COURS RADIOAMATEUR (HAREC +)

Cours de radioamateur
en vue de l'obtention de la licence complète
HAREC +
Chapitre 1 :
Electricité, électromagnétisme et technique radio
par Pierre Cornélis, ON7PC rue J. Ballings, 88 1140 Bruxelles
Annexe 1 : Courant industriel et domestique
Ce chapitre complète le chapitre sur l'électricité. Nous examinerons ici tout ce qui concerne l'utilisation et la
distribution du courant industriel et domestique à 50 Hz. Nous examinerons les moteurs, …
1.1. Courant alternatif - Rappel
Il peut être utile de rappeler :
La valeur instantanée de la tension alternative est de la forme u = U cos (t + )
La tension efficace Ueff = U √2
L
L
j
=
Z
/
2
t
°
0
9
I
°
0
U
°
0
I
9
U
-
I
U
I
I
t
U

C
j
/
1
=
Z
2
/

U
I
t
U
-
R
=
Z
C
R
Le comportement des R, L, C en courant alternatif
L' impédance Z est un nombre complexe qui possède une partie réelle (la résistance R) et une partie
imaginaire (la réactance X). Remarquons que le terme réactance regroupe les propriétés des capacités et
des selfs. Un nombre complexe est constitué de deux termes : un nombre réel et un nombre imaginaire et
une impédance se représente par Z = R  jX . Notez qu'il s'agit de + ou de – et certainement pas des deux
ensembles.
Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p 1/21 – 27/09/2009
 2004 -2009 Pierre Cornelis, ON7PC
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X
j
-
R
u
o
)
R
C

