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Auteur Luc Lasne |
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Titre : Electrotechnique Type de document : texte imprimé Auteurs : Luc Lasne, Editeur : Paris : Dunod. Année de publication : 2008 Collection : Sciences Sup Importance : 270 p Présentation : couv.illi.fig.bib.ind Format : 24×17 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-2-10-050720-7 Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre) Index. décimale : 621 Physique appliquée Résumé :
Cet ouvrage est un cours complet d'électrotechnique selon une approche pratique permettant de faire le lien entre notions théoriques et applications industrielles. Le but de ce cours est d'accompagner le lecteur, depuis l'apprentissage des notions de base jusqu'aux notions utilisées dans le domaine professionnel. Le contenu traite des grandeurs alternatives sinusoïdales, des circuits à courants alternatifs triphasés, des systèmes déséquilibrés et des composantes symétriques, du magnétisme et des circuits magnétiques, des transformateurs, des convertisseurs électromécaniques, machines à courant continu, machines synchrones, machines asynchrones, des modèles matriciels, des harmoniques et régimes déformés et enfin des réseaux électriques. Les réseaux électriques font l'objet d'un chapitre proposé sur le site web des éditions Dunod. Chaque chapitre se termine par des exercices destinés à valider les acquis du cours, l'étudiant pourra avec profit utiliser l'ouvrage Exercices et problèmes d'électrotechnique, du même auteur. Ce livre est destiné aux étudiants d'IUT, de Licence, de Master et d'écoles d'ingénieurs…
Note de contenu :
RAPPELS ET GRANDEURS SINUSOÏDALES
Lois de base et conventions des dipôles électriques
Récepteurs électriques linéaires
Régimes continus et variables
Valeurs caractéristiques des grandeurs périodiques quelconques
Le régime sinusoïdal sa représentation complexe
Généralisation du théorème de Thévenin
LES PUISSANCES ELECTRIQUES
Energie et puissance
Généralités sur la notion de puissance en électrotechnique
La puissance active en régime continu
Puissances électriques en régime alternatif sinusoïdal
Puissance apparente complexe, puissances associées aux récepteurs communs rencontrés en électrotechnique
Théorème de Boucherot et triangle des puissances
Facteur de puissance, compensation de la puissance réactive
Puissances électriques en régime périodique non sinusoïdal
Mesure des puissances électriques
Exercices
CIRCUITS A COURANTS ALTERNATIFS TRIPHASES
Introduction
Système de tensions triphasé équilibré direct (TED)
Générateur triphasé et différents couplages des phases
Charges triphasées, équilibre et déséquilibre
Puissance en triphasé
Equivalence des charges
Neutre, neutre fictif et schéma équivalent monophasé
Mesures de puissances en triphasé
Exercices
SYSTEMES TRIPHASES DESEQUILIBRES, RESOLUTIONS MATRICIELLES ET COMPOSANTES SYMETRIQUES
Notion de déséquilibre local et charges à neutre relié
Déséquilibre local sur charge à neutre non relié
Exemple : charge déséquilibrée et rupture de neutre
Problématique générale des déséquilibres
Présentation des composantes symétriques
Constructions graphiques et remarques importantes
Composantes symétriques des grandeurs triphasées
Applications des symétriques
Exercices
MAGNETISME, MATERIAUX ET CIRCUITS MAGNETIQUES
Le magnétisme : le phénomène et ses grandeurs
Classification des matériaux magnétiques ferro-magnétiques
Notions incontournables et théorème d'Ampère
Les circuits magnétiques
Limites de la théorie des C.M
et logiciels de calcul de flux
CIRCUITS MAGNETIQUES EN REGIME ALTERNATIF SINUSOÏDAL
Introduction
Relations importantes en régimes alternatifs
Pertes particularités liée aux matériaux réels
Notions complémentaires
Modèle linéaire d'une bobine à noyau de fer
CIRCUITS MAGNETIQUES A AIMANTS PERMANENTS
Point de fonctionnement d'un aimant permanent inséré dans un circuit magnétique
Critère de choix d'un aimant permanent
Caractéristiques particulières des différents types d'aimants en utilisations classiques
Détermination pratiques des dimensions d'un aimant permanent
ENERGIES, PUISSANCES ET FORCES LIEES AU MAGNETISME, METHODE DES TRAVAUX VIRTUELS
Formules générales des énergies d'un matériau aimanté
Variations d'énergie, puissance et force
Principe de réluctance minimale
Méthode des travaux virtuels
Exercices"
Electrotechnique [texte imprimé] / Luc Lasne, . - Paris : Dunod., 2008 . - 270 p : couv.illi.fig.bib.ind ; 24×17 cm. - (Sciences Sup) .
