Exposé sur le système triphasé

8/18/2019 Exposé sur le système triphasé

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ntro uct on .

1. Histoire .

2. Pourquoi ?

3. Réseau de distribution .

4. Grandeurs triphasées .5. Systèmes triphasés équilibrés et déséquilibrés .

6. Systèmes triphasés directs et inverses .

7. Tensions simples et tensions composées .

7-1. Définition .

7-2. Représentation de Fresnel .7-3. Relations .

8. Câblage des systèmes triphasée .

8-1. Le couplage étoile .

8-2. Le couplage triangle .8-3. Démarrage étoile – triangle .

9. Puissance en triphasé .

9-1. Rappel en monophasé .

9-2. Puissance d’un récepteur triphasé en étoile .

9-3. Puissance d’un récepteur triphasé en triangle .-


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Un système de courant (ou tension) triphasé est

constitué de trois courants (ou tension) sinusoïdaux demême fréquence de même amplitude qui sont déphasés

entre eux de 120°(2π/3 radians). Si la fréquence est de

50 Hz, alors les trois phases sont retardées l'une par

rapport à l'autre de 1/150 seconde (soit 6,6 ms).


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Le système triphasé a été inventé indépendammentdans les années 1880 par Galileo Ferraris, Mikhaïl

Dolivo - Dobrovolski et Nikola Tesla, dans le cadre

de leurs recherches sur les moteurs électriques .


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o Le transport d’énergie électrique s’effectue en

triphasé car une ligne triphasée dissipe moinsd’énergie électrique qu’une ligne monophasée.

o

La production d’énergie s’effectue en triphasécar à puissances égales, une machine triphaséesera moins couteuse qu’une machine monophasée

( le prix des machines est directement lié à leur

masse et à puissance égale, une machinemonophasé est une fois et demie plus lourde

qu’une machine triphasée).


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Dans le cas de la distribution électrique, le réseau peut

se modéliser par trois sources de tension sinusoïdalesd'amplitude identique, par exemple 230 V efficaces,

présentant un angle de phase de 120 ° entre elles.

Idéalement la tension des trois phases est constante etindépendante de la charge, seul le courant de chaquephase devant être dépendant de la puissance de sortie.


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• la source : alternateur triphasé EDF .• la charge : récepteur triphasé formé, s’il est équilibré,

de 3 impédances identiques .

• la ligne : 3 fils identiques appelés phases et 1 fil appelé

neutre .


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4. Grandeurs triphasées

U1= U√2.sin(ωt)U2= U√2.sin(ωt - 2π/3)U3= U√2.sin(ωt - 4π/3)

U: la valeur efficace .


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Un système de grandeurs (tensions ou courants)triphasées est dit équilibré si les 3 grandeurs,

fonctions sinusoïdales du temps, ont la mêmeamplitude :

U1=U2=U3 .

Il est aisé de vérifier que la somme géométriquede U1,U2 et U3 est nulle.

Dans le cas contraire, le système triphasé est ditdéséquilibré , et cette somme n'est plus nulle.


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o Système triphasé direct

Si les trois tensions passent par la valeur 0 dans

l'ordre U1, U2,U3, U1, ..., le système triphasé detensions est dit direct et s'écrit sous la forme :

U1= U√2.sin(ωt+φ1)U2= U√2.sin(ωt +φ1- 2π/ 3)

U3= U√2.sin(ωt +φ1- 4π/ 3)


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o Système triphasé inverse

Si les trois tensions passent par la valeur 0dans l'ordre U1, U3, U2, U1, ..., le système

triphasé de tensions est dit inverse. Il s'écritalors sous la forme :

U1= U√2.sin(ωt+φ1)U2= U√2.sin(ωt +φ1 - 4π/ 3)U3= U√2.sin(ωt +φ1 - 2π/ 3)


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7. Tensions simples et tensions composées

7-1. Définitions :

o On appelle tensions simples les tensions v entre

un fil de phase et le neutre. En régime équilibré, on a : V 1 = V 2 = V 3 = V = 220 V pour une prise du secteur.

o On appelle tensions composées les tensions u entredeux fils de phase. En régime équilibré, on a :

U12 = U23 = U 31 = U = 380 V pour une prise du secteur.