/
1
(

U
t
I
t
I
U

-
R
L
X
j
+
R
u
o
L
j

+
R
R
C
Le comportement des circuits composés de R L C en série ou en parallèle :
La puissance active (encore appelée puissance moyenne ou puissance wattée) est la moyenne de la
puissance instantanée sur une période.
 pour une résistance la puissance active vaut P = R I²
 pour un condensateur la puissance active vaut P = 0
 pour une bobine la puissance active vaut P = 0
 de façon générale P = U I cos  avec  = angle de déphasage entre la tension et le courant
La puissance active est celle qui est transformée en puissance mécanique, thermique, lumineuse, etc …
La puissance réactive (encore appelée puissance déwattée) est celle qui produit (essentiellement) des
champs magnétiques dabs les moteurs et les transformateurs.
La puissance apparente est le produit de la tension par le courant.
puissance active ou wattée
puissance réactive
puissance apparente
P = U I cos 
Q = U I sin 
S=UI
unité
W
VAR
VA
Les appareils de chauffage, les lampes à incandescence, … ne consomment que de la puissance active
(cos  = 1) tandis que les transformateurs, les moteurs, les lampes à fluorescence ont une puissance active
t une puissance réactive (cos  ≠ 1) . Quelques valeurs typiques de cos 
moteur asynchrone chargé à 0 %
25 %
50 %
75 %
100 %
lampe à fluorescence
transformateurs
cos 
0,17
0,55
0,73
0,8
0,85
0,5
0,9 à 0,98
Un cos  faible signifie que le distributeur devra fournir une puissance apparente (S = U I) élevé, alors que
la puissance active sera faible. Les utilisateurs ayan un mauvais cos  sont obligés de l'améliorer par ajout
d'une batterie de condensateur si les circuits ont une tendance inductive (ce qui est généralement le cas) ou
alors ces utilisateurs sont pénalisés par un tarif moins avantageux.
Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p 2/21 – 27/09/2009
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1.2. Distribution de l'énergie électrique
Au niveau de la production dans les centrales électriques et des échanges internationaux, les tensions sont
de 400 kV1. Le réseau de distribution interne est à 225 kV ou à 63 kV.
La distribution vers les industries, vers les entreprises, ou vers les postes qui vont alimenter les maisons
individuelles, est normalisée à 20 kV, mais on trouve aussi des postes à 36 kV, 15 kV , 11 kV ou 6500 V.
N
I
1
I
On peut utiliser 3 tensions décalées de 120°
comme indiqué ci-contre, et utilisé un seul
conducteur commun pour le retour des 3 courants.
Si ces 3 courants I1 , I2 et I3 sont égaux, leur
somme (vectorielle) IN est nulle et on pourra
supprimer ce conducteur. De ce fait au lieu d’avoir
6 conducteurs, on n’en a besoin que de 3. On
diminue le volume du cuivre par 2 !
3
I
t
O
A
U
é
C
s
a
h
o
n
o
m
p
°
0
2
é
s
a
h
p
i
r
t
u1 = U sin ( t + )
u2 = U sin ( t + 2 /3 + )
u3 = U sin ( t + 4 /3 + )
C
1
°
0
2
1
O
t
°
0
2
1
B
La figure ci-contre représente une
tension sinusoïdale monophasée
et une tension triphasée. Dans le
système triphasé les 3 tensions
sont à 120° l’une de l’autre, elles
sont de la forme
2
A
U
Par
conséquent,
toutes
les
applications à forte puissance,
toute l’énergie motrice se fait en
triphasé.
Le
redressement
triphasé, pour la production de
courant continu à forte puissance,
conduit également des tensions
d’ondulation
beaucoup
plus
faibles.
I
De la même manière, on peut démontrer, que la
flux magnétique dans la "jambe centrale" d'un
transfo triphasé est nul et là aussi on diminue le
volume du fer par 2 !
Le courant triphasé se produit facilement à l’aide d’alternateurs et il est également très facile de transformer
la tension d’une valeur utilisée pour la production (6 kV et plus) vers une valeur de tension utilisée pour la
consommation (240 V).
Pratiquement tous les consommateurs sont raccordés en 230 V et en triphasé, mais on trouve cette tension
de 230 V soit entre 2 phases, soit entre phase et neutre (version la plus courante). Le réseau peut être en
triangle, on retrouve alors une tension de 230 V entre phase. Si le réseau est en étoile on retrouve soit
230 V entre phase et neutre, la tension entre phases sera de 230 x  3 = 398,37 V. On parle alors d'un
réseau 230 / 400 V2 , et la distribution se fait en 4 fils (RST et Neutre). C'est le cas le plus fréquent.
1
A section constante, et en augmentant la tension on parvient à faire passer beaucoup plus de puissance. On diminue aussi les pertes
en r I² .
2
Vers les années 1844, la ville de Paris utilisait un éclairage basé sur des lampes à arc dont la tension de fonctionnement était de 55 V
en courant continu. L’éclairage de Paris, lui a valu le surnom de "ville lumière". Mais c'est sur la base de cette tension de
fonctionnement de 55 V que sont apparus les réseaux 110 V continu, où il fallait mettre deux lampes à arc en série. Puis lorsque le
courant alternatif s'est imposé a norme est passé au réseau 110 / 220 V ou plus exactement 130 / 220 V, puisque 130 x 3 = 220. Puis
lorsque tout le monde a utilisé du 220 V, on est passé au réseau triphasé 220 / 380 V , enfin actuellement la norme est 230 / 400 V.
Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p 3/21 – 27/09/2009
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230 V entre phases, la tension entre phase et neutre est alors de 230 /  3 = 132,79 V. On parle alors d'un
réseau 130 / 230 V
Distributions et montages triangle/ étoile
montage triangle
montage étoile
I
I
R
Is
R
Us
U
relation
puissance dans
non équilibré
puissance dans
équilibré
U
S
S
T
T
un
réseau
I = IS  3
U = US  3
P = US1 I1 cos 1 + US2 I2 cos 2 + US3 I3 cos 3
un
réseau
P =  3 U I cos  3
On dit que le système est "équilibré" si
 U1 = U2 = U3 : cette condition est généralement remplie par le distributeur d'énergie
 et si I1 = I2 = I3 : on demande généralement au consommateur de prendre les dispositions pour qu'il
en soit ainsi.
Les phases sont notées R, S et T et le neutre est noté N. On trouve aussi parfois les notations L1, L2, L3 et
N.
