genie electrique de puissance

GENIE ELECTRIQUE DE PUISSANCE
index
MODULE D’ALIMENTATION TRIPHASE VARIABLE
DL 1013T1
MODULE D’ALIMENTATION EN CC VARIABLE
DL 1013T2
MODELE DE LIGNE
DL 7901TT
TRANSFORMATEUR TRIPHASE
DL 1080TT
CHARGE RESISTIVE
DL 1017R
CHARGE INDUCTIVE
DL 1017L
CHARGE CAPACITIVE
DL 1017C
MOTEUR EN CC
DL 1023PS
GENERATEUR SYNCHRONE TRIPHASE
DL 1026A
MOTEUR A CAGE D’ECUREUIL
DL 1021
FREIN MAGNETIQUE A POUDRE
DL 1019P
UNITE DE COMMANDE DU FREIN
DL 1054TT
TRANSDUCTEUR OPTIQUE
DL 2031M
CELLULE DE CHARGE
DL 2006E
BASE UNIVERSELLE
DL 1013A
TACHYMETRE ELECTRONIQUE
DL 2025DT
TRANSFORMATEUR
DL 1055TT
MODULE D’ALIMENTATION TRIPHASE
DL 2108TAL‐SW
MODULE D’ALIMENTATION EN CC
DL 2108T01
INTERRUPTEUR DE PUISSANCE
DL 2108T02
DOUBLE BARRE AVEC 2 SECTIONNEURS
DL 2108T02/2
DOUBLE BARRE AVEC 4 SECTIONNEURS
DL 2108T02/4
CONDENSATEUR DE LIGNE
DL 2108T03
BOBINE DE PETERSEN
DL 2108T04
CHARGE CT
DL 2108T10
CHARGE VT
DL 2108T11
RELAIS TEMPORISE DE SOUS/SUR TENSION
DL 2108T12
RELAIS DE SURINTENSITE ET DE DEFAUT A LA TERRE
DL 2108T13
RELAIS DE SURINTENSITE A TEMPS DEFINI
DL 2108T14
RELAIS COMBINE DE SURINTENSITE ET DEFAUT A LA TERRE
DL 2108T15
RELAIS DIRECTIONNEL
DL 2108T16
CHARGE L/C
DL 2108T17
RELAIS TRIPHASE MULTIFONCTION DE SOUS/SUR TENSION
DL 2108T18
CONTROLEUR DE L’ENERGIE REACTIVE
DL 2108T19
BATTERIE DE CONDENSATEURS COMMUTABLES
DL 2108T20
AMPEREMETRE A BOBINE MOBILE
DL 2109T1A
AMPEREMETRE A BOBINE MOBILE
DL 2109T2A5
AMPEREMETRE A FER MOBILE
DL 2109T5A
VOLTMETRE A FER MOBILE
DL 2109T1PV
VOLTMETRE A FER MOBILE
DL 2109T3PV
INDICATEUR DE SYNCHRONISATION
DL 2109T1T
INDICATEUR DE LA SEQUENCE DE PHASE
DL 2109T2T
DOUBLE FREQUENCEMETRE
DL 2109T16/2
DOUBLE VOLTMETRE
DL 2109T17/2
TRANSFORMATEUR DE COURANT MONOPHASE
DL 2109T21
TRANSFORMATEUR DE COURANT TRIPHASE
DL 2109T22
TRANSFORMATEUR DE TENSION MONOPHASEE
DL 2109T23
TRANSFORMATEUR DE TENSION TRIPHASEE
DL 2109T24
TRANSFORMATEUR ADDITIONNEUR DE COURANT
DL 2109T25
WATTMETRE
DL 2109T26
INDICATEUR DU FACTEUR DE PUISSANCE
DL 2109T27
COMPTEUR D’ENERGIE TRIPHASEE
DL 2109T29
SYNCHRONOSCOPE
DL 2109T32
COMPTEUR TRIPHASE D’ENERGIE ACTIVE ET REACTIVE
DL 2109T34
AMPEREMETRE A BOBINE MOBILE
DL 2109T1AB
VOLTMETRE A BOBINE MOBILE
DL 2109T2VB
CHRONOMETRE
DL CRON
TESTER ACOUSTIQUE DE CONTINUITE
DL BUZ
CABLES DE RACCORDEMENT
DL 1155GTU
BANC DE TRAVAIL
DL 1001-1
CADRE
DL 2100-3M
ARMOIRE
DL 2100TA
TRANSFORMATEUR TRIPHASE
DL 2100ATT

GENIE ELECTRIQUE DE PUISSANCE
T
I
In nt tr ro od du uc ct ti io on n
Ce simulateur a été conçu pour fournir aux étudiants une connaissance complète des Installations
Electriques. Il est composé d’une série de modules pour la simulation des différents sous-systèmes qui
composent un système électrique complet, depuis la génération de l’énergie jusqu’à son utilisation.
