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Tri Le réseau triphasé


BEPBAC PRO S0.2 : Circuits parcourus par un courant alternatif sinusoïdal triphasé.

    • Triphasé : tension simple (V), tension composée (U).


Sommaire :
1. Présentation d'un réseau triphasé
2. Tension simple
3. Tension composée


Tri 1. Présentation d'un réseau triphasé :

Production transport et distribution de l'énergie électrique par ERDF

De la production, en passant par le transport et en se terminant par la distribution, l'énergie électrique est acheminée par un réseau triphasé.

Un réseau triphasé en Basse Tension (BT) est composé de 3 conducteurs qui sont les Phases.

Un réseau tétraphasé est composé de 4 conducteurs qui sont les 3 Phases et un Neutre.

On préfère transporter l’énergie à l’aide de réseaux triphasés car :
      • Un alternateur triphasé a un meilleur rendement qu’un alternateur monophasé.
      • A puissance transportée égale, une ligne triphasée est plus économique qu’une ligne monophasée.
      • Le moteur asynchrone triphasé est de par sa conception, le plus économique et le plus robuste des moteurs.
Le réseau triphasé est composé de 3 phases et le réseau tétraphasé de 3 phases et un Neutre

Dans un réseau tétraphasé on rencontre 2 types de tensions : les tensions simples et les tensions composées.

Un réseau triphasé est composé de 3 conducteurs de phase (L ou Ph), d'un conducteur de neutre (N) et un conducteur de terre (PE).
L'animation ci-dessous permet de mesurer les différentes tensions présentes sur un réseau triphasé 3P+N+PE.
Pensez à allumer le multimètre et à le placer sur le calibre adapté pour la mesure d'une tensions triphasé (400V).
Mesure des tensions triphasés à l'aide d'un voltmètre sur un prise triphasé P17



On observe que les tensions efficaces d'une alimentation triphasé sont donc :

Tableau réponse des mesures sur la prise triphasé entre phase neutre et PE (terre)



Tri 2. Tension simple :

            2.1 Mesures :

Une tension est dite simple lorsque l'on mesure la différence de potentiel entre une Phase et un Neutre.

La tension se repère avec la lettre V suivi d'un indice numérique correspondant à la phase mesurée et elle s'exprime en Volt.

Un réseau tétraphasé est donc composé de 3 tensions simples :

    • V1 : tension simple entre la Phase 1 et le Neutre

    • V2 : tension simple entre la Phase 2 et le Neutre

    • V2 : tension simple entre la Phase 3 et le Neutre

Tension simples dans un réseau tétraphasé

Les 3 tensions efficaces sont égales à 230V et les valeurs maximales sont égales à :

Valeurs des tensions simples réseau triphasé



            2.2 Formes d'ondes (allures des sinusoïdes) :

Les tensions que produisent par les centrales sont sinusoïdales alternatives et ont une fréquence de 50hz, c'est à dire que la forme du signal se répète 50 fois dans 1 seconde.

Chaque signal a une période de T = 120ms.

Les 3 tensions simples sont notées : v1(t) pour la Phase 1, v2(t) pour la Phase 2 et v3(t) pour la Phase 3.
forme d'ondes des tensions simples triphasés


Les 3 tensions simples sont déphasées l'une par rapport à l'autre de 120° ou déphasage entre les tensions simples en radians 2π/3rad, elles ont la même valeur efficace 230 V, la même valeur maximale 230√2 V, même fréquence 50 Hz, même période 20 ms.




            2.3 Représentations vectorielles (Vecteurs de Fresnel) :

Pour avoir un système triphasé dit équilibré il faut que l'ordre des phases soit le suivant L1, L2 et L3, les 3 tensions simples doivent être déphasées de 120° dans l'ordre vecteur V1, vecteur V2, vecteur V3.

La tension de la phase 1 vecteur V1 est prise comme origine des phases (pas de déphasage Phi= 0°).

Vecteurs des tensions simples triphasés


Sur l'animation ci-dessous déplacer les vecteurs pour observer les déplacements des sinusoïdes.
Formes d'ondes et Vecteurs des tensions simples triphasés



            Ordre des Phases :

L'ordre des phases est déterminé en regardant à quel moment chacune passe à 0.

Il existe l'ordre direct et l'ordre inverse.

Ordre des phases

      • Ordre direct : les tensions apparaissent dans l'ordre L1, L2 et L3.

      • Ordre inverse : les tensions apparaissent dans l'ordre L1, L3 et L2.


L'ordre des phases permet de déterminer le sens de rotation d'un moteur asynchrone, il faut donc y faire attention lors de la mise en service d'un équipement disposant d'un moteur asynchrone (risque de destruction sur un système de pompage).


            2.4 Équations des tensions simples :

      • Système direct : les tensions apparaissent dans l'ordre L1, L2 et L3.
équations des tensions simples ordre direct réseau triphasé



      •Système inverse : les tensions apparaissent dans l'ordre L1, L3 et L2.
équations des tensions simples ordre indirect réseau triphasé

sinusoïdes interactives des tensions simples



La somme vectorielle des tensions simples ou la sommes des valeurs instantanées des tensions simples sont égales à 0V.

  •   somme valeurs instantanées tensions simples   ou  somme vectorielles tensions simples

Sur l'animation ci-dessous effectuer la somme vectorielle des tensions simples équilibrées et constatées qu'elle vaut 0V en déplaçant les vecteurs sur le point 0V.
Somme vectorielle des tensions simples




Tri 3. Tension composée :

Les tensions simples et les tensions composées sont liées par la formule :
Formule interactive tensions composées et tension simple

            3.1 Mesures :

Une tension est dite composée lorsque l'on mesure la différence de potentiel entre deux Phases.

La tension se repère avec la lettre U suivi d'un indice numérique correspondant aux phases mesurées et elle s'exprime en Volt.

Les réseaux triphasé et tétraphasé sont composés de 3 tensions composées :

    • U12 : tension composée entre la Phase 1 et la Phase 2

    • U23 : tension composée entre la Phase 2 et la Phase 3

    • U31 : tension composée entre la Phase 3 et la Phase 1

Tension composées dans un réseau triphasé


            3.2 Équations des tensions composées :

Chaque tension composée est la différence (soustraction) de deux tensions simples :
Soustraction de tensions simples



            3.3 Formes d'ondes (allures des sinusoïdes) :

Les tensions composées sont sinusoïdales, pour un réseau triphasé équilibré, elles devront avoir la même valeur maximale, la même valeur efficace et la même fréquence.
Les tensions sont déphasées de 120° ou 2π/3 les unes par rapport aux autres.




            3.4 Représentations vectorielles (Vecteurs de Fresnel) :

Les tensions composéesvecteur U12, vecteur U23, vecteur U31, sont la différences de deux tensions simples, réaliser la construction vectorielle sur le diagramme ci-dessous Solution.
Représentation de Fresnel des tensions composées




Mots clés : Triphasé, 3 phases, 3 fils, tétraphasé, 3 phases + Neutre, sinusoïdal, sinusoïdal,
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