La tension de 230/400 V destinées au courant domestique ou industriel est fournie par une cabine de
transformation HT/BT qui comporte généralement :
 une cellule d' arrivée avec deux sectionneurs, S1 sert à mettre l'installation sous tension, S2 sert à
mettre à ligne à la terre pour garantir toutes les conditions de sécurité en cas de travaux.
 une cellule parafoudre qui contient des tubes à décharges pour protéger l'installation de la foudre,
 une cellule avec le transfo T, par exemple 15 kV / 380 V. Cette cellule comporte également le
disjoncteur général D et le circuit de comptage (c.-à-d. le compteur électrique).
 une cellule de distribution avec des disjoncteurs par circuits. Chaque circuit alimentera un
équipement ou une nouvelle armoire de distribution électrique.
3
Retenir que 3 = 1,732….
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1. Parafoudre
2. Arrivée
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3. Transfo
4. Distribution BT
D1
circuit 1
D
D2
circuit 2
S1
15 kV
T
S2
D3
circuit 3
380 V
D4
circuit 4
15 kV
Lorsque le "client" est une entreprise la cabine de transformation est généralement installée dans ses
bâtiments. Toutefois, le "client" n'a pas accès à la partie HT de la cabine, il ne peut que manœuvrer le
disjoncteur général D.
Lorsqu'il s'agit d'alimenter un quartier d'habitations, la cabine est installée dans un bâtiment appartenant au
distributeur d'électricité. Dans les villes, la cabine peut aussi être souterraine.
1.3. Schéma unipolaire et multipolaire
Dans le cas des installations électriques on ne dessine pas chacun des fils, on peut se contenter d'un
schéma simplifié appelé schéma unipolaire où un trait représente plusieurs conducteurs.
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1.4. Terre et Neutre
R
T
B
/
T
H
o
f
s
n
a
t
Terre - Terre
r
Suivant l'endroit où le neutre est raccordé et l'endroit où est relié la masse, on trouve des installations
e
r
t
u
e
n
o
i
t
a
s
i
l
i
t
R
T
B
/
T
H
o
f
s
n
a
t
Terre - Neutre - Confondus
r
u
N
T
S
Le neutre est raccordé à la terre (au
niveau de transfo). Pour chaque
utilisation, on peut encore raccorder
la terre à la masse (châssis)
)
e
r
t
u
e
N
t
e
n
o
i
t
c
e
t
o
r
P
(
N
E
n
o
i
t
a
s
i
l
i
t
S
R
T
B
/
T
H
o
f
s
n
a
t
Terre - Neutre - Séparés
r
u
P
T
S
Un point de l'installation est relié à la
terre. Le conducteur de protection et
le neutre sont confondus. ce montage
est interdit en dessous de 10 mm² et il
est interdit pour les appareils mobiles.
n
r
t
e
o
i
t
c
e
t
u
e
o
r
n
o
i
t
a
s
i
l
i
t
R
T
B
/
T
H
o
f
s
n
a
t
Isolé - Terre
r
u
P
N
T
Ici le conducteur de protection et le
neutre sont distinct.
S
réalisée
)
é
s
i
l
i
t
u
n
o
n
(
e
r
t
u
n
o
i
t
a
s
i
l
i
t
u
e
T
n'est
N
Aucune connexion
intentionnellement.
Il faut aussi retenir que l'on ne met JAMAIS de fusible dans le neutre !
Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p 6/21 – 27/09/2009
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1.5. Comptage de l'énergie
1.5.1. Compteur
La plupart des compteurs domestiques sont des 10 A, mais ils peuvent supporter, en permanence, jusqu'à 6
x cette intensité.
1.5.2. Mesure de la puissance et du cos 
La déviation de l'aiguille de cet appareil est proportionnelle
au produit de U x I mais aussi de l'angle  entre U et I.
N
U
I
L
On utilise à cet effet un wattmètre qui est un appareil à
cadre électrodynamique. Il y a donc deux bobinages
 un bobinage produit un champ magnétique
proportionnel à la tension U
 un autre bobinage est celui du cadre mobile et il est
traversé par un courant proportionnel au courant I
Le wattmètre mesure la puissance efficace ( U I cos  ).
Si on utilise un voltmètre et un ampèremètre supplémentaire, on pourra également connaître la puissance
active U I et en déduire cos  = P / U I .
I
R
1.5.3. Mesure de la puissance en triphasé
1
P
On utilise le montage ci-contre avec 3 wattmètres alors
P
2
U
3
P
I
U
T
Toutefois, en prenant la tension sur la 3ème phase, la
puissance indiquée par le 3ème wattmètre est nulle et 2
wattmètres suffisent. On parle alors de la méthode des "2
wattmètres".
I
S
U
Ptot = P1 + P2 + P3
Ptot = P1 + P2
I
R
on peut aussi démontrer que
T
U
2
P
I
S
U
1
P
tg  = 3 (P1 - P2) / (P1 + P2)
1.6. Classification des tensions
TBTS
TBT
BT
HT
Très Basse Tension de Sécurité
Très Basse Tension
Basse Tension
Haute Tension
Courant Alternatif
< 12 V
< 50 V
50 à 1000 V
50 kV à 400 kV
Courant Continu
< 120 V
120 à 1500 V
Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p 7/21 – 27/09/2009
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1.7. Code des couleurs
monophasé
neutre
phase
terre
couleur
bleu
brun
jaune/vert
lettre
N
L
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1.8. Protection des installations électriques
1.8.1. Fusibles de protection
Les fusibles protègent les conducteurs (fils, câbles) et évitent qu'ils atteignent des températures excessives.
Ils évitent donc de faire brûler des parties en bois ou en plastique et donc finalement de communiquer le
feu à un bâtiment. Les calibres des fusibles sont donc déterminés par les sections des conducteurs.
section
I max
1,5 mm²
2,5 mm²
6 A (10A)
10 A (20 A)
P max
(en 220 V)
1300 W
2200 W
4 mm²
6 mm²
16 A (25 A)
24 A
3500 W
5200 W
type d'appareils
Eclairage
prises de courant pour les appareils standard (fer à
repasser, radiateur portatif, machine à laver)
fours de cuisson
moteurs puissants
Dans certains cas des fusibles sont ajoutés pour protéger un équipement, pour éviter par exemple qu'un
moteur grippé ne grille !
1.8.2. Sectionneur
Un sectionneur permet de couper un circuit électrique. Toutefois un sectionneur n'a pas de pouvoir de
coupure. En d'autre termes, il faut toujours manœuvrer (ouvrir ou fermer) un sectionneur lorsqu'il n'y a pas
de charge.
Certains sectionneurs peuvent être pourvus de fusibles. En général, on utilise des sectionneurs à partir de
32 A (parfois 16 A).
1.8.3. Disjoncteur
Un disjoncteur permet également de protéger contre les surintensités. Il est (généralement) composé de
deux dispositifs :