ISBN : 978-2-10-050720-7
Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre)
Index. décimale : 621 Physique appliquée Résumé :
Cet ouvrage est un cours complet d'électrotechnique selon une approche pratique permettant de faire le lien entre notions théoriques et applications industrielles. Le but de ce cours est d'accompagner le lecteur, depuis l'apprentissage des notions de base jusqu'aux notions utilisées dans le domaine professionnel. Le contenu traite des grandeurs alternatives sinusoïdales, des circuits à courants alternatifs triphasés, des systèmes déséquilibrés et des composantes symétriques, du magnétisme et des circuits magnétiques, des transformateurs, des convertisseurs électromécaniques, machines à courant continu, machines synchrones, machines asynchrones, des modèles matriciels, des harmoniques et régimes déformés et enfin des réseaux électriques. Les réseaux électriques font l'objet d'un chapitre proposé sur le site web des éditions Dunod. Chaque chapitre se termine par des exercices destinés à valider les acquis du cours, l'étudiant pourra avec profit utiliser l'ouvrage Exercices et problèmes d'électrotechnique, du même auteur. Ce livre est destiné aux étudiants d'IUT, de Licence, de Master et d'écoles d'ingénieurs…
Note de contenu :
RAPPELS ET GRANDEURS SINUSOÏDALES
Lois de base et conventions des dipôles électriques
Récepteurs électriques linéaires
Régimes continus et variables
Valeurs caractéristiques des grandeurs périodiques quelconques
Le régime sinusoïdal sa représentation complexe
Généralisation du théorème de Thévenin
LES PUISSANCES ELECTRIQUES
Energie et puissance
Généralités sur la notion de puissance en électrotechnique
La puissance active en régime continu
Puissances électriques en régime alternatif sinusoïdal
Puissance apparente complexe, puissances associées aux récepteurs communs rencontrés en électrotechnique
Théorème de Boucherot et triangle des puissances
Facteur de puissance, compensation de la puissance réactive
Puissances électriques en régime périodique non sinusoïdal
Mesure des puissances électriques
Exercices
CIRCUITS A COURANTS ALTERNATIFS TRIPHASES
Introduction
Système de tensions triphasé équilibré direct (TED)
Générateur triphasé et différents couplages des phases
Charges triphasées, équilibre et déséquilibre
Puissance en triphasé
Equivalence des charges
Neutre, neutre fictif et schéma équivalent monophasé
Mesures de puissances en triphasé
Exercices
SYSTEMES TRIPHASES DESEQUILIBRES, RESOLUTIONS MATRICIELLES ET COMPOSANTES SYMETRIQUES
Notion de déséquilibre local et charges à neutre relié
Déséquilibre local sur charge à neutre non relié
Exemple : charge déséquilibrée et rupture de neutre
Problématique générale des déséquilibres
Présentation des composantes symétriques
Constructions graphiques et remarques importantes
Composantes symétriques des grandeurs triphasées
Applications des symétriques
Exercices
MAGNETISME, MATERIAUX ET CIRCUITS MAGNETIQUES
Le magnétisme : le phénomène et ses grandeurs
Classification des matériaux magnétiques ferro-magnétiques
Notions incontournables et théorème d'Ampère
Les circuits magnétiques
Limites de la théorie des C.M
et logiciels de calcul de flux
CIRCUITS MAGNETIQUES EN REGIME ALTERNATIF SINUSOÏDAL
Introduction
Relations importantes en régimes alternatifs
Pertes particularités liée aux matériaux réels
Notions complémentaires
Modèle linéaire d'une bobine à noyau de fer
CIRCUITS MAGNETIQUES A AIMANTS PERMANENTS
Point de fonctionnement d'un aimant permanent inséré dans un circuit magnétique
Critère de choix d'un aimant permanent
Caractéristiques particulières des différents types d'aimants en utilisations classiques
Détermination pratiques des dimensions d'un aimant permanent
ENERGIES, PUISSANCES ET FORCES LIEES AU MAGNETISME, METHODE DES TRAVAUX VIRTUELS
Formules générales des énergies d'un matériau aimanté
Variations d'énergie, puissance et force
Principe de réluctance minimale
Méthode des travaux virtuels
Exercices"
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Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité 09/147663 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible 09/147660 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Exclu du prêt 09/147661 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible 09/147662 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible 09/147664 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible 09/147665 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible 10/167412 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible 10/167413 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible 10/167414 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible 10/167415 L/621.849 Livre Bibliothèque Science et Technologie indéterminé Disponible