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7-2. Représentation de Fresnel

Remarque : Tensions existant entre phases

u12 = v 1 - v 2 ; u23 = v 2 - v 3 ; u 31 = v 3 - v 1

v 1

, v 2 ,

v 3

: Vecteurs associés aux trois tensions simples v 1

,

v 2, v 3 .Le système des tensions composées est en avance de π/6 sur

le système des tensions simples.


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7-3. Relations

La construction précédente permet d'établir un certainnombre de relations.

Relations entre les tensions simples

À tout instant, v 1 + v 2 + v 3 = 0 Relations entre les tensions composées

À tout instant, u12 + u23 + u31 = 0 Relations entre V et U

Dans le triangle (OAB) on peut écrire :

OA = 2 OH = 2 OB cos π/6 => U = 2 V √ 3 / 2

U = V √ 3


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Les trois dipôles qui constituent le récepteur triphasé sont reliésà 6 bornes conventionnellement disposées comme l'indique lafigure ci-dessous :

L'avantage de cette disposition est de permettre la réalisation desdeux couplages avec des barrettes d'égale longueur, la distanceentre deux bornes contiguës étant constante. L'appareil est fourniavec trois barrettes identiques dont la longueur permet uncâblage horizontal ou vertical. On doit utiliser ces barrettes deconnexion à fin de réaliser les couplages désirés :


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Chaque phase du récepteur est soumise à une tensionsimple de 220 V .Ces récepteurs peuvent être

les trois bobines du stator d’un moteur .


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Le couplage étoile des enroulements (couplage le plusfréquent) s'obtient en plaçant deux barrettes de connexionDe la manière suivante :

Les trois bornes restantes seront câblées avec les troisconducteurs de phases.Les trois bornes reliées ensemble par les deux barrettesconstituent un point qui sera au potentiel du neutre.


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Chaque phase du récepteur est soumise à unetension composée de 380 V.


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Le couplage triangle des enroulements s'obtient enplaçant trois barrettes de connexions de la manière

suivante :

Un câble de phase est relié ensuite à chaque barrette.

Le câble de neutre n'est pas connecté.


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oPuissance active : P = UI.cosϕ

U en V ; I en A ; P en W .

oPuissance réactive : Q = UI.sinϕU en V ; I en A ; Q en Voltampères réactifs ( Var ) .

oPuissance apparente : S = UI

U en V ; I en A ; S en Voltampères ( VA ) .

Relation entre les puissances : S² = P² + Q²


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chaque phase du récepteur est traversé par I et soumise àune tension simple V .

Donc : P1= P2= P3= VI.cosϕ (pour une phase)

• Pour tout le récepteur : P = 3VI.cosϕ or V = U/√3

Donc : P = √3.U.I.cosϕ

• De même Q1= Q2= Q3= VI.sinϕDonc : Q = 3VIsinϕ= √3.U.I.sinϕ

• Et on a S = √(P² + Q²) =√3 U.I


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9-3 .Puissance d’un récepteur en triangle

Chaque phase du récepteur est traversée par j et soumiseà une tension composée u entre ses bornes .bornes.• Donc : P1= P2= P3= uj cosϕ (pour une phase)

Pour tout le récepteur : P = 3UJ cosϕ or J=I/√3

Donc : P = √3.U.I.cosϕ

• De même : Q1= Q2= Q3= UJ.sinϕDonc : Q = 3UJsinϕ= √3.U.I.sinϕ

• Et on a S = √(P² + Q²) =√3 UI


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9-4. conclusionQuelque soit le couplage (étoile ou triangle) les

puissances s’expriment de la même façon.

P = √3.U.I.cosϕ ;

Q = √3.U.I.sin ϕ ;

S = √3 UI ;

Remarque :expressions identiques mais résultats différents .


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FIN

Merci pour votre attention .

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