un dispositif thermique : Un bilame est parcouru par le courant. Le bilame est calibré de telle
manière qu'avec un courant nominal I nom , il ne subisse presque pas de déformation. Par contre en
cas de surcharge, la lame va se déformer et entraîner l'ouverture du contact.

un dispositif magnétique : En service normal, le courant nominal circulant dans la bobine, n'a pas
assez d'influence magnétique (induction magnétique) pour pouvoir attirer l'armature mobile fixée sur
le contact mobile. Le circuit est fermé.
Si un défaut apparaît dans le circuit aval du disjoncteur de canalisation, l'impédance du circuit diminue et le
courant augmente jusqu'à atteindre la valeur du courant de court-circuit. Dès cet instant, le courant de courtcircuit provoque une violente aimantation de l'armature mobile. Cela a comme conséquence d'ouvrir le circuit
aval du disjoncteur.
Ces normes définissent différentes courbes :
 courbe B, plage de fonctionnement entre 3 et 5 Ir. Ces disjoncteurs permettent de réaliser la
protection des personnes en régime de neutre IT ou TN pour des longueurs de câbles plus
importantes

courbe C, plage de fonctionnement entre 5 et 10 Ir. Ces disjoncteurs conviennent aux installations
courantes.

courbe D, plage de fonctionnement entre 10 et 14 Ir. Ces disjoncteurs sont plus particulièrement
adaptés aux installations présentant de forts courants d'appel (transformateurs, moteurs ...).

courbe K, plage de fonctionnement entre 10 et 14 Ir. Ces disjoncteurs sont plus particulièrement
adaptés aux installations présentant de forts courants d'appel (transformateurs, moteurs ...). Les
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disjoncteurs courbes K possèdent un déclenchement thermique plus rapide que les disjoncteurs
courbe D.

courbe MA, plage de fonctionnement 12 Ir. Ces disjoncteurs ne possèdent pas de déclencheurs
thermiques. Ils sont utilisés pour la protection des moteurs associés à un dispositif de
déclenchement thermique

