Electricité générale : les fondamentaux

Electrotechnique 1

Les fondamentaux

Michel BENSOAM

Novembre 2009

Université Paul Cézanne

Aix-Marseille III

Faculté des Sciences et

Techniques de St Jérôme

Table des matières

1 Rappels d’électromagnétisme 4

I Aimants et bobines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

I.1 Champ magnétique créé par un courant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

I.2 Champ magnétique créé par différents constituants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

II Forces de Laplace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

II.1 Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

II.2 Enoncé de la loi de LAPLACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

II.3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

III Flux et induction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

III.1 Le flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

III.2 Mise en évidence du phénomène d’induction d’une tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

III.3 Explication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

III.4 Valeur et sens de la tension induite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

III.5 Existence de l’auto - induction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

III.6 Généralisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

III.7 Energie emmagasinée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2 Grandeurs monophasées 11

I Rappels fondamentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

I.1 Régime Continu ( DC ou =) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

I.2 Grandeurs périodiques quelconques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

I.3 Grandeurs sinusoïdales ( ac ou ˜ ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

I.4 Représentation complexe des courant et tension alternatifs sinusoïdaux . . . . . . . . . . . . 12

II Les puissances électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

II.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

II.2 Puissance électrique en régime continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

II.3 Puissance électrique en alternatif sinusoïdal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

II.4 Puissances électriques en régime alternatif non-sinusoïdal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

II.5 Problème du facteur de puissance et compensation de la puissance réactive . . . . . . . . . 19

II.6 Mesure des puissances électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3 Introduction aux grandeurs sinusoïdales triphasées 22

I Définitions et intérêts des grandeurs sinusoïdales triphasées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

I.1 Définitions d’un système triphasé équilibré. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

I.2 Pourquoi des systèmes triphasés ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

II Associations en triangle ou en étoile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

II.1 Association étoile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

II.2 Association triangle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

II.3 Grandeurs de lignes et grandeurs de phases. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

III Cas des systèmes déséquilibrés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

III.1 Les composantes symétriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

III.2 Application à un exemple. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

IV Puissance dans les systèmes triphasés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

IV.1 Rappel sur la puissance dans un système monophasé sinusoïdal. . . . . . . . . . . . . . . . . 29

IV.2 Puissance instantanée dans un système triphasé équilibré. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

IV.3 Mesure de puissance active. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

IV.4 Mesure de la puissance réactive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

V Production de champs tournants. . . . . . . . . . . . . . . .

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