Titre : Electrotechnique et énergie électrique Type de document : texte imprimé Auteurs : Luc Lasne, Editeur : Paris : Dunod Année de publication : 2013 Importance : 317p Présentation : couv.ill.fig.tab.bib.ind Format : 17x24 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-2-10-059892-2 Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre) Index. décimale : 621 Physique appliquée Résumé : "Aujourd'hui à peu près 45 % de l'énergie produite dans le monde l'est sous forme électrique. Cet ouvrage est un cours complet sur l'électricité et l'électrotechnique qui fait le lien entre les notions théoriques et les applications industrielles. Son but est d'accompagner le lecteur depuis l'apprentissage des notions de base jusqu'aux notions utilisées dans le domaine professionnel. Chaque chapitre se termine par des exercices d'application corrigés destinés à valider les acquis.
Cette deuxième édition s'enrichit d'un nouveau chapitre sur les condensateurs.
"
Note de contenu : PRÉFACE v
AVANT-PROPOS xv
REMERCIEMENTS xvi
INTRODUCTION 1
1 Qu’est ce que l’électrotechnique ? ............................... 1
2 Quelle est aujourd’hui la place de l’énergie électrique parmi les autres énergies ? ......................... ....................... 2
3 Quels sont les domaines concernés par l’électrotechnique ? ....... 3
4 Quels sont les programmes universitaires liés à l’ingénierie
électrotechnique ?......................... ...................... 3
5 Comment tester ses connaissances ? ............................. 4
CHAPITRE 1 • RAPPELS ET GRANDEURS SINUSOÏDALES ........................ 5
1.1 Lois de base et conventions des dipôles électriques ............... 5
1.2 Récepteurs électriques linéaires .................................. 6
1.3 Régime continu et régimes variables ............................. 7
1.4 Valeurs caractéristiques des grandeurs périodiques quelconques... 8
1.5 Le régime sinusoïdal et sa représentation complexe (vectorielle) ... 9
1.6 Généralisation du théorème de Thévenin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
CHAPITRE 2 • LES PUISSANCES ÉLECTRIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1 Énergie et puissance ......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 Généralités sur la notion de puissance en électrotechnique . . . . . . . . 22
2.3 La puissance active en régime continu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4 Puissances électriques en régime alternatif sinusoïdal . . . . . . . . . . . . . 23
2.5 Puissance apparente complexe, puissances associées aux récepteurs
communs rencontrés en électrotechnique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.6 Théorème de Boucherot et triangle des puissances. . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.7 Facteur de puissance, compensation de la puissance réactive . . . . . . 28
2.8 Puissances électriques en régime périodique non-sinusoïdal . . . . . . . 30
2.9 Mesure des puissances électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
CHAPITRE 3 • CIRCUITS À COURANTS ALTERNATIFS TRIPHASÉS . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1 Introduction ........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2 Système de tensions triphasé équilibré direct (TED). . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.3 Générateur triphasé et différents couplages des phases . . . . . . . . . . . 40
3.4 Charges triphasées, équilibre et déséquilibre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.5 Puissances en triphasé ....................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.6 Équivalence de charges, transformations « Y/D » . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.7 Neutre, neutre fictif et schéma équivalent monophasé . . . . . . . . . . . . 46
3.8 Mesures de puissances en triphasé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
CHAPITRE 4 • SYSTÈMES TRIPHASÉS DÉSÉQUILIBRÉS, RÉSOLUTIONS MATRICIELLES
ET COMPOSANTES SYMÉTRIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.1 Notion de déséquilibre local et charges à neutre relié . . . . . . . . . . . . . 52
4.2 Déséquilibre local sur charge à neutre non relié . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.3 Exemple : Charge déséquilibrée et rupture de neutre . . . . . . . . . . . . . 57
4.4 Problématique générale des déséquilibres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.5 Présentation des composantes symétriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.6 Constructions graphiques et remarques importantes. . . . . . . . . . . . . . 62
Table des matières ix
4.7 Composantes symétriques des grandeurs triphasées . . . . . . . . . . . . . . 64
4.8 Applications des composantes symétriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