courbe Z, plage de fonctionnement entre 2,4 et 3,6 Ir. Ces disjoncteurs sont utilisés pour la
protection des composants électroniques.
Valeurs standards : 6 , 10 , 16 , 20 , 25 et 32 A.
1.8.4. Disjoncteur différentiel
Réseau
Un disjoncteur différentiel permet de protéger une installation
des fuites de courant. Imaginons par exemple un moteur
(d'une machine industrielle ou d'une machine à laver, ..) qui
présente une fuite (un isolant défectueux par exemple). Dans
ce cas si cette utilisation est correctement mise à la terre, le
courant de fuite va s'écouler vers la terre.
Ph
N
Disjoncteur différentiel
Enclenchement
Déclenchement
Si l'utilisateur touche le châssis, il ne sentira rien, puisque le
chemin emprunté par le courant de fuite ira directement du
châssis vers la terre.
Si par contre la connexion de terre est défectueuse (ou
inexistante), le courant va traverser notre utilisateur au
moment où il va toucher le châssis.
I nominal
I nominal + I fuite
tore
Pour détecter ce courant de fuite et couper le circuit on utilise
un disjoncteur différentiel. La différence de courant est
mesurée par un transfo toroïdal qui actionne un petit relais.
Ce relais agit alors sur le mécanisme de déclenchement du
disjoncteur.
Un disjoncteur différentiel comporte non seulement un relais
magnétothermique qui permet de protéger l'installation en cas
de surintensité, mais il dispose aussi d'un dispositif qui permet
de mesure la différence de courant et d'actionner le dispositif
de déclenchement en cas de dépassement.
I différentiel
30 mA
300 mA
I maximum
40 A
Utilisation
fuite !
usage
salle de bain
toute une installation
Moteur
chassis métallique
si la mise à la terre est
défectueuse, le courant de fuite
passe par le corps de l'utilisateur !
X
Mise à la terre
1.8.5. Sélectivité des protections
Dans un schéma réel les protections (fusibles ou disjoncteurs) se mettent en cascade. Il faudra calibrer les
différentes protections pour qu'en cas de court-circuit (ou de surcharge) une seule protection n'agisse (un
seul fusible saute ou un seul disjoncteur déclenche).
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1.8.6. Pouvoir de coupure
Le pouvoir de coupure est la plus grande intensité de court circuit qu'un disjoncteur (ou un interrupteur ou un
fusible) peut interrompre sous une tension donnée. Il s'exprime généralement en kA. Pour dimensionner
correctement le pouvoir de coupure à un endroit d'une installation, il faut donc calculer le courant de courtcircuit en ce point.
A l'ouverture en charge d'un contacteur, un arc électrique prend naissance. Cet arc provient de l'ionisation
de l'air entre les contacts, au bout de quelques fractions de microsecondes, il y a formation de plasma. Cet
arc détériore le contact.
Lorsqu'on a un dispositif en courant alternatif (50 Hz), la tension passe 100 x par seconde par zéro, un
passage par zéro est une possibilité d'extinction de l'arc.
Pour éviter cette détérioration, il y a lieu de "couper vite" et d'ajouter un dispositif qui va "souffler l'arc". Ce
dispositif est tout simplement une bobine qui crée un champ magnétique qui à son tour va "allonger" le trajet
de l'arc et va donc l'éteindre plus vite
1.8.7. Mise à la terre des installations domestiques
Construction ou extension
La mise à la terre (électrode de terre) dévie le courant dans le cas où quelqu'un serait en contact avec un
appareil défectueux. Il est donc obligatoire de prévoir dans les fondations des murs extérieurs (profondeur:
60 cm min.) une boucle de terre (en cuivre) d'au moins 35 mm2 de section.
Barrette de coupure
Les bouts de la boucle en cuivre se fixent sur une borne de raccordement. La résistance du conducteur de
terre ne peut excéder 100 ohms, sinon vous devrez utiliser des piquets galvanisés à enfoncer en terre. Une
barrette de coupure (obligatoire!) permet de mesurer la résistance de la terre.
Rénovation
Dans ce cas, il suffit d'introduire dans le sol des piquets de terre galvanisés. Vous obtiendrez ainsi une
résistance de dispersion de max. 100 ohms. Le raccord du piquet et de la barrette de coupure se fait à l'aide
d'un conducteur de cuivre isolé (jaune-vert) d'au moins 16 mm2.
Liaison équipotentielle
Même une mise à la terre correcte n'empêche pas le courant de traverser des éléments conducteurs
étrangers à l'installation électrique: pièces métalliques de la structure de construction, châssis en alu,
profilés en acier, C'est pour cela qu'on a recours à une liaison équipotentielle. Elle relie entre elles et à la
terre toutes les parties conductrices accessibles de la construction et toutes les canalisations de gaz, d'eau
et de chauffage. En outre, il existe des liaisons équipotentielles supplémentaires, entre autres à la salle de
bains (voir rubrique à ce sujet).
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1.9. Eclairage
1.9.1. Caractéristiques




