Question 1 - Lycée Don Bosco Marseille

BEP ET
Leçon 23 Le triphasé
Page 1/8
1. ORIGINE D’UN RESEAU TRIPHASE
Une tension alternative monophasée est créée par la rotation d’un aimant ou d’un
électroaimant au milieu d’un bobinage.
Cette rotation créée une tension que l’on peut dessiner sous la forme d’un vecteur
tournant qui va mettre une période (2. radians) pour faire un tour de cercle.
On peut donc toujours dessiner un signal alternatif sinusoïdal sur un repère cartésien à
partir de la rotation de son vecteur sur le cercle trigonométrique.
/2
3 /4
/4
0
5 /4
0
/4
/2
3 /4
5 /4 3 /2 7 /4
2
7 /4
3 /2
Dans le cas d’un réseau triphasé, les tensions alternatives triphasées sont créées par la
rotation d’un aimant ou d’un électroaimant au milieu de trois bobinages.
Cette rotation créée trois tensions que l’on peut dessiner sous la forme de vecteurs
tournants répartis équitablement sur le cercle. Donc puisqu’un cercle représente 2.
radians, chaque vecteur sera à 2. /3 radians de l’autre.
U3
U1
2 /3
2 /3
2 /3
U2
BEP ET
Leçon 23 Le triphasé
Page 2/8
2. REPRESENTATION D’UN RESEAU TRIPHASE
De la même manière que nous avons représenté une tension alternative sur un repère
cartésien à partir de la rotation de son vecteur sur le cercle trigonométrique, nous allons
représenter les trois tensions d’un réseau triphasé.
Prenons un exemple :
V1 = 10 sin ( t)
V2 = 10 sin ( t - 2. /3)
V3 = 10 sin ( t - 4. /3)
Remarques :
Lorsque nous sommes en présence d’un réseau triphasé, nous avons pour habitude
d’utiliser la lettre « V » pour symboliser la tension dite « simple » (différence de
potentiel entre une phase et le neutre).
Le chiffre 10 représente la tension maximum qui vaut la valeur efficace du signal
multiplié par racine de deux (Vmax = 2
V) : ici V = 7,07 V.
« t » représente l’axe horizontal du repère cartésien qui s’exprime en radian.
u
15
10
V1
V2
V3
5
wt
0
-5
-10
-15
Nous constatons que :
Les signaux sont répartis régulièrement (avec un décalage de 2. /3).
La tension V2 est en retard sur la tension V1, ce qui signifie qu’elle devient positive
après V1. Ce retard est symbolisé dans l’équation de V2 par le signe négatif « 2. /3 ».
BEP ET
Leçon 23 Le triphasé
Page 3/8
Nous venons de voir qu’un réseau triphasé est composé de trois tensions simples (V1, V2
et V3).
Mais en triphasé les différences de potentiels (écart entre deux points de potentiels
différents) peuvent aussi se mesurer ou être utilisées entre deux phases (U12, U23 et U31)
plutôt qu’entre une phase et le neutre.
U31
V3
V1
2 /3
U12
U23
V2
Rappel : la tension U12 = V1 - V2 (potentiel du point 1 moins le potentiel du point 2) à
tout moment sur la courbe. Il suffit donc de prendre, par exemple tous les 0,25. , les
valeurs de V1 et de V2 et de les soustraire pour avoir la valeur de U12.
u(t)
20
U23
U12
U31
15
10
V1
V2
V3
5
0
-5
-10
-15
-20
wt
BEP ET
Leçon 23 Le triphasé
Page 4/8
Nous constatons que :
Les signaux entre phases sont répartis régulièrement (avec un décalage de 2. /3).
La valeur maximum des tensions entre phases est plus grande que celle des tensions
simples de 3. Ce rapport est valable à tout moment, ce qui nous permet d’établir les
équations des tensions entre phases ci-dessus :
U12 = 3
10
sin ( t + /6)
U23 = 3
10
sin ( t - /2)
U31 = 3
10
sin ( t - 7 /6)
3. REPRESENTATION D’UNE DISTRIBUTION
Ph1
Ph2
U12
V1
U31
V2
Ph3
U23
V3
N
Nous constatons qu’il y a plusieurs possibilités de câblage quand on dispose d’un réseau
triphasé :
soit on se branche entre phase et neutre (V).
soit on se branche entre phases (U).
Le rapport entre ces deux tensions efficaces est U = 3
V.
4. CABLAGE ETOILE ET CABLAGE TRIANGLE
Lorsqu’on veut relier des récepteurs monophasés ou triphasés à un réseau triphasé, il faut
tenir compte à la fois de :
La tension du réseau (simple ou entre phases).
La tension d’alimentation des récepteurs.
