Cours sur les systèmes triphasés - Terminale GET

Cours 2 Terminale GET
M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 1
http://maphysiqueappliquee.free.fr
Chapitre 2 : systèmes triphasés
I ⁄ Introduction
1. pourquoi
2. le réseau de distribution
II ⁄ Etude des tensions simples
1. définition
2. équations
3. vecteurs de Fresnel
III ⁄ tensions composées
1. définition
2. vecteurs de Fresnel
3. relation entre U et V
IV ⁄ Récepteurs triphasés équilibrés
1. Couplage étoile
2. couplage triangle
3. plaque signalétique
V ⁄ Puissances en triphasé
1. Rappel en monophasé
2. Théorème de Boucherot
3. puissance pour un récepteur en étoile
4. puissance pour un récepteur en triangle
5. conclusion
6. exercice
VI ⁄ Mesure de puissances
1. mesure d’une puissance triphasée avec un wattmètre
2. méthode des deux wattmètre
3. méthode du wattmètre triphasé
VII ⁄ Facteur de puissance
1. définition
2. relèvement du facteur de puissance
3. exercice

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I ⁄ Introduction
1. Pourquoi
• Le transport d’énergie électrique s’effectue en triphasé car une ligne triphasée dissipe
moins d’énergie électrique qu’une ligne monophasée.
• La production d’énergie s’effectue en triphasé car à puissances égales, une machine
triphasée sera moins couteuse qu’une machine monophasée ( le prix des machines est
directement lié à leur masse et à puissance égale, une machine monophasé est une fois
et demie plus lourde qu’une machine triphasée).
2. le réseau de distribution
• 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
On appelle tensions simples les tensions v entre un fil de phase et le neutre.
On appelle tensions composées les tensions u entre deux fils de phase.
1
2
3
N
u
31
u
23
u
12
v
3
v
2
v
1

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II ⁄ Etude des tensions simples
1. définition
v
1
, v
2
et v
3
sont des tensions de même valeur
efficace V = v
max
/ √2
et sont déphasées de 2π/3 (=120°)
pour le réseau :
2. équations
on choisit v
1
comme tension de référence :
v
1
= V√2.sin(ωt)
v
2
= V√2.sin(ωt - 2π/3)
v
3
= V√2.sin(ωt - 4π/3)
3. vecteurs de Fresnel
v
1
→ V
1
[ V ; 0 ]
v
2
→ V
2
[ V ; -2π/3 ]
v
3
→ V
3
[ V ; -4π/3 ]
1
2
3
N
v
3
v
2
v
1
V
1
V
2
V
3
t
Caractéristiques du réseau EDF le plus
fréquent :
f = 50 Hz
V = 230 V
ϕ = 120 °
Doc 1
Doc 2
1
2
3 +
n V
1
V
2
V
3

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• pour un système triphasé équilibré, on a :
• le système précédent est ‘équilibré direct ’ car un observateur immobile verrait les
vecteurs passer dans l’ordre 1 ; 2 ; 3.
III ⁄ tensions composées
1. définition
• notée u , une tension composée est la tension entre 2 fils de phases : u
12
; u
23
; u
31
:
u
12
= v
1
– v
2
u
23
= v
2
– v
3
u
31
= v
3
– v
1
• les tensions composées ont même fréquence que les tensions simples.
• u
12
+ u
23
+ u
31
= 0 car (v
1
– v
2
) + (v
2
– v
3
) + (v
3
– v
1
) = 0
V
1
+ V
2
+ V
3
= 0
⇔
v
1
+ v
2
+ v
3
= 0
1
2
3
N
u
31
u
23
u
12
u
12
u
23
u
31
t
Caractéristiques du réseau EDF :
f = 50 Hz
U = 400 V
ϕ = 120 °
Doc 3

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2. vecteurs de Fresnel
u
12
= v
1
– v
2
↔ U
12
= V
1
– V
2
u
23
= v
2
– v
3
↔ U
23
= V
2
– V
3
u
31
= v
3
– v
1
↔ U
31
= V
3
– V
1
On a :
• Vecteurs composés de même norme donc les tensions composées ont même valeur
efficace
• Les tensions composées sont déphasées de 2π/3 l’une par rapport à l’autre.
• u
23
est en quadrature retard sur v
1
.
u
31
est en quadrature retard sur v
2
.
u
12
est en quadrature retard sur v
3
.
3. relation entre U et V
on a U = V √3
Doc 4
+
1
2
3
n V
1
V
2
V
3
+
1
2
3
n V
1
V
2
V
3
U
12
U
12
U
31
U
31
U
23
U
23