la puissance, c.-à-d. la puissance électrique en Watts
le flux lumineux (en lumen , lm) et l'efficacité (en lm/W)
o lampe à incandescence classique : 8 à 14 lm/W
o lampe halogène 13 à 20 lm/W
o lampe économique ou "fluocompacte" : 45 à 60 lm/W
o tube fluorescent : 52 à 93 lm/W
la température de couleur
o lampe à incandescence classique : environ 2700°K
o lampe halogène : 13 à 20 lm/W
o lampe économique ou "fluocompacte" : 45 à 60 lm/W
o tube fluorescent : 3000 °K pour les "blanc chaud", 4000 °K pour les "blanc universel", 4300
°K pour les "blanc universel" et 6000 °K pour les "lumière du jour".
durée de vie
o lampe à incandescence classique : environ 1500 h
o lampe à incandescence halogène : les lampes 220 V ont une durée de vie de l'ordre de
2000h, les lampes BT (12V) d'environ 4000 h
o lampe économique ou "fluocompacte" : environ 6000 h
o tube fluorescent : environ 12000 h.
1.9.2. Circuits fondamentaux
simple allumage (unipolaire)
Cet interrupteur est parfois
désigné par "SCH1" lire "schéma
1"
simple allumage bipolaire :
OBLIGATOIRE pour locaux
humides, pour la salle de bain, …
Cet interrupteur est parfois
désigné par "SCH2".
t
i
l
i
b
i
s
s
o
é
e
t
i
s
n
r
a
r
p
u
n
u
'
d
e
o
c
e
d
deux directions: pour allumer un
éclairage à partir de 2 endroits
(encore appelé '"va et vient").
Application typique: cage
d'escalier. Ces interrupteurs sont
parfois désignés par "SCH6".
deux directions (variante) :
l'avantage de ce système est
d'avoir le neutre et la phase à
chaque interrupteur et qu'il est
dés lors facile d'avoir du même
coup une prise de courant à
chaque interrupteur. Certains
distributeurs n'autorisent
cependant pas ce montage.
p
double allumage: pour allumer 2
éclairages à partir d'un seul
endroit. Cet interrupteur est
parfois désigné par "SCH5"
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en vue de l'obtention de la licence complète
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Le montage (b) s'applique à 3
endroits, notez qu'il y a un
croisement des fils appelés
"pilote".
r
c
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Le montage (a) s'applique à 3
endroits, notez qu'il n'y a pas les
croisements des fils appelés
"pilote".
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multi directions pour allumer
(éteindre) un éclairage à partir de
plusieurs endroits différents.
Application typique : cage
d'escalier.
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HAREC +
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Le montage (e) montre une
variante avec un double inverseur
au centre.
c
Les montage (c) et (d) s'applique
à 4 endroits.
Les interrupteurs inverseurs sont
parfois désignés par "SCH7".
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montage chambre d'hôtel : il s'agit
d'un montage et d'une utilisation
spéciale et qui à partir d'un point
permet d'allumer une ou l'autre
lampe et qui à partir d'un autre
point permet de les allumer ou de
les éteindre.
l
télérupteur : au-delà du montage
3 ou 4 directions comme indiqué
ci-dessus, on utilise des télé
rupteurs. Le relais est équipé
d'une roue à rochet qui permet de
fermer le contact pour une
impulsion et de le rouvrir pour
l'impulsion suivante. Certains
dispositifs travaillent en TBT ou
TBTS (6 à 12 V) via un transfo.
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1.9.3. Tubes TL
Les tubes "TL" nécessitent une self pour
limiter le courant. Cette self s'appelle
ballast et un starter pour produire le
chauffage des filaments lors de la phase
d'amorçage.
ballast
tube TL
starter
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1.10. Force motrice
Un moteur électrique convertit l'énergie électrique en énergie mécanique (rotation).
Les moteurs mettent tous en application la loi de Laplace F = B I l sin 
Un moteur comporte
 une partie fixe ou stator qui comporte un enroulement parcouru par du courant continu ou alternatif
 une partie mobile ou rotor qui comporte un deuxième enroulement également parcouru par du
courant continu ou alternatif
 et une carcasse pour maintenir ces deux éléments et dissiper la chaleur (provenant des pertes de
rendement)
 certains moteurs possèdent en outre un système balais/collecteur pour amener le courant au rotor
 certains moteurs possèdent aussi un dispositif de ventilation (ailette) pour dissiper la chaleur.
1.10.1. Les moteurs à courant continu
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Il existe 4 types de moteurs à continu
 le moteur à excitation indépendante, dans ce cas l'excitation est produite soit par un aimant
permanant (pour les toutes petites puissances) soit par un bobinage auxiliaire alimenté de façon
autonome.
 le moteur à excitation série où l'induit et l'inducteur sont en série. Ces moteurs sont caractérisés par
un couple qui augmente lorsque la vitesse diminue. Pratiquement tous les moteurs universels sont
de ce type.
 le moteur à excitation parallèle ou shunt, où l'induit et l'inducteur sont en parallèle. Ces moteurs
sont caractérisés par une vitesse relativement constante.
 le moteur à excitation compound où un inducteur est en série et un autre en parallèle.
Dans le domaine de la traction électrique par exemple, le conducteur (du train ou du tramway) passait d'une
excitation série avec un très grand couple et une faible vitesse pour le démarrage de la machine à une
excitation parallèle pour la conduite à régime nominal.
1.10.2. Le moteur universel
Les moteurs à courant continu et à excitation dépendante (c.-à-d. ceux où …) peuvent être alimenté en
alternatif. On appelle ce moteur " universel" (alternatif ou continu). Ce type de moteur est aussi très utilisé
pour des aspirateurs, perceuses à main, rasoirs, moulins à café, etc., mais aussi dans les moteurs de
traction (bien que la tendance dans ce domaine est qu'utiliser des moteurs asynchrones triphasé avec un
asservissement).
Dans ce moteur les inducteurs sont aussi alimentés par le réseau. Si la polarité de la source électrique
change, les pôles magnétiques des inducteurs changent ainsi que le sens du courant dans l'induit. La force
résultante ne change pas de sens, donc le sens de rotation non plus.
Toutefois lorsqu'on branche un moteur DC sur un réseau de même tension U , on constate que le courant
absorbé, le couple du moteur et son rendement sont bien plus faible qu'en continu. Il faut également faire
attention aux étincelles sur le collecteur qui produit un échauffement.