CHAPITRE 5 • MAGNÉTISME, MATÉRIAUX ET CIRCUITS MAGNÉTIQUES . . . . . . . . . . 73
5.1 Le magnétisme : le phénomène et ses grandeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.2 Classification des matériaux magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.3 Les matériaux ferro-magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.4 Notions incontournables et théorème d’Ampère . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.5 Les circuits magnétiques......................... . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.6 Limites de la théorie des C.M. et logiciels de calcul de flux . . . . . . . . 87
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
CHAPITRE 6 • CIRCUITS MAGNÉTIQUES EN RÉGIME ALTERNATIF SINUSOÏDAL . . . . 91
6.1 Introduction ........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.2 Relations importantes en régimes alternatifs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.3 Pertes et particularités liées aux matériaux réels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6.4 Notions complémentaires........................ . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.5 Modèle linéaire d’une bobine à noyau de fer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Exercice .................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
CHAPITRE 7 • CIRCUITS MAGNÉTIQUES À AIMANTS PERMANENTS . . . . . . . . . . . . . . 101
7.1 Point de fonctionnement d’un aimant permanent inséré dans
un circuit magnétique ........................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.2 Critère de choix d’un aimant permanent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.3 Caractéristiques particulières des différents types d’aimants et
utilisations classiques........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.4 Détermination pratique des dimensions d’un aimant permanent. . . 105
Exercice .................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
CHAPITRE 8 • ÉNERGIES, PUISSANCES ET FORCES LIÉES AU MAGNÉTISME,
MÉTHODE DES TRAVAUX VIRTUELS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.1 Formules générales des énergies d’un matériau aimanté . . . . . . . . . . 107
8.2 Variations d’énergie, puissance et force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.3 Principe de réluctance minimale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
8.4 Méthode des travaux virtuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
CHAPITRE 9 • TRANSFORMATEURS ....................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
9.1 Transformateur monophasé idéal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
9.2 Mieux comprendre le transformateur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
9.3 Le transformateur monophasé réel et son modèle . . . . . . . . . . . . . . . . 124
9.4 Grandeurs associées au schéma et chute de tension au secondaire 126
9.5 Notions complémentaires associées au transformateur réel. . . . . . . . 128
9.6 Transformateurs triphasés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
9.7 Impédances associées aux transformateurs et ordres de grandeur . 134
9.8 Transformateurs en parallèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
9.9 Autotransformateurs....................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
CHAPITRE 10 • MATÉRIAUX ISOLANTS ET CONDENSATEURS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.1 Introduction ........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.2 Matériaux isolants......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.3 Approche physique du condensateur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
10.4 Formules courant/tension et énergies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
10.5 Schéma équivalent et comportement en fréquence . . . . . . . . . . . . . . . 150
10.6 Technologies de construction des condensateurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
10.7 Applications classiques du domaine de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
10.8 Supercondensateurs...................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
CHAPITRE 11 • CONVERTISSEURS ÉLECTROMÉCANIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
11.1 Champ d’application et classification. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
11.2 Principes généraux .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
11.3 Les grandes familles de machines électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
11.4 Machines à courant continu (MCC), machines « à collecteur » . . . . 163
11.5 Machines synchrones (MS). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
11.6 Machines asynchrones (MAS) ou « Machines à induction » . . . . . . . 171
