[PDF] Systèmes triphasés Cas d'un système

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Systèmes triphasésI.Alimentation triphas

ée1.Pr

ésentationOn consid

ère une alimentation triphasée équilibrée disposant de quatre bornes : trois phases rep érées par les lettres a, b et c et un neutre repéré par la lettre n.

2.Tensions simples et compos

ées•Les trois tensions prises entre une borne de phase et le neutre va(t), vb(t) et vc(t) sont appel

ées tensions

simples (elles sont parfois not

ées van(t), vbn(t) et vcn(t)).

•Les six tensions d

éfinies entre deux bornes de phase sont appelées tensions composées : uab(t) = va(t) - vb(t)uba(t) = vb(t) - va(t) = uab(t)

ubc(t) = vb(t) - vc(t)ucb(t) = vc(t) - vb(t) = ubc(t) uca(t) = vc(t) - va(t)uac(t) = va(t) - vc(t) = uca(t)

3.Cas d'un syst

ème triphasé équilibré direct de tensiona.D

éfinitions•É

quilibré : les trois tensions ont même fréquence, même valeur efficace et sont déphasées de 120°.•Direct : vb(t) est en retard de 120

° sur va(t) et vc(t) est en retard de 120° sur vb(t) (donc de 240° sur va(t)). b.Tensions simples Les équations des valeurs instantanées sont données cidessous : vat=V2sint

3

3V est la valeur efficace des tensions simples, V

2 est leur valeur maximale. w est la pulsation (en rad/s).

Le graphe cicontre repr

ésente les courbes des

trois tensions simples formant un syst

ème

triphas é équilibré direct.Mesurer la valeur efficace des tensions.

La valeur maximale est proche de 325 V donc

la valeur efficace des tensions simples est de

230 V.

Indiquer la courbe correspondant

à va(t), celle

correspondant

à vb(t) et celle correspondant à

vc(t). D'apr ès les équations précédentes, va(t) passe par z éro en croissant à l'instant initial, vb(t) est en retard de 120

° sur va(t) et vc(t) est en retard

de 120

° sur vb(t).

Corrig

é systèmes triphasés1 sur 22TS1 ET 20112012va(t) vb(t)vc(t)

T/2 soit 180

Placer les vecteurs Va, Vb et Vc associés à va(t), vb(t) et vc(t) sur un diagramme de Fresnel Échelle : 1 cm représente 50 V).Le diagramme cicontre est une repr

ésentation possible : l'ordre des phases et

les d éphasages doivent être respectés, les phases à l'origine peuvent être quelconques.Tracer le vecteur associ

é à va(t) + vb(t) + vc(t).

Le vecteur somme est nul, la somme des

valeurs instantan

ées est nulle.Un observateur plac

é devant

le diagramme voit passer successivement Va, Vb puis Vc. c.Tensions compos

éesOn

étudie les tensions composées issues de la même alimentation que celle de la partie pr écédente.Rappeler la relation entre uab(t), va(t) et vb(t). uab(t) = va(t) - vb(t) (voir cidessus)

Placer le vecteur Uab, associ

é à uab(t), sur le

diagramme de Fresnel : Uab = Va Vb. Tracer la portion de droite allant de la pointe de Va au milieu de Uab (Voir le graphe cicontre). Combien vaut l'angle entre Uab et Va ? Cet angle est

égal à 30°.

Exprimer la longueur de Va en fonction de la moiti de la longueur de Uab et de l'angle entre Uab et Va. On note Va la longueur de Va (OA sur le graphe) et Uab la longueur de Uab (OH correspond

à la moitié de Uab):

cos30=Uab 2

Vacar Va correspond

à l'hypoténuse et

Uab

2 à l'adjacent dans le triangle rectangle.La valeur efficace des tensions simples est not

ée V et la valeur efficace des tensions composées est notée U, d

éduire de ce qui précède que U=3V.

D'apr

ès ce qui précède Vacos30=Uab

2 soit V3

2=U

2 car V = Va et U = Uab et cos30=3

2 et en

simplifiant par deux, on obtient 3V=U.

Exercice 1

Une alimentation triphas

ée équilibrée peut être représentée par l'un des sch

émas équivalents cicontre. La valeur

efficace des tensions ea(t), eb(t) et ec(t) est not

ée E.

R épondre aux questions suivantes pour chaque repr ésentation.1. Exprimer la valeur efficace des tensions simples et compos

ées en fonction de E.

2. Si les tensions compos

ées ont pour valeur efficace 400 V, quelle est la valeur de E ?

3. Si les tensions simples ont pour valeur efficace 230 V,

quelle est la valeur de E ? Sch

éma de gauche1. V=E et

U=E3Sch

éma de droiteCorrig

é systèmes triphasés2 sur 22TS1 ET 20112012

2. E = 230 V

3. E = 230 V1. V=E

3 et U=E2. E = 400 V

3. E = 133 V

Exercice 2

Le sch

éma cicontre représente une alimentation triphasée équilibrée.L'indication de V1 correspond

à une tension composée et celle de V2

correspond

à une tension simple, d'où la relation V1=V231. Quelle est l'indication de V1 si V2 indique 400 V ? 693 V

2. Estce coh

érent si V1 indique 230 V alors que V2 indique 133 V ?