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Pour améliorer le fonctionnement du ce type de moteur avec une alimentation alternative,
 on feuillette le stator c-à-d que le stator et constitué d'un empilement de tôles magnétique (commr
dans un transfo) et ceci diminue les pertes par hystérésis et courant de Foucault,
 on diminue le nombre de spires au stator (diminue son inductance car celle-ci est plus grande en
alternatif) et on augmente celui du rotor pour compenser la perte du couple (du à la diminution du
flux de l'inducteur).
 on se limite à des puissances inférieures à 1 kW
1.10.3. Le moteur monophasé à deux enroulements
Ce type de moteur est constitué de deux enroulements, un principal (U1-U2) et un auxiliaire (Z1 - Z2). Le
rôle de l'enroulement auxiliaire est de créer un champ magnétique tournant. Pour cela il faut non seulement
que physiquement il soit décalé d'un quart de tour, mais aussi électriquement. Pour cela on branche un
condensateur (env. 8 µF pour un moteur de 200 W) en série avec cet enroulement. Pour augmenter le
couple au démarrage, il faut augmenter la capacité du condensateur soit en mettre en deuxième (env. 16 µF
pour un moteur de 200 W) en parallèle au premier et le déconnecter une fois que le rotor tourne.
1.10.4. Le moteur monophasé à cage (spire de Frager)
Pour les très petits moteurs, on peut déphaser le flux au moyen d'une spire en court-circuit placée sur une
partie de l'inducteur.
1.10.5. Le moteur triphasé synchrone
Ce type de moteur n'est rien d'autre qu'un alternateur employé dans l'autre sens. Il comporte donc un rotor
alimenté en courant continu et un stator alimenté en courant alternatif triphasé. La vitesse de rotation égale
ou sous multiple entier de la vitesse du champ tournant et elle est rigoureusement constante. E fonction du
nombre de paires de pôles (n), la vitesse de rotation est donnée par n(tours/seconde) = f / n ou si on veut la
vitesse en tours/minutes n(tours/minute) = 60 x f / n , ainsi une machine comportant 3 paires de pôles tournera à
60 x 50 / 3 = 1000 tours/min.
1.10.6. Le moteur triphasé asynchrone
Il comporte un stator composé de bobines fixes identiques au moteur synchrone et un rotor soit bobiné
avec trois bagues, soit en cage d'écureuil (le moteur à cage est un moteur particulièrement bon marché).
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Fonctionnement électrique
Les bobines - alimentées en alternatif triphasé - produisent chacune un flux magnétique dont la résultante
est un champ magnétique tournant. Ce flux coupe les conducteurs du rotor et y induit un courant qui luimême engendrera un flux magnétique induit. Un effet dynamique se crée entre les deux flux et entraîne la
mise
en
rotation
du
rotor.
Ce
type
de
moteur
peut
donc
démarrer
seul.
Le rotor ne peut jamais atteindre la vitesse synchrone (vitesse de rotation du champ tournant) car il n'y aurait
plus de variation de flux dans les conducteurs rotoriques.
Les plaques à bornes sont marquées U1, U2, V1, V2, W1 et W2 (ou
parfois X, Y, Z, U, V, W). Selon les tensions secteur disponible et les
Réseau
spécifications du moteur, celui-ci peut être câblé en triangle ou en
R
S
T
étoile. Pour faciliter ce câblage des barrettes sont prévues pour faire les
connexions.
Exemples :
le moteur est spécifié pour 220 V entre phase, le réseau est en 240 V :
montage triangle
le moteur est spécifié pour 220 V entre phase, le réseau est en 400 V
entre phase : montage étoile
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W2
U1
W2
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Inversion du sens de rotation
Pour inverser le sens de rotation, il suffit d'inverser 2 phases
Réseau
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Démarrage étoile/triangle
Lors du démarrage, un grand courant est absorbé au réseau.
Pour en limiter la grandeur, on peut faire:
 un démarrage étoile-triangle (si le moteur se raccorde
normalement en triangle sur votre réseau)
 un démarrage avec des résistances de limitations en
série,
 un démarrage avec un autotransformateur,
 le constructeur peut construire un moteur à cage avec
une forme d'encoche particulière ou en différent
matériaux;
 il peut également bobiner le rotor ce qui permettra d'y
raccorder (par l'intermédiaire des bagues) des
résistances de démarrage - en limitant le courant du
rotor, on diminue aussi le courant du stator.
Réseau
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1.10.7. Le moteur triphasé utilisé en mono
Réseau
Les moteurs triphasés de petites puissances (moins de 1kW) peuvent être
alimentés en monophasé si l'on raccorde un condensateur entre l'un des
conducteurs et la borne restée libre du bornier d'alimentation. L'inversion
du sens de rotation s'obtient en raccordant le condensateur soit sur un pôle
d'alimentation soit sur l'autre (soit en W1 et V1, soit entre W1 et U1) . Le
couplage (étoile ou triangle) est à choisir en fonction de la plaquette du
fabriquant. En utilisant un moteur triphasé en monophasé la puissance est
réduite (env. 60%). En pratique, pour 220V, on utilise un condensateur de
8 µF pour un moteur de 100 W.
L
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1.11. Contacteur disjoncteur
Utilisé pour la commande de moteurs, pour des installations
de chauffage central.
Le bouton poussoir Marche (Normalement Ouvert) permet
de d'alimenter la bobine RL au travers du bouton d'Arrêt
(Normalement Fermé) et du contact c2. Le contact c2 est
commandé (mécaniquement) par les relais magnéto
thermique. Dés que RL est alimenté, le contact c1 permet
l'auto alimentation et on peut relâcher le bouton Marche. Les
boutons Marche et Arrêt se trouve dans un boîtier de
commande. Plusieurs contacts Marche peuvent être mis en
parallèle, tandis que plusieurs boutons arrêts peuvent être
mis en série.
En cas de surintensité, le relais magnéto thermique ouvre le
contact c2 et le relais RL retombe.
Le bouton d'arrêt peut aussi être mis en série avec un fin de
course, ou une protection thermique sur le moteur, …
On distingue deux circuits : le circuit de puissance en trait gras et le circuit de commande en traits fins.
Ce schéma peut aussi être commandé électroniquement: les boutons poussoirs marche/arrêt sont
remplacés par des contacts de petits relais eux-mêmes commandé par des circuits électronique.
1.11.1. Les contacts
1.11.2. L'électro-aimant
En courant continu, il faut un courant relativement