Les composants à haute tension ont été revus à la baisse pour des raisons évidentes: une ligne de
transmission d’énergie réelle de 380 kV est représentée par une ligne de 380 V dans le laboratoire.
Cependant, le même équipement industriel à basse tension qui est normalement employé dans les
systèmes réels est utilisé dans ce laboratoire.
Le simulateur peut être subdivisé en quatre principales parties d’étude:
 Génération de l’Energie
 Transmission et Distribution de l’Energie
 Techniques de Protection
 Utilisation de l’Energie
Dans la section Génération de l’Energie on étudie un alternateur bipolaire. Un moteur courant continu à
excitation dérivée est employé comme moteur principal.
Pour déterminer certaines caractéristiques de la machine synchrone, on reproduit la soi-disant situation de
fonctionnement isolé.
Celui-ci est un mode de fonctionnement dans lequel le générateur alimente un seul abonné.
Par la suite, on assemble différents circuits de synchronisation et on étudie la réaction de la machine dans
un système à tension-constante et à fréquence-constante.
Dans cette situation, la tension et la fréquence sont prédéterminées par le système et ont des valeurs
constantes.
Dans la section Transmission et Distribution de l’Energie on analyse un transformateur à trois
enroulements.
Un modèle d’une ligne aérienne à haute tension est, donc, utilisé pour étudier les caractéristiques à
différentes conditions de charge.
Les configurations du circuit sont réalisées de façon à permettre la démonstration de différentes
connexions du neutre dans le système de réseau triphasé. On simule, également, des court-circuit
asymétriques et on analyse la composition réactive de l’énergie.
Dans la section Techniques de Protection on étudie les transformateurs de mesure qui sont employés pour
réduire les valeurs du courant et de la tension de sorte à pouvoir les mesurer de façon sûre et économique.
Ensuite, on analyse les procédés les plus employés dans la technologie de protection et on étudie les relais
les plus employés (relais de sous/sur tension, relais de surintensité à temps défini et inverse, relais de
défaut de mise à la terre, etc.).
Enfin, on analyse le contrôle de la surtension, sous-tension et de défaut de mise à la terre et la protection
contre le court-circuit des lignes à haute tension.
Dans la section Emploi de l’Energie on traite des problèmes qui se réfèrent à la compensation de l’énergie
réactive et les méthodes ainsi que les appareillages relatifs à la mesure de l’énergie électrique en courant
alternatif et dans les réseaux triphasés: les compteurs à induction de l’énergie active et réactive et les
compteurs de demande maximum.

GENIE ELECTRIQUE DE PUISSANCE
G
Gé én né ér ra at ti io on n d de e l l’ ’E En ne er rg gi ie e
Dans le secteur de l’alimentation électrique le courant
triphasé est apparu comme la forme la plus simple
d’énergie, tant en termes de transmission que
d’universalité d’application. En fait, le courant triphasé
peut être transmis à un niveau de tension convenable
pour la distance, en outre il est idéal pour être utilisé par
les abonnés.
Le problème majeur est que l’énergie électrique ne
peut pas être emmagasinée en grandes quantités,
et, par conséquent, elle doit être produite au même
moment où l’abonné en a besoin.
L’énergie électrique est produite presque
exclusivement au moyen de machines synchrones à
haute puissance, ou alternateurs, dont la
conception de construction dépend du type de
moteur principal (normalement à vapeur, gaz ou
eau). Donc, si on suppose que le générateur
synchrone soit connecté en parallèle avec un
système à tension-constante et à fréquence-
constante, sa vitesse doit être nominale, tandis que
la tension d’excitation doit être augmentée de zéro
jusqu’à ce que la tension de stator rejoigne le
même niveau du réseau.
