1 Définitions

Fiche N°4 Fiche référence professeur «Les Sources d’énergies » Page 1 sur 16
Sciences
Industrielles
LES SOURCES D’ ENERGIES
Fiche référence professeur
Date :
1 Généralités
L’ensemble des systèmes industriels ou de la vie courante nécessitent une ou
plusieurs sources d’énergie. Chacune de ces sources possèdent des caractéristiques
importantes, permettant aux concepteurs, et aux utilisateurs de mieux les utiliser.
Leurs bonnes utilisations est un problème complexe, elles contribuent aux
performances de l’industrie. Par une bonne gestion de l’énergie, on doit pouvoir
assurer :
 L’utilisation optimum des actionneurs industriels (moteurs, chauffage,
vérins, …)
 Les économies d’énergie maximales (réduire les coûts de fabrication) ;
 La sécurité des biens et des personnes amenées à travailler avec ou sur
les systèmes.
Exemple d’un système industriel : Machine de conditionnement de comprimés
Diagramme SADT de niveau A0 :
Flacons vides
Bouchons
Flacons
Pleins et
Bouchés
SignalisationREMPLIR
ET
BOUCHER
LES
FLACONS
Machine de conditionnement
Programme
de
Fonctionnement
Consignes Energies Réglages
Manuels
Comprimés
Le convoyage des palettes est assuré par un convoyeur.

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LES SOURCES D’ ENERGIES
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Date :
Les systèmes industriels peuvent posséder une ou plusieurs sources d’énergie :
- Tout électrique : Système électrique ;
- Tout pneumatique : système pneumatique ;
- Tout hydraulique : système hydraulique ;
- Electrique et pneumatique : Système électropneumatique ;
- Electrique et hydraulique : Système hydroélectrique.
2 Les sources d’énergie électrique et leurs caractéristiques
Extrait du schéma électrique de puissance de la conditionneuse de comprimés.
ALIMENTER
CONVERTIR
TRANSMETTRE
DISTRIBUER
Alimentations
électrique et
pneumatique
Remplir le
flacon de
comprimés
ACQUERIR
TRAITER
COMMUNIQUER
Chaîne d’information
Signalisation lumineuse : Balise
Commandes
utilisateur
Chaîne d’énergie
API
Capteurs TOR
Capteurs ultra son
Boîtier de commande
Moteurs
Vérins
Réducteurs
Vibreur
Convoyeur
…
Prise réseau
+ Prise
pneumatique
Flacon rempli du
nombre de comprimés
désiré et bouché
Flacon vide sur palette
avec un bouchon
Contacteurs
Distributeurs
Soleil, vent
Affichage
production
Ordres

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Date :
L’énergie électrique peut se présenter sous différentes formes. Sous la forme
d’une tension ou d’un courant continu, ou alors sous la forme de tension ou d’un
courant alternatif.
Remarque : NE PAS CONFONDRE UN SIGNAL ALTERNATIF ET UN
SIGNAL SINUSOÏDAL.
2.1 Les sources d’énergie sinusoïdale :
La production est majoritairement réalisée par les centrales nucléaires, grâce
aux alternateurs les composant.
On dispose de 3 méthodes pour représenter les grandeurs électriques :
- Représentation cartésienne ;
- Représentation vectorielle ;
- Représentation complexe.
Le choix de la représentation est en fonction des données fournies, et du
résultats escomptés.
Représentation cartésienne :
La source électrique impose est une grandeur électrique. C’est une fonction du
temps, et s’exprime par :
)sin(2)(  tXtx
X est appelé valeur efficace de la grandeur électrique. (courant , tension,
puissance)
est appelé pulsation et s’exprime en rad.s-1 , elle est reliée à la fréquence f
par
f 2
ainsi qu’à la période du signal T telle que
T
2
.
est la phase à l’origine ou déphasage du signal x(t). Elle dépend de la nature
du récepteur.
Représentation vectorielle :
Très souvent, au lieu de représenter la tension ou le courant par son signal
temporel, on préfère utiliser une représentation sous forme de vecteur, appelée
vecteur de Fresnel.
Remarque : Une représentation de vecteur de Fresnel, n’a de sens que si les
signaux ont même fréquence f (ou pulsation ).

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Date :
Exemple :
)sin(2)(
)sin(2)(
tIti
tVtv
Lorsque l’on trace les vecteurs de Fresnel, le déphasage représente
TOUJOURS l’angle de
I
vers
V
. Ici, dans l’exemple,
0
.
Représentation complexe :
On associe à chaque grandeur sinusoïdale, un nombre complexe tel que :
))(sin)(.(cos2.  tjtXX
On définit la valeur efficace complexe par :
j
eXX .
On distingue 2 types d’alimentations électriques sinusoïdales :
- alimentation monophasée : 1 Phase et un Neutre ;
- alimentation triphasée : 3 Phases (et parfois un Neutre).
2.2 Alimentation monophasée sinusoïdale :
Cette alimentation est la plus répandue, aussi bien dans le domaine industriel
que domestique. La tension entre la phase et le Neutre est appelée tension simple et
vaut très souvent 230V.
Lorsque l’on alimente un dipôle
linéaire (résistance, inductance ou
condensateur) par une source de tension
v(t) sinusoïdale de pulsation , il
circule un courant i(t) dans le montage,
tel que :
)sin(2)(
)sin(2)(
tIti
tVtv
EXPRESSION DES PUISSANCES TRANSMISES :
Il y a un transfert de puissance de la source (générateur) vers le dipôle appelé
récepteur.
Origine des phases
(par convention)
V
I
Sens de rotation positif
(par convention)
v(t)
i (t)

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La puissance instantanée transférée de la source vers le récepteur est notée p(t)
et s’écrit :
)().()( titvtp 
On parle de puissance active, notée P, la valeur moyenne de p(t) sur une
période T telle que :
   TT dttitv
T
dttp
T
P )().(
1
.)(
1
cos.
).2cos(cos.
).2cos()cos(
2
.2
).sin().sin(
.2
).sin(.2).sin(.2
1
)().(
1
0
0
0
00
0
0
VIP
dtt
T
VI
VIP
dtt
T
VI
dttt
T
VI
P
dttItV
T
titv
T
P
T
T
TT
T
T
Cette puissance active P est celle qui va produire une action. (chauffer,
déplacer une charge, produire un mouvement de rotation, …)
La puissance apparente S est définit comme le produit des valeurs efficace du
courant et de la tension. Elle s’exprime en VA.
IVS .
On utilise parfois la notion de puissance apparente complexe
*
.IVS 
où
*
I
représente le conjugué du courant
I
.
jQPjVIVIeIVS j sincos..
Le terme Q est appelé puissance réactive et s’exprime en VAR.
On définit le facteur de puissance Kp tel que :
cos S
P
Kp
.
2.3 Alimentation triphasée sinusoïdale :
Cette alimentation est très répandue dans le domaine industriel. Notamment
lorsque la puissance à fournir est importante (P>kW).
Cette distribution de l’énergie est réalisée par 3 fils dit de phase et parfois un fil
supplémentaire dit de Neutre.