important pour mettre la partie mobile de l'électroaimant. Mais ce courant n'est plus nécessaire dés que
la partie mobile "colle" à la partie fixe. Pour cette raison
on utilise un contact axillaire (c3 sur le dessin) au
contacteur qui met une résistance en série (R1) afin de
diminuer le courant. Le contact c1 est le contact de
maintient, tandis que c2 intervient en cas de
surintensité.
En alternatif, lorsque la partie mobile est éloignée,
l'inductance L de l bobine est faible, l'impédance est
également faible et le courant est élevé. Par contre
lorsque la partie mobile est proche de la partie fixe,
inductance est plus élevée et le courant diminue. Il y
donc une sorte de limitation "automatique" du courant et
on n'a pas besoin d'artifice comme en courant continu.
Mais il y a un autre problème en alternatif : celui du
ronflement produit par le ait que le courant s'annule
deux fois par cycle. Pour remédier à cet inconvénient on
place une spire de cuivre (spire de Frager) dans le circuit magnétique
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1.12. Table des matières
1.1. Courant alternatif - Rappel ...................................................................................................................... 1
1.2. Distribution de l'énergie électrique .......................................................................................................... 3
Distributions et montages triangle/ étoile ................................................................................................... 4
1.3. Schéma unipolaire et multipolaire ........................................................................................................... 5
1.4. Terre et Neutre ........................................................................................................................................ 6
1.5. Comptage de l'énergie ............................................................................................................................ 7
1.5.1. Compteur .......................................................................................................................................... 7
1.5.2. Mesure de la puissance et du cos ................................................................................................. 7
1.5.3. Mesure de la puissance en triphasé ................................................................................................ 7
1.6. Classification des tensions ...................................................................................................................... 7
1.7. Code des couleurs .................................................................................................................................. 8
1.8. Protection des installations électriques ................................................................................................... 9
1.8.1. Fusibles de protection ...................................................................................................................... 9
1.8.2. Sectionneur ...................................................................................................................................... 9
1.8.3. Disjoncteur........................................................................................................................................ 9
1.8.4. Disjoncteur différentiel .................................................................................................................... 10
1.8.5. Sélectivité des protections .............................................................................................................. 10
1.8.6. Pouvoir de coupure ........................................................................................................................ 11
1.8.7. Mise à la terre des installations domestiques ................................................................................ 11
1.9. Eclairage ............................................................................................................................................... 12
1.9.1. Caractéristiques ............................................................................................................................. 12
1.9.2. Circuits fondamentaux .................................................................................................................... 12
1.9.3. Tubes TL ........................................................................................................................................ 14
1.10. Force motrice ...................................................................................................................................... 15
1.10.1. Les moteurs à courant continu ..................................................................................................... 15
1.10.2. Le moteur universel ...................................................................................................................... 15
1.10.3. Le moteur monophasé à deux enroulements............................................................................... 16
1.10.4. Le moteur monophasé à cage (spire de Frager) ......................................................................... 16
1.10.5. Le moteur triphasé synchrone ...................................................................................................... 16
1.10.6. Le moteur triphasé asynchrone .................................................................................................... 16
1.10.7. Le moteur triphasé utilisé en mono .............................................................................................. 19
1.11. Contacteur disjoncteur ........................................................................................................................ 20
1.11.1. Les contacts ................................................................................................................................. 20
1.11.2. L'électro-aimant ............................................................................................................................ 20
1.12. Table des matières.............................................................................................................................. 21
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