Cela est possible seulement quand la relation de
phase et la séquence des deux tensions sont en
accord. Ce procédé, très connu, est appelé
synchronisation.
Dans cette section un alternateur bipolaire est
étudie. Un moteur en courant continu avec
excitation dérivée est utilisé comme moteur
principal.
Pour déterminer ses caractéristiques, la machine
synchrone est actionnée en fonctionnement soi-
disant isolé. Dans ce cas de configuration, le
générateur fournit de l’énergie à un abonné unique.
Le générateur prédétermine l’amplitude de la
tension et celle de la fréquence.
Dans la seconde partie des expériences, on monte
différents circuits de synchronisation et on étudie la
réponse de la machine dans un système à
fréquence-constante et à tension-constante. Ici, la
tension et la fréquence sont prédéterminées par le
système et ont des valeurs constantes.
Alternateur et opération de parallèle - GTU101.1
Module d’alimentation en CC variable DL 1013T2 1
Charge résistive DL 1017R 1
Charge inductive DL 1017L 1
Charge capacitive DL 1017C 1
Moteur en CC DL 1023PS 1
Générateur synchrone triphasé DL 1026A 1
Transducteur optique DL 2031M 1
Base Universelle DL 1013A 1
Tachymètre électronique DL 2025DT 1
Transformateur pour expériences DL 1055TT 1
Module d’alimentation triphasé DL 2108TAL-SW 1
Module d’alimentation en CC variable DL 2108T01 1
Interrupteur de puissance DL 2108T02 1
Ampèrem. à fer mobile [phone]mA) DL 2109T1A 2
Ampèrem. à fer mobile (1.25-2.5A) DL 2109T2A5 2
Voltmètre à fer mobile (600V ) DL 2109T1PV 1
Indicateur de synchronisation DL 2109T1T 1
Indicateur de séquence de phase DL 2109T2T 1
Fréquencemètre double DL 2109T16/2 1
Voltmètre double (250-500V ) DL 2109T17/2 1
Wattmètre DL 2109T26 1
Compteur du facteur de puissance DL 2109T27 1
Synchronoscope DL 2109T32 1
Ampèrem. à bobine mobile [phone]mA) DL 2109T1AB 1
Voltmètre à bobine mobile (15-30V ) DL 2109T2VB 1
Câble de raccordement DL 1155GTU 1
Accessoire: Table DL 1001-1 1
Accessoire: Cadre DL 2100-3M 2
Accessoire: Armoire DL 2100TA 1
Pour les pays où la tension de réseau est différente de 380V:
Transformateur triphasé DL 2100ATT 1
Expériences
• détermination de la résistance effective des enroulements de stator et
d’excitation de l’alternateur
• détermination des pertes mécanique et en fer de l’alternateur
• relevé de la courbe à vide à différentes vitesses
• détermination des pertes ohmique et des pertes de l’alternateur
• relevé de la courbe de court-circuit à différentes vitesses
• calcul de la réactance synchrone
• relevé de la réponse de l’alternateur fonctionnant avec excitation et
vitesse constantes sous différents types de charge
• relevé des caractéristiques de réglage à différents facteurs de puissance
• détermination du rendement conventionnel de l’alternateur en
employant les résultats des essais à vide et en court-circuit
• familiarisation avec les différents circuits à lampes employés pour
connecter un alternateur
• en parallèle à un système à tension-constante et à fréquence-constante
• parallèle en employant un synchronoscope
• réponse de l’alternateur du système à tension-constante et à fréquence-
constante
• relevé des V-courbes (courbe de Mordey) du moteur synchrone

GENIE ELECTRIQUE DE PUISSANCE
T
Tr ra an ns sm mi is ss si io on n e et t D Di is st tr ri ib bu ut ti io on n d de e l l’ ’E En ne er rg gi ie e
Un avantage significatif de la technologie triphasée en
courant alternatif sur la technologie en courant continu
est que l’énergie électrique peut être engendrée
économiquement en grandes centrales, transportée sur
de longues distances à haute tension avec peu de perte
d’énergie et finalement rendue disponible aux abonnés
selon leur besoins.
