TP - morissonphysique

i
u
D
Chapitre 13 : Triphasé
Cours
Rappel : Dipôles en sinsusoïdal
1/ Dipôle quelconque
a) Définition
Soit un dipôle linéaire en convention récepteur, ses caractéristiques sont :
l’impédance Z=U/I en  et le déphasage  = ( I, U) de u par rapport à i.
b) Puissances
P=UIcos
La puissance réactive est Q=UIsin=Ptan en var
S=UI= P²+Q²
k=cos
c) Théorème de Boucherot
La puissance active (réactive) totale d’un ensemble de dipôles est égale à la somme des puissances actives (réactives) de chaque dipôle.
Ce n’est pas vrai pour la puissance apparente qui se calcul par S= P²+Q².
Exemple : D1sérieD2//D3 P=P1+P2+P3
2/ Cas particuliers
a) résistor
ZR=R et R=0  PR=RI² et QR=0
ZR=[R;0]=R
b) bobine parfaite
ZL=L et L=90°  PL=0 et QL=LI²
ZL=[ L;/2]=jL
c) condensateur parfait
ZC=1/(C) et C= 90°  PC=0 et QC= U²C
ZC=[ 1/C;/2]= j/C
3/ Associations série
a) RL série
schéma + Fresnel  ZRL²=R²+(L)² et tanuRL/i = L/R
b) RC série
ZRC=
Error!
et tanuRC/i = 
Error!
I- Système triphasé
1/ Intérêt du triphasé
On souhaite alimenter 3 installations identiques consommant chacune une
puissance de 5000W.
 Monophasé : il faut une phase et un neutre pour chaque
installation donc 6 câbles de longueurs et sections identiques.
 Triphasé : il faut 3 phases et un neutre donc 4 câbles de longueurs
et sections identiques.
Il faut donc moins de matériau pour le triphasé et, de plus, les pertes en
ligne (effet Joule) sont moins importantes.
2/ Tensions simples
Une tension entre une phase et le neutre N est une tension simple.
Flécher les tensions simples v2 et v3.
v1, v2 et v3 forment un système triphasé équilibré si elles sont
déphasées de 120° les unes par rapport aux autres (120°=2/3rad) et
si leurs valeurs efficaces sont identiques V1=V2=V3=V.
On pose v1=V 2sint, donner l’équation horaire de v2 et v3..
3/ Tensions composées
Une tension entre deux phases est une tension composée.
Flécher les tensions composées u23 et u31.
Quelles sont les conditions pour que ces tensions forment un système
triphasé équilibré ?
4/ Représentation de Fresnel
On suppose le réseau équilibré et on suppose que V=230V.
Donner la valeur efficace et l’angle de chacune des tensions simples.
Exprimer u12 en fonction de v1 et v2 . Tracer le diagramme de Fresnel des tensions simples et composées.
En déduire l’expression de U en fonction de V. Donner l’équation horaire de u12.
5/ Réseau triphasé
On caractérise un réseau triphasé principalement par sa tension efficace entre phases U ou par V/U.
Exemples : réseau 400V ou réseau 220V/380V.
II- Récepteur triphasé équilibré
1/ Définition
Un récepteur triphasé équilibré est un ensemble de trois récepteurs monophasés identiques. Z1= Z2= Z3= Z
Il existe deux façons de connecter ces récepteurs monophasés: par le couplage étoile ou par le couplage triangle.
2/ Couplage étoile Y
Justifier le nom donné à ce couplage.
Quel type de tension retrouve-t-on aux
bornes de chaque récepteur monophasé ?
L’intensité de chaque phase provenant du réseau est appelée intensité
de ligne : flécher ces intensités i1, i2 et i3.
Que peut-on dire des intensités efficaces de ligne lorsque le réseau et
la charge sont équilibrés ?
Ecrire la loi d’Ohm en valeurs efficaces. Tracer le diagramme de
Fresnel des tensions simples et des intensités de ligne.
3/ Couplage triangle 
Justifier le nom donné à
ce couplage.
Quel type de tension retrouve-t-on aux bornes de
chaque récepteur monophasé ?
L’intensité j12 est l’intensité du conducteur 1 qui
va de la phase 1 vers la phase 2 : flécher j12 , j23 et
j31 puis i1, i2 et i3.
Que peut-on dire des intensités efficaces des
récepteurs monophasés lorsque le réseau et la
charge sont équilibrés ? I=J 3
III- Puissances
1/ Puissance active
a) Couplage étoile
b) Couplage triangle
1
2
3
N
v1
u1
2
récepteur
triphasée
Z1
Z2
Z3
P
Q
S

Rappeler l’énoncé du théorème de Boucherot
Exprimer la puissance d’un récepteur monophasé puis du récepteur
triphasé en considérant le réseau et la charge équilibrés. Montrer que
P= 3UIcos.(indication : 3/ 3= 3)
Exprimer la puissance d’un récepteur monophasé puis du
récepteur triphasé en considérant le réseau et la charge équilibrés.
Montrer que P= 3UIcos.
2/ Puissance réactive
Par analogie exprimer la puissance réactive Q.
3/ Puissance apparente
Par analogie exprimer la puissance apparente S.
4/ Facteur de puissance
Rappeler l’expression du
facteur de puissance k.
Quel est l’intérêt d’avoir un facteur de puissance élevé, comment relever ce facteur de
puissance si la charge est inductive et quelle est sa valeur optimale ?
5/ Mesures avec un wattmètre ou une pince wattmétrique
Dessiner le wattmètre permettant la mesure de P1.
Exprimer la puissance P du récepteur en fonction de P1, P2, P3
puis en fonction de P1 si le récepteur est équilibré.
La pince wattmétrique est un wattmètre dont le circuit intensité
est remplacé par une pince de courant.
1
2
3
N
récepteur
triphasé
réseau
triphasé

TP Triphasé
I- Alimentation triphasée
1/ Tensions simples
Mesurer la valeur efficace de chaque tension simple (entre une phase et le neutre). Comparer.
2/Tensions composées
Mesurer la valeur efficace de chaque tension composée (entre deux phases). Comparer. Vérifier que U=V 3
3/ Déphasages
Mesurer le déphasage de v2 par rapport à v1, puis de v3 par rapport à v1.
Tracer le diagramme de Fresnel de ces tensions. Déterminer les vecteurs des tensions composées.
II- Récepteur triphasé
1/ Plaque signalétique
Relever la deuxième et la troisième ligne de la plaque.
Quelle est l’intensité d’un enroulement ?
Quelle est la tension maximale d’un enroulement ?

2/ Couplages
a) Couplage étoile
Coupler le moteur asynchrone en étoile.
Voir ci-contre.
Quelle est la tension aux bornes d’un enroulement ?
b) Couplage triangle
Coupler le moteur asynchrone en triangle.
Voir ci-contre.
Quelle est la tension aux bornes d’un enroulement ?
3/ Puissances
Avec le montage précédent, brancher le wattmètre sur une phase et relever toutes les valeurs indiquées par l’appareil.
En déduire les puissances du moteur et le facteur de puissance.
Comparer aux valeurs de la plaque.
enroulements du moteur
couplés en étoile
alimentation
triphasée