Oui, la relation cidessus est v

érifiée.3. Si V2 indique 230 V, quelle est l'indication d'un voltm

ètre branché

entre les bornes b et n ? Le voltm

ètre branché entre b et n indique

230 V car il s'agit d'une tension simple.

4. Quelle est l'indication de V2 si V1 indique 400 V ? 230V

4.Autres syst

èmes équilibrésIl existe deux autre syst

èmes équilibrés :•Syst

ème triphasé équilibré inverse (ou indirect) : les trois tensions ont même valeur efficace, même

fr

équence et sont déphasées de 120° mais l'ordre des phases est inversé par rapport au système direct. vb(t)

est en retard de 240 ° sur va(t) et vc(t) est en retard de 120° sur va(t). •Syst

ème équilibré homopolaire : les trois tensions ont même valeur efficace, même fréquence et même

phase

à l'origine (pas de déphasage).Repr

ésenter les diagrammes de Fresnel associés à un système inverse et un système homopolaire (les valeurs

efficaces sont

égales à 230 V).Syst

ème inverse : un observateur " voit passer » successivement Va puis Vc et enfin Vb.Système homopolaire : les trois vecteurs représentant les tensions sont confondus.

Exercice 3

Pour de nombreuses applications, il est n

écessaire de déterminer l'ordre de succession des phases d'un syst ème de tension triphasées. Cet exercice illustre un principe utilisé.On consid ère le montage de la page suivante : R = 6,8 kW et C = 470 nF, les tensions simples forment un syst ème triphasé équilibré de valeur efficace 230 V et de fréquence f = 50 Hz.

1.a. Le condensateur est d

ébranché, exprimer I en fonction de R, Va et Vb.

Corrig

é systèmes triphasés3 sur 22TS1 ET 20112012 b. La résistance est débranchée, exprimer I en fonction de C, f, Va et Vc. c. D éduire des résultats précédents la relation donnant I en fonction de R, C, f, Va, Vb et Vc.

2. Les tensions Va, Vb et Vc forment un syst

ème direct.a. Repr

ésenter sur un diagramme de Fresnel Va, Vb, Vc et I. b. En d éduire l'indication de l'ampèremètre correspondant à cette situation.

3. Les tensions Va, Vb et Vc forment un syst

ème inverse.a. Repr

ésenter sur un diagramme de Fresnel Va, Vb, Vc et I. b. En d éduire l'indication de l'ampèremètre correspondant à cette situation.Corrig

1.a. Le sch

éma correspondant est représenté cicontre. Il n'y a pas de courant circulant dans le condensateur ; la tension aux bornes de R est U12. R UI12

1=b. De la m

ême manière lorsque v2(t) est remplacé par un circuit ouvert, on obtient : I1=U13jC2 f

πc. Si les trois g

énérateurs sont en service, on obtient : fjCUR

UIp+=213

12 1 A v1(t) v2(t) i1(t) R C2.a V1 V2V3 wU12 U12

RU13jCw

I1

U313.a

V1 V2 V3 wU12 U12 R

U13jCw

I1 U31 ==6800 40012
R

U58,8 mA et C.2pf.U13 = 470.109.100.p.400 = 59 mA

2.b. L'angle entre la direction de U12 et I1 vaut 15

I1 = 2.59.cos(15) = 114 mA3.b. L'angle entre la direction de U12 et I1 vaut 75° :

I1 = 2.59.cos(75) = 30 mA

II.Charges triphas

ées1.Pr

ésentationUne charge triphas

ée est constituée de trois dipôles ou éléments, elle est accessible par six bornes. Si les trois

léments sont identiques la charge est dite équilibrée.Corrig é systèmes triphasés4 sur 22TS1 ET 20112012

2.Couplages

Une charge triphasée peut être couplée en étoile (sch éma de gauche) ou en triangle (à droite). Le couplage est d

éfini à la construction ou est

modifiable par l'utilisateur.

Avec un couplage

étoile, le neutre de l'alimentation

(s'il existe) peut

être relié au point étoile de la

charge. Cette liaison est impossible dans le cas d'un couplage triangle. •Une charge triphas

ée couplée en étoile est reliée à

une alimentation triphas

ée imposant des tensions

simples formant un syst

ème triphasé équilibré

direct de valeur efficace 230 V. Repr

ésenter le

sch éma de câblage. Quelle est la valeur efficace de la tension aux bornes d'un élément de la charge ?La tension aux bornes d'un

élément de la charge est

gale à 230 V.•Une charge triphas

ée couplée en triangle est reliée

une alimentation triphasée imposant des tensions simples formant un syst

ème triphasé équilibré

direct de valeur efficace 230 V. Repr

ésenter le

sch éma de câblage. Quelle est la valeur efficace de la tension aux bornes d'un

élément de la charge ?

La tension aux bornes d'un

élément de la charge est

gale à 400 V.Exercice 4

On consid

ère le montage représenté cicontre :

L'indication de V1 correspond

à une tension composée et

celle de V2 correspond

à une tension simple, d'où la

relation V1=V231. Quelle est la valeur efficace des tensions aux bornes des léments de la charge si V1 indique 400 V ? Un élément de la charge est soumis

à une tension composée donc 400 V

en valeur efficace.quotesdbs_dbs4.pdfusesText_8

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