Chapitre 4 - WordPress.com

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S1 ch4 :
Alimenter en énergie électrique.
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POSITIONNEMENT DU PROBLEME : la fonction alimenter est le premier bloc intervenant dans la
chaîne d’énergie.
L’objectif du cours est d’étudier trois types d’alimentation :
o alimentation électrique à régime continu
o alimentation électrique à régime alternatif monophasé
o alimentation électrique à régime alternatif triphasé
I – ENERGIE ELECTRIQUE A REGIME CONTINU :
1 - Le circuit électrique :
Un circuit est constitué d’un générateur (pile, accumulateur, …) et d’un ou plusieurs récepteurs
(lampe, fer à repasser, radiateur…). Les bornes de ces appareils sont reliées entre elles par des
conducteurs (fil de cuivre, lame de laiton…) pour constituer un circuit fermé.
2 - le générateur : source d’alimentation électrique.
2.1 – La fonction alimenter
Dans le cas où le système pluri technique est autonome il doit se procurer de façon interne
l’énergie nécessaire pour agir sur la matière d’œuvre. Dans ce cas le bloc ALIMENTER
représente la source d’énergie du système.
Exemple : agrafeuse électrique, sécateur, calculatrice…
élect
riqu
e
Phys
ique
ACQUERIR
TRAITER
COMMUNIQUER
l’opérateu
r
élect
riqu
e
élect
riqu
e
TRANSMETTRE
ALIMENTER
DISTRIBUER
CONVERTIR
AGIR SUR
LA M.O.
-
M.O.E
.
M.O.S.
ALIMENTER EN
ENERGIE
ELECTRIQUE
Batterie, piles
Apport énergétique
possible pour récupérer
l’autonomie
Energie électrique

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2.2 – Les sources d’électricité
Pour produire ou générer de l’électricité, il faut changer le peuplement relatif des électrons entre
deux points. Les dispositifs capables de créer un tel surplus d’électrons à un point et un manque à
un autre point sont appelés générateurs ou sources d’électricité.
De plus, cette borne positive, présentant un manque d’électrons attirera énergiquement les
électrons libres. Il en résulte un mouvement continuel d’électrons dans le conducteur, de la borne
négative vers la borne positive.
2.2.1 – Les piles : la répartition inégale des électrons est provoquée chimiquement.
2.2.2 – Les accumulateurs
Accumulateur au plomb : Si on plonge deux plaques de plomb dans une solution d’acide
sulfurique, on n’obtient pas une pile puisque aucune différence n’existe entre les deux
électrodes. Mais si on relie ces deux électrodes à un générateur, le passage du courant dans
la solution provoque la formation d’un dépôt d’oxyde de plomb sur l’électrode d’entrée
(anode) et un dégagement d’hydrogène sur l’électrode de sortie (cathode). Maintenant que
l’une des électrodes s’est transformée, il existe une f.e.m. (force électro-motrice). On vient
de charger l’accumulateur.
Il existe des accumulateurs fer-nickel et cadmium-nickel fonctionnant sur le même
principe.
Lorsqu’une pile fonctionne, son
électrode négative se détruit de
manière irréversible.
Lorsque la pile est usée, il faut
la jeter.
Entre les deux bornes d’un générateur existe
continuellement une différence de densité
d’électrons libres. La borne négative possède
une concentration d’électrons plus forte que la
normale tandis que la borne positive est
déficitaire en électrons. Les électrons, en
surcroît sur la borne négative, se repousseront
mutuellement et chasseront les électrons libres
du conducteur vers la borne positive.

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UAB = VA – VB c’est une différence
de potentiel
VA tension mesurée par rapport à la
masse = référence = 0 V
VA
VB
Masse
2.2.3 – Les cellules photoélectriques
2.3 – La dynamo
Une dynamo est un générateur qui transforme de l’énergie mécanique de rotation en énergie
électrique continue.
Ces 4 exemples sont des sources de tensions continues
3 - Les grandeurs physiques :
3.1 - La tension : La tension (U) représente la différence de potentiel (différence de densité des
électrons) entre deux points.
Elles transforment
l’énergie rayonnante
du soleil en énergie
électrique par effet
photovoltaïque.
Tension continue
dynamo
CONVERTIR UNE ENERGIE
MECANIQUE EN ENERGIE
ELCTRIQUE
Energie mécanique de
rotation
Energie électrique

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3.2 - La quantité de charge (q) : Un électron a une charge électrique de -1,6x10-19 C (Coulomb).
La quantité de charge électrique est représentative du nombre d’électrons circulant dans un
conducteur ou du nombre des électrons présent dans un accumulateur et susceptible de circuler
dans un conducteur.
3.3 - Le courant électrique (i) : C’est le mouvement d’ensemble des électrons qui constitue le
courant électrique (I). L’intensité correspond à un débit d’électrons, c’est une quantité de charge
par unité de temps.
I =
t
q
avec I en Ampères (A) ; q en Coulombs (C) ; t en secondes (t).
Remarques : 1 A.s = 1 C
autre unité souvent utilisé est l’Ah (Ampère.heure) avec 1 Ah = 1/3600 C ou 1C = 3600 A.h
4 - La convention générateur - récepteur :
4.1 - Le récepteur : composant ayant besoin d’énergie électrique pour fonctionner.
4.2 - La convention :
4.2.1 – Convention générateur 4.2.2 – Convention récepteur
4.3 - La loi d’Ohm : UAB = RAB.I avec UAB la tension aux bornes de la résistance R
et I le courant qui traverse la résistance R
Le sens conventionnel du courant est le sens inverse de
déplacement des électrons.
La tension aux bornes du
générateur UAB et le courant I
qui sort de la borne + sont
dans le même sens
I
I
UAB
La tension aux bornes du
récepteur UAB et le courant I
qui le traverse sont de sens
contraire

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5 - Association de sources de tension :
5.1 – Montage en série :
5.2 – Montage en dérivation :
6 - Puissance et énergie :
6.1. Définition de la puissance
La puissance caractérise le taux d’utilisation de l’énergie (ou débit d’énergie) elle est donc définie par le
rapport entre l’énergie et le temps mis pour la consommer.
P =
t
W
avec W l’énergie en Joules (J) ; t le temps en secondes (s) et P la puissance en Watt (W).
6.2. Puissance électrique.
D’après ce que l’on vient de voir la puissance est liée à la vitesse d’exécution du travail que l’on souhaite
réaliser mais aussi à l’intensité de l’action qu’il va falloir fournir pour exécuter le travail. Au niveau
électrique la puissance s’obtient toujours par le produit suivant :
Pour une tension continue : P = U.I avec
 P la puissance en Watt (W)
 U la tension en Volt (V)
 I l’intensité en Ampère (A)
Remarque :
Une source débite une puissance électrique tandis qu’une charge absorbe une puissance.
I2
U1
U2
U3
I1
I3
Uéq
Iéq
On a Iéq = I1 = I2 = I3
Uéq = U1+U2+U3
On a Uéq = U1 = U2
Iéq = I1 + I2
U1
I1
U2
I2
I
Uéq
Iéq