COURS RADIOAMATEUR (HAREC +)

Cours de radioamateur
en vue de l'obtention de la licence complète HAREC +
Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p1/21 – 27/09/2009
 2004 -2009 Pierre Cornelis, ON7PC
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
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.
R
LC
 / 2- / 2
U UU
I II
t tt
Z = j LZ = 1 / j CZ = R
I
I I
U
U
U
9 0 °
- 9 0 °
0 °

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Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p2/21 – 27/09/2009
 2004 -2009 Pierre Cornelis, ON7PC
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.
unité
puissance active ou wattée
P = U I cos 
W
puissance réactive
Q = U I sin 
VAR
puissance apparente
S = U I
V A
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 
cos 
moteur asynchrone chargé à 0 %
25 %
50 %
75 %
100 %
0,17
0,55
0,73
0,8
0,85
lampe à fluorescence
0,5
transformateurs
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.
R RL
C
R + j L o u R + j X R - ( 1 / C ) o u R - j X 
U U
I
It t
-

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Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p3/21 – 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 kV
1
. 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.
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 !
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 !
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.
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
u1 = U sin ( t + )
u2 = U sin ( t + 2 /3 + )
u3 = U sin ( t + 4 /3 + )
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 V
2
, 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.
1 2 0 °
120°
1 2 0 °
O
O
A
A
B
C
C
m o n o p h a s é
t r i p h a s é
U
U
t
t
I
I
I
I
1
N
3
2

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Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p4/21 – 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
R
S
T
I
U
s
I
R
S
T
I
U
U
s
relation
I = IS  3
U = US  3
puissance dans un réseau
non équilibré
P = US1 I1 cos 1 + US2 I2 cos 2 + US3 I3 cos 3
puissance dans un réseau
équilibré
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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Annexe du Chapitre 1 : Courant industriel et domestique – p5/21 – 27/09/2009
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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.
1. Parafoudre 2. Arrivée 3. Transfo 4. Distribution BT
15 kV
15 kV
380 V
S2
S1
D
T
circuit 1
circuit 4
circuit 3
circuit 2
D1
D4
D3
D2