S. Brisset 30/09/15 Equipements Electriques ITEEM 1ère année Objectifs
EQUIPEMENTS ELECTRIQUES
ITEEM 1ère ANNEE
POLYCOPIES DE COURS, TRAVAUX DIRIGES
ET TRAVAUX PRATIQUES
Partie 1 : Réseaux monophasés et triphasés
Responsable : Stéphane BRISSET
Partie 2 : La transformation alternatif / continu
Responsable : Frédéric GILLON
Partie 3 : Le moteur à courant continu en vitesse variable
Responsable : Bruno FRANCOIS
S. Brisset 30/09/15 Equipements Electriques ITEEM 1ère année Objectifs
RESEAUX MONOPHASE ET TRIPHASE
Objectifs
Généraux
Thèmes
Objectifs Spécifiques
Connaître les lois de l'électricité et leurs
représentations en notation complexe.
Savoir utiliser les instruments de mesures en
électricité.
Acquisition des
méthodes
Circuits
Calculer la valeur des éléments d'un circuit à
partir d'essais ou du régime aux bornes.
d'analyse des
circuits
électriques
Electriques
Calculer les courants, tensions et puissances
dans un circuit électrique dont les éléments sont
connus.
Savoir utiliser le diagramme vectoriel pour
calculer des tensions et courants.
Savoir utiliser le bilan des puissances pour
calculer des tensions, courants et puissances.
Donner le schéma monophasé équivalent d'un
circuit triphasé équilibré.
Les connaissances acquises lors de ce cours de 6 heures seront appliquées lors de deux séances
de travaux dirigés d'une durée de 2 heures chacune et d’une séance de TP de 4 heures.
La première partie du cours représente le tiers des points des épreuves sur les équipements
électriques et sera sanctionnée lors d’un devoir surveillé sans document d’une durée d’une heure.
S. Brisset
Ecole Centrale de Lille
Bureau C237
S.Brisset 30/09/15 Equipements Electriques ITEEM 1ère année Table des matières
Chapitre 1 - Courants monophasés ............................................................................................................ 4
1- Grandeurs sinusoïdales .......................................................................................................................... 4
1.1- valeur efficace ............................................................................................................................................................... 4
1.2- représentation et notation .............................................................................................................................................. 4
1.3- propriétés ....................................................................................................................................................................... 5
2- Impédances complexes .......................................................................................................................... 6
3- Puissances .............................................................................................................................................. 7
3.1- définitions ...................................................................................................................................................................... 7
3.2- significations physiques ................................................................................................................................................. 8
3.3- propriétés de conservation ............................................................................................................................................. 8
4- Méthodes d'études des circuits .............................................................................................................. 8
Chapitre 2 - Courants triphasés équilibrés ............................................................................................. 11
1- Système triphasé équilibré ................................................................................................................... 11
1.1- définition ..................................................................................................................................................................... 11
1.2- propriété ...................................................................................................................................................................... 11
2- Couplage des trois phases .................................................................................................................... 11
2.1- couplages en étoile ...................................................................................................................................................... 11
2.2- couplage en triangle ..................................................................................................................................................... 12
3- Schéma monophasé équivalent ........................................................................................................... 12
3.1- source en étoile et récepteur en étoile .......................................................................................................................... 13
3.2- source en triangle et récepteur en étoile ...................................................................................................................... 13
3.3- source en étoile et récepteur en triangle ...................................................................................................................... 14
4- Puissances ............................................................................................................................................ 14
4.1- expressions .................................................................................................................................................................. 14
4.2- propriété ...................................................................................................................................................................... 14
4.3- mesures ........................................................................................................................................................................ 15
5- Etude des circuits électriques triphasés ............................................................................................... 16
Bibliographie .............................................................................................................................................. 16
TD 1 - Puissances en régime sinusoïdal ................................................................................................... 17
Préparation à faire avant le TD ................................................................................................................ 17
Exercices à faire pendant la séance de TD .............................................................................................. 17
TD 2 - Puissances en régime sinusoïdal ................................................................................................... 18
Préparation à faire avant le TD ................................................................................................................ 18
Exercices à faire pendant la séance de TD .............................................................................................. 18
TP 1 - Mesures de puissances ................................................................................................................... 22
1. Mesures en courant alternatif monophasé ........................................................................................... 22
2. Mesures en courant alternatif triphasé ................................................................................................. 23
S.Brisset 30/09/15 Equipements Electriques ITEEM 1ère année page 4
Chapitre 1 - Courants monophasés
1- Grandeurs sinusoïdales
Les équipements électriques à courant alternatif que nous étudierons sont conçus pour fonctionner
avec des grandeurs sinusoïdales.
Un courant sinusoïdal i a pour expression :
 