Ceci est possible au seul moyen des transformateurs. Ils
transforment et adaptent la tension du générateur à celle
des systèmes à tension élevée et très élevée, pour
échange d’énergie entre réseaux, pour réduire la tension
jusqu’au niveau moyen de tension et pour alimenter les
réseaux à basse tension.
Dans ce laboratoire on étudie un transformateur à trois
enroulements, composés de trois pôles individuels avec
différentes possibilités de connexion sur le côté primaire
et tension secondaire variable. Le troisième enroulement
(enroulement tertiaire) est conçu comme enroulement
stabilisateur delta, nécessaire en présence de charges
asymétriques.
Les lignes aériennes sont principalement utilisées pour
transmettre l’énergie électrique à partir des centrales
jusqu’aux consommateurs finaux. Toutefois, dans les
zones densément peuplées, l’énergie ne peut pas être
fournie que par l’intermédiaire de câbles.
Le terme générique « ligne » signifie à la fois lignes
aériennes et câbles.
Aujourd’hui, l’alimentation publique en énergie se fait
presque sans exceptions au moyen de courant triphasé à
de 50 ou 60 Hz selon le pays. En raison du déphasage des
trois courants dans un système triphasé, qui crée un
champ magnétique, son utilisation par l’abonné est
idéale. En outre, les systèmes triphasé fournissent à
l’abonné deux différents niveaux de tension qui lui
permettent une installation économique de son
appareillage.
Dans ce laboratoire on emploie un modèle triphasé d’une
ligne aérienne de transmission d’énergie longue de 360
km, avec une tension de 380 kV et un courant de 1000 A,
le facteur d’échelle étant de 1 pour 1000.
Les caractéristiques de la ligne sont étudiées sous
différentes conditions de charge. Les configurations du
circuit sont donc réalisées pour la démonstration de
différentes connexions du neutre dans les systèmes de
réseau triphasé. On simule aussi des courts-circuits
asymétriques. On aborde, enfin, les problèmes qui
concernent la compensation de l’énergie réactive.
Les réseaux de transmission demandent une multitude de
lignes et de transformateurs ainsi que l’appareillages de
connexion correspondant et les sous-stations.
A cause de la grande importance de l’énergie électrique,
une attention particulière est requise pour garantir le
fonctionnement des dispositifs de transmission.
Différents niveaux de tension sont utilisés pour la
transmission de l’énergie; les niveaux sont déterminés en
considérations de la quantité d’énergie et la distance; plus
les tensions de transmission sont hautes, moins les courants
et les pertes de transmission sont élevés. Toutefois, on doit
pas perdre de vu que les coûts d’exploitation du réseau
augmentent avec l’augmentation de la tension.
Plusieurs calculs doivent être effectués pour déterminer la
configuration optimale du réseau. Dans ce laboratoire on
analyse les circuits de base des études d’ingénieur de
l’énergie, les connexions en série et en parallèle des
appareillages (lignes, transformateurs) ainsi que les circuits
de conversion des connexions à triangle aux connexions à
étoile et vice-versa. Enfin, on étudie aussi les barres, les
sectionneurs, les interrupteurs du circuit de puissance, les
transformateurs de tension et de courant, ceux-ci sont, en
fait, parmi les composants les plus importants d’une station
de commutation.