En fonction des deux données ci-dessus il y a deux manières de câbler les récepteurs :
Le montage dit « en étoile » dans lequel le point milieu est le neutre.
Le montage dit « en triangle » dans lequel il n’y a pas de point neutre.
BEP ET
4.1
Leçon 23 Le triphasé
Page 5/8
Câblage en étoile
Cette méthode peut être utilisée dans deux cas :
Le récepteur est un appareil dont la tension d’alimentation simple (entre 1 phase et le
neutre) correspond à la tension simple du réseau. C’est le cas le plus courant.
Ph1
Ph2
V = 230 V
Ph3
V = 230 V
N
V = 230 V
Récepteur monophasé
Lampe 230 V
Récepteur triphasé
U = 400 V
Des récepteurs monophasés ont besoin d’une tension plus faible que la tension du
réseau existant (réseau triphasé sans neutre).
Ph1
Ph2
U = 400 V
Ph3
Lampe 40W – 230 V
Ici le neutre est créé
par le câblage mais
n’est pas relié au
réseau.
Ici V = U
3 = 400
V
3 = 230 V. Cette tension est compatible avec l’ampoule.
BEP ET
4.2
Leçon 23 Le triphasé
Page 6/8
Câblage en triangle
Cette méthode peut être utilisée lorsque le récepteur est un appareil dont la tension
d’alimentation correspond à la tension entre phases du réseau ou si le réseau ne dispose
pas du neutre.
Ph1
V = 127 V
Ph2
Ph3
U = 220 V
N
U = 220 V
Récepteur monophasé
Lampe 230 V
Récepteur triphasé
U = 230 V
Ici U = V
3 = 127
3 = 220 V. Cette tension est compatible avec l’ampoule.
Remarque : on constate que dans ce type de câblage le neutre ne sert à rien. Il ne sera
donc distribué que si d’autres récepteurs branchés sur le même réseau fonctionnent avec
la tension simple (dans notre exemple, il faudrait des récepteurs fonctionnant en 127 V).
5. APPLICATION DU TRIPHASE AU COURANT ELECTRIQUE
De la même manière que pour la tension, le courant électrique va avoir une valeur
différente suivant où il est mesuré. Le rapport entre les différents courants sera lui aussi
de : 3.
Ces différents courants notés « I » ou « J » vont dépendre du type de circuit rencontré :
Montage en étoile.
Montage en triangle.
BEP ET
Leçon 23 Le triphasé
Page 7/8
Montage en étoile.
I1
Ph1
I2
Ph2
I3
Ph3
N
V
IN
I1
V
I1
I3
V
I2
Remarques :
Chaque récepteur ou élément d’un récepteur est branché entre une phase et un
neutre. Il n’y a qu’une sorte de courant électrique noté « I ».
Le courant dans le neutre est la somme vectorielle des trois autres courants. Dans le
cas d’un circuit équilibré (même valeur efficace pour I1, I2 et I3) le courant dans le
neutre est nul (IN = 0).
Dans un circuit en étoile la tension des récepteurs est la tension simple « V » et le
courant est celui d’une phase « I ».
Montage en triangle.
Ph1
Ph2
Ph3
I1
I2
U
I3
J1
J2
U
J3
U
J1
C3
C2
C1
BEP ET
Leçon 23 Le triphasé
Page 8/8
Remarques :
Chaque récepteur ou élément d’un récepteur est branché entre deux phases. Il n’y a
deux sortes de courant électrique notés « I » et « J ».
Le rapport entre les deux courants est : I = 3
J ou J = I
3.
Dans un circuit en triangle la tension des récepteurs est la tension entre phases « U »
et le courant est le courant simple « J ».
6. EXERCICES
Exercice 1 : Nous disposons de trois lampes portant les indications 230 V ; 50 Hz ; 60 W.
Le réseau est un réseau triphasé plus neutre (3 Ph + N) dont la tension entre phases est
de 410 V.
Proposer un schéma de câblage de ces trois lampes.
Calculer la résistance de chaque lampe puis le courant réel et la puissance réelle de
chaque lampe.
Ph1
Ph2
V = 230 V
Ph3
N
Rlampe = U2 P = 2302 60 = 882
I = V R = (410
3) 882 = 0,268 = 268 mA
P = V I = (410
3) 0,268 = 63,4 W
Exercice 2 : Nous disposons de trois lampes portant les indications 230 V ; 50 Hz ; 60 W.
Le réseau est un réseau triphasé sans neutre (3 Ph) dont la tension entre phases est de
410 V.
Proposer un schéma de câblage de ces trois lampes.
Calculer la résistance de chaque lampe puis le courant réel et la puissance réelle de
chaque lampe.
Rlampe = U2 P = 2302 60 = 882