 
i t I t
M
 cos
 
avec
IM
amplitude,
pulsation et
déphasage arrière ou retard. La pulsation se calcule à partir de la fréquence :
1.1- valeur efficace
La valeur efficace d'une grandeur périodique vaut la racine carrée de la moyenne des carrés (RMS,
root mean square, en anglais) :
ITidt
T
12
0
En purement sinusoïdal, on a :
IIM
2
Les ampèremètres et voltmètres utilisés respectivement pour la mesure des courants et tensions
alternatives indiquent les valeurs efficaces.
1.2- représentation et notation
La valeur instantanée d'une grandeur sinusoïdale est la projection sur un axe d'un vecteur de longueur
correspondant à sa valeur maximale et tournant à la vitesse
.
Soient
   
i t I t I t
M
( ) cos cos  
   
2
le courant dans un récepteur et
   
v t V t V t
M
( ) cos cos 
 
2
la tension à ses bornes. En prenant deux vecteurs
OA
et
OB
de
longueurs respectives
VM
et
IM
, tournant dans le sens trigonométrique et décalés d’un angle , on
constate que
i t( )
et
v t( )
correspondent respectivement aux projections des vecteurs
OA
et
OB
sur l’axe
des abscisses Ox.
Les grandeurs représentées tournent à la même vitesse
, on fait donc abstraction de l'angle
t
pour
ne conserver que le décalage ou déphasage. On se place dans le repère Ox’y’ tournant à la vitesse
.
O
x
y
A
B
.t
v(t)
i(t)
.t
O
x'
y'
B'
A'
.t
Re
Im
I
V
S.Brisset 30/09/15 Equipements Electriques ITEEM 1ère année page 5
De même, les longueurs des vecteurs correspondent dorénavant aux valeurs efficaces, ce qui revient
à faire abstraction du
2
ou plutôt à faire une homothétie de centre O et de rapport
2
1
.
Les représentations vectorielles de
i t( )
et
v t( )
sont les vecteurs
'OA
et
'OB
respectivement de
modules
I
et
V
que l'on note
I
et
V
.
Le déphasage entre
V
et
I
conduit à dire :
0
le courant et la tension sont en phase
0
le courant est en arrière (ou en retard) sur la tension (
cos
AR)
0
le courant est en avant (ou en avance) sur la tension (
cos
AV)
Les notations complexes s'obtiennent en remplaçant les axes Ox' et Oy' respectivement par les axes
des réels et des imaginaires. On note :
0jVV
et
 
j
eIjII
sincos
.
Exercice : Pour un récepteur de
AR8.0cos
, donnez les représentations vectorielles et les notations
complexes de la tension à ses bornes et du courant le traversant. Même question pour un récepteur de
AV8.0cos
.
1.3- propriétés
La somme de deux grandeurs sinusoïdales de pulsation est une grandeur sinusoïdale de même
pulsation. Soient
 
i t I t
1 1 1
2( ) cos 
 
et
 
i t I t
2 2 2
2( ) cos 
 
alors
 
i t i t i t I t( ) ( ) ( ) cos 
1 2 2
 
.
Exercice : Tracez la représentation vectorielle de
i t( )
et donnez les expressions de sa valeur efficace
I
et de son déphasage
.
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