Transformateur triphasé - GTU102.1
• détermination du groupe vecteur du transformateur
triphasé
• détermination du rapport de transformation de la tension
du transformateur fonctionnant à vide
• détermination du rapport de transformation du courant
du transformateur fonctionnant en court-circuit
• détermination des grandeurs du circuit équivalent basées
sur l’énergie active et réactive absorbées
• mesure de l’effet du type et quantité de charge sur la
prestation de la tension secondaire
• détermination du rendement du transformateur
• étude de l’impédance zéro du transformateur triphasé
avec différents modes de connexion
• examen de la capacité de charge du côté secondaire en
employant une charge monophasée avec différents
moyens de connexion sur le côté primaire
• détermination de l’influence de l’enroulement de
stabilisation à triangle
• détermination de la possibilité d’employer un
transformateur triphasé comme autotransformateur

GENIE ELECTRIQUE DE PUISSANCE
Modèle de ligne aérienne - GTU102.2
• mesure des tensions dans le fonctionnement à vide
• idée de capacité de fonctionnement
• modèle de ligne avec capacité de fonctionnement
augmentée
• mesure du courant et relation de la tension d’une
ligne aérienne en fonctionnement de charge adaptée;
interprétation des termes: impédance de l’onde
caractéristique, fonctionnement en retard et en
avance, rendement et pertes de transmission
• mesure et interprétation des rapports de courant et
de tension d’une ligne de transmission pendant un
court-circuit triphasé
• mesure et interprétation des rapports de courant et
de tension d’une ligne de transmission avec charges
mélangées ohmique-inductives et charges purement
inductives
• étude de performance d’une ligne de transmission
avec connexion isolée du neutre dans le cas d’une
panne due au défaut de mise à la terre
• mesure du courant de défaut de mise à la terre et
l’augmentation de tension dans les phases avec la
panne
• détermination de l’inductance d’un neutralisateur de
défaut de mise à la terre pour le modèle de ligne
aérienne
• étude de performance d’une ligne de transmission
avec une panne et comparaison des valeurs de
courant avec cellules qu’on a déterminé pendant le
défaut de mise à la terre avec système isolé du neutre
• mesure des courants de panne de courts-circuits
asymétriques et comparaison des résultats avec ceux
pour une panne triphasée
• étude sur l’effet de la compensation parallèle sur la
stabilité de tension à la charge et les pertes de
transmission de la ligne
• étude de l’effet de la compensation série sur la stabilité
de tension à la charge
• emploi des techniques de mesure pour déterminer
l’impédance de la séquence à phase zéro du modèle de
ligne aérienne et comparaison de ce valeur avec le
théorique
Connexion en série et en parallèle de lignes HV -
GTU102.3
• mesure de la distribution de la tension dans la connexion en
série de deux lignes sans capacité de fonctionnement.
• mesure de la distribution de la tension dans la connexion en
série de deux lignes avec capacité de fonctionnement
• mesure de la distribution de la tension dans la connexion en
parallèle de deux lignes sans capacité de fonctionnement
• mesure de la distribution de la tension dans la connexion en
parallèle de deux lignes avec capacité de fonctionnement
Système de barres - GTU102.4
• fonctionnement d’une station de commutation avec deux
barres et tensions différentes
• barres de transfert avec interruption de l’alimentation de
l’abonné
• couplage des barres et transfert sans interruption de
l’alimentation de l’abonné
• séquence de commutation pour sélectionneurs et
interrupteurs du circuit de puissance
GTU102.1
GTU102.2
GTU102.3
GTU102.4
TOTAL
Module d’alimentation triphasée variable
DL 1013T1
1
1
1
1
Modèle de ligne
DL 7901TT
1
2
1
2
Transformateur triphasé
DL 1080TT
1
1
1
1
1
Charge résistive
DL 1017R
1
1
1
1
1
Charge inductive
DL 1017L
1
1
1
1
Charge capacitive
DL 1017C
1
1
1
Module d’alimentation triphasée
DL 2108TAL-SW
1
1
1
Interrupteur de puissance
DL 2108T02
1
1
4
4
Double barre avec 2 sélectionneurs
DL 2108T02/2
1
1
Double barre avec 4 sélectionneurs
DL 2108T02/4
1
1
Condensateur de ligne
DL 2108T03
2
2
Bobine de Petersen
DL 2108T04
1
1
Amp. à bobine mobile [phone]mA)
DL 2109T1A
1
1
Ampèremètre à bobine mobile (1.25-2.5A)
DL 2109T2A5
2
3
3
3
3
Voltmètre à fer mobile (600V )
DL 2109T1PV
2
2
2
Voltmètre à fer mobile [phone]V )
DL 2109T3PV
2
3
3
Wattmètre
DL 2109T26
2
1
2
Compteur du facteur de puissance
DL 2109T27
1
1
Câbles de raccordement
DL 1155GTU
1
1
1
1
1
Accessoires: Table
DL 1001-1
1
1
1
1
1
Accessoires: Cadre
DL 2100-3M
2
2
2
2
2
Accessoires: Armoire
DL 2100TA
1
1
1
1
1
Pour les pays où la tension de réseau est différente de 380V:
Transformateur triphasé
DL 2100ATT
1
1
1
1
1