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Télécharger PDFIntroduction aux Circuits Triphasés
Presque toute la production de l'énergie électrique et la plupart de la puissance dans le monde sont transmises sous forme de circuits alternatifs triphasés. Un système triphasé est généralement constitué de trois générateurs, lignes de transmission et charges. Il offre deux avantages majeurs par rapport au système monophasé :
Avantages des Systèmes Triphasés
1. Plus de puissance par kilogramme de métal dans les systèmes triphasés.
2. La puissance d'alimentation fournie à une charge triphasée est constante, contrairement au système monophasé où elle est variable.
3. Nécessité d'un champ tournant pour certaines charges, comme les moteurs.
Caractéristiques des Circuits Triphasés
Un circuit triphasé est alimenté par trois sources déphasées entre elles de 120°. Ces sources sont symétriques, c'est-à-dire que les trois tensions ont la même amplitude et la même valeur efficace. Une charge équilibrée est composée de trois charges monophasées raccordées à la source triphasée, consommant les mêmes puissances active et réactive.
Génération des Tensions Triphasées
Un générateur triphasé est composé de trois générateurs monophasés déphasés de 120°. Leurs tensions sont exprimées comme suit :
vt(A) = Vm sin(ωt)
vt(B) = Vm sin(ωt - 120°)
vt(C) = Vm sin(ωt - 240°)
Types de Systèmes Triphasés
Système Direct
Les tensions simples sont déphasées de 120° et suivent l'ordre ABC.
Système Inverse
Les tensions simples sont déphasées de 120° mais suivent l'ordre ACB.
Systèmes Homopolaires
Les tensions simples sont déphasées de 120° mais peuvent être générées par des combinaisons spécifiques de circuits monophasés.
Tensions Simples et Tensions de Ligne
Dans un système triphasé, les tensions simples sont les tensions entre chaque phase et le neutre. Les tensions de ligne sont les tensions entre deux phases.
Pour un système direct :
UAB = UAN - UBN
UBC = UBN - UCN
UCA = UCN - UAN
Les tensions de ligne ont une amplitude √3 fois supérieure aux tensions simples et sont déphasées de 30°.
Courants de Ligne et de Phase
Les courants de ligne sont les courants circulant dans les conducteurs de phase. Dans un système triphasé symétrique avec une charge équilibrée, les courants de ligne sont égaux aux courants de phase.
Pour une connexion en étoile :
Les courants de phase sont identiques aux courants de ligne.
Pour une connexion en triangle :
Les courants de phase sont déphasés de 30° par rapport aux courants de ligne.
Puissance en Régime Triphasé
Charge Équilibrée
La puissance instantanée dans un système triphasé équilibré est constante et égale à la puissance active. Elle est donnée par :
P = 3 × Uph × Iph × cos(φ)
où Uph et Iph sont les valeurs efficaces des tensions et des courants de phase, et φ est l'angle de déphasage.
Puissance Réactive et Apparente
La puissance réactive est donnée par :
Q = 3 × Uph × Iph × sin(φ)
La puissance apparente est donnée par :
S = 3 × Uph × Iph
Facteur de Puissance
Le facteur de puissance (FP) est défini comme le cosinus de l'angle de déphasage φ entre la tension et le courant. Il indique l'efficacité de la puissance apparente utilisée.
FP = cos(φ) = P / S
Correction du Facteur de Puissance
Un faible facteur de puissance entraîne une augmentation des pertes par effet Joule dans les lignes de transport. La correction du facteur de puissance est nécessaire pour optimiser les performances du système.
Mesures de Puissances en Triphasé
Méthode des Trois Wattmètres
Pour mesurer la puissance totale dans un système triphasé, il est nécessaire d'utiliser trois wattmètres, un par phase.
Méthode des Deux Wattmètres
Cette méthode utilise deux wattmètres et est valable pour les systèmes équilibrés ou déséquilibrés sans neutre. La puissance totale est donnée par :
Ptotale = W1 + W2
La puissance réactive est donnée par :
Qtotale = √3 (W1 - W2)
FAQ
Quels sont les avantages principaux des systèmes triphasés ?
Les systèmes triphasés offrent une transmission de puissance plus efficace, une puissance constante et la possibilité de créer un champ tournant pour certaines charges.
Comment se calculent les tensions de ligne dans un système triphasé ?
Les tensions de ligne sont calculées en soustrayant les tensions simples entre deux phases. Leur amplitude est √3 fois supérieure aux tensions simples et elles sont déphasées de 30°.
Pourquoi corrige-t-on le facteur de puissance ?
La correction du facteur de puissance réduit les pertes par effet Joule dans les lignes de transport et améliore l'efficacité énergétique du système.