Chap5

Chap 5 : Comment est distribuée l'énergie électrique ?
Objectifs p117
I- Le transformateur
1- Constitution
Un transformateur est une machine statique, constituée d'un circuit magnétique fermé et de 2
bobines : le primaire et le secondaire.
Il y a N1 spires au primaire et N2 spires au secondaire.
L'enroulement primaire est alimenté sous tension alternative à transformer, il ne fonctionne pas
pour de tension continues.
Schéma p120.
Le rapport de transformation est défini par U2/U1 = N2/N1= m
m étant le rapport de transformation du transformateur.
Si m <1 alors le transformateur est « abaisseur » de tension ;
Si m>1 alors le transformateur est « redresseur » de tension.
2- Rôle du transformateur
Un transformateur modifie la valeur efficace d'une tension sinusoïdale tout en conservant sa
forme et sa fréquence.
II- Transport de l'énergie électrique
1- Organisation du réseau
Les tensions sont classées en 3 domaines : haute tension, basse tension et très basse tension.
2- Utilisation de la haute tension
Ils permettent le transport à grandes distances, de façon économique, l'énergie électrique pour la
distribuer dans les usines et les habitations.
En Europe, le transport de l'énergie électrique se fait à l'aide de tensions et de courants alternatifs
sinusoïdaux de fréquence 50Hz.
Le courant I circule dans des câbles conducteurs et dissipe l'énergie par effet Joule, entraînant des
pertes par ligne. La puissance perdue est Pj=RxI² avec R la résistance du câble et I la valeur
efficace de l'intensité de courant de ligne.
Pour diminuer ces pertes :
– on diminue la résistance des lignes en utilisant un alliage d'aluminium ;
– on diminue l'intensité des courants de ligne en augmentant la tension tout en transportant la
même puissance (P=UI) : haute tension
Les centrales électriques délivrent des tensions de 20kV. Pour tranporter l'énergie sur de grandes
distances, cette tension est portée à 400kV, ce qui permet d'assurer une interconnexion entre les
différents pays européens.
Domaines de tension Valeurs efficaces de tension
TBT
U< 50V
BTA
BTB
50V < U < 500V
500V< U < 1 000V
HTA
HTB
1 000V <U < 50 kV
U> 50 kV
3- Transport de l'énergie électrique sous forme triphasée
Le transport de l'énergie électrique se fait à l'aide de 3 câbles conducteurs qui permettent
d'obtenir un système de 3 tensions sinusoïdales de même fréquence, amplitude et qui sont
déphasées entre elles (de 120°).
En Europe, la fréquence étant de 50Hz, la période T=20ms.
Au niveau de l'utilisateur, on dispose de 2 valeurs efficaces de tensions possibles : tension simple
230V ou tension composée 400V.
Dans une habitation, l'installation électrique est monophasée, elle utilise la phase et le neutre qui
fournissent une tension de 230V.
III- La sécurité
1- Les risques d'accident électrique
Lorsqu'un courant électrique circule à travers le corps humain, il provoque des effets physiologiaues
qui dépendent de son intensité et qui peuvent être très dangereux pour la santé d'un individu.
Lorsque cette électrisation entraîne la mort, il y a électrocution.
Le choc électrique dépend de :
– l'intensité I du courant circulant dans le corps ;
– la durée Dt de son passage (durant 1s, un courant de 0,5A entraîne la mort par arrêt
cardiaque).
L'intensité I se calcule par I= UC /R
avec R la résistance du corps humain, elle varie de 1 000Ω (mains humides) à 5 000Ω (mains sèches
et calleuses).
UC la tension de contact, elle devient dangereuse si elle dépasse la tension limite U L.
Dans le cas de dépassement de cette valeur limite, un dispositif de protection est installé pour
protéger les personnes.
Il doit couper l'alimentation électrique avant une durée en fonction de la tension de contact.
2- La sécurité des personnes
Pour protéger les personnes en limitant les risques d'électrocution, on utilise un disjoncteur
différentiel associé à une prise de terre. Schéma p
• Les carcasses métalliques des appareils sont reliées à la terre par le conducteur de protection
(prise de terre).
• Lorsqu'un appareil a un défaut d'isolement, un courant de fuite circule vers la terre. Le
disjoncteur différentiel détecte alors une différence d'intensité de courant entre le courant
circulant dans le conducteur de phase IP et le courant circulant dans le conducteur de neutre
IN.
Dans les habitations, la sensibilité différentielle du disjoncteur vaut 30mA.
3- La sécurité des équipements
On se protège :
– des surtensions provoquées par la foudre, à l'aide de parafoudres ;
– des surintensités provoquées par des courts-circuits ou par des surcharges à l'aide de coupecircuit (fusible).
– Le disjoncteur de branchement protège l'installation et les personnes.
Il remplit 3 fonctions : sert d'interrupteur général, limite l'intensité du courant provenant du réseau
en dessous de son calibre, et coupe l'installation du réseau s'il détecte un courant de défaut.