Ω à 20 C. Ces résistances peuvent être couplées en étoile ou en triangle suivant l allure de chauffe demandée. Le dispositif est alimenté par un système de tensions triphasées équilibré 400 V / 50 Hz. 1. Calculer la puissance des 3 résistances et le courant en ligne pour un couplage en étoile à 20 C. En Y à 20 C = 2. Même question pour un couplage en triangle. En Δ à 20 C = 3. Le graphe ci-dessous indique le fonctionnement du système de régulation : A B : couplage triangle B C : couplage triangle C D : commutation triangle étoile D E : couplage étoile E B : commutation étoile triangle Sachant que les résistances chauffantes sont réalisées en alliage nickel chrome de coefficient e température a = K -1, calculer les valeurs des puissances qui correspondent aux points particuliers A, B, C, D, E. On rappelle que la résistance d un élément chauffant, à la température t, se calcule à partir de la relation : R t = R 0. [1 + a. (t + 273) où R 0 (= 6,46 Ω) représente la résistance à 0 C et t est la température en C. 4. Expliquer le fonctionnement de la régulation. Quelle peut être la grandeur portée en ordonnée sur le graphe?

7 A B C D E Couplage Δ Δ Δ Y Y Température 20 C 200 C 300 C 300 C 200 C (Ω) R 7,22 7,68 7,94 7,94 7,68 (kw) P 66 62,5 60, ,7

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