11.7 Moteurs « pas à pas »......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
11.8 Nombres de « pôles » des machines électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
11.9 Illustrations .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
CHAPITRE 12 • MACHINES À COURANT CONTINU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
12.1 Principes et relations générales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
12.2 Fonctionnement en régime permanent continu linéaire . . . . . . . . . . . 186
12.3 Non-linéarités dues à la saturation du circuit magnétique . . . . . . . . . 188
12.4 Fonctionnement en régime transitoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
12.5 Les différents montages des machines à courant continu. . . . . . . . . . 194
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
CHAPITRE 13 • ALTERNATEURS ET MACHINES SYNCHRONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
13.1 Principes et relations générales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
13.2 Alternateur indépendant débitant sur charge linéaire . . . . . . . . . . . . . 206
13.3 Machine synchrone couplée à un réseau d’énergie infinie . . . . . . . . . 208
13.4 Réaction d’induit d’une machine synchrone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
13.5 Étude des machines à pôles lisses : Diagramme de Potier. . . . . . . . . . 212
13.6 Étude des machines à pôles saillants : Diagramme de Blondel . . . . . 214
13.7 Impédances associées réduites, ordres de grandeur . . . . . . . . . . . . . . . 216
13.8 Moteur synchrone.......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
CHAPITRE 14 • MACHINES ASYNCHRONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
14.1 Principes et relations générales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
14.2 Fonctionnement à tension
et fréquence constantes...................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
14.3 Démarrage des moteurs asynchrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
14.4 Variation de vitesse des moteurs asynchrones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
14.5 Fonctionnement en génératrice et en frein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
14.6 Moteurs asynchrones monophasés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
CHAPITRE 15 • TRANSFORMATIONS MATRICIELLES. MODÈLES « D, Q » DES
MACHINES À COURANTS ALTERNATIFS TRIPHASÉS. . . . . . . . . . . . . . . . 247
15.1 Matrices d’impédances et d’inductances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
15.2 Transformations matricielles classiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
15.3 La transformée de Park et le repère du champ tournant. . . . . . . . . . . 250
15.4 Modèle « d,q » des machines synchrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
15.5 Modèle « d,q » des machines asynchrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
15.6 Conclusion sur les modèles d,q . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
CHAPITRE 16 • HARMONIQUES ET RÉGIMES DÉFORMÉS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
16.1 Bases mathématiques de l’étude des harmoniques. . . . . . . . . . . . . . . . 265
16.2 Expressions des puissances en régime déformé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
16.3 Sources, propagation et conséquences des harmoniques. . . . . . . . . . 274
16.4 Harmoniques pairs et impairs, courant de neutre . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
16.5 Réduction et compensation des harmoniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
CHAPITRE 17 • LES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
17.1 Introduction ........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
17.2 Structure générale des réseaux électriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
17.3 Production de l’énergie électrique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
17.4 Caractéristiques générales du transport et de la distribution . . . . . . . 285
17.5 Principes fondateurs des réseaux électriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
17.6 Phénomènes liés au fonctionnement des réseaux électriques . . . . . . 292
17.7 Stratégie de fonctionnement des réseaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
17.8 Outils de modélisation et d’étude des réseaux électriques . . . . . . . . . 302
17.9 Exemples de calculs liés aux modélisations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
CONCLUSION 311
BIBLIOGRAPHIE ET LIENS 313
Electrotechnique et énergie électrique [texte imprimé] / Luc Lasne, . - Paris : Dunod, 2013 . - 317p : couv.ill.fig.tab.bib.ind ; 17x24 cm.
ISBN : 978-2-10-059892-2
Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre)
Index. décimale : 621 Physique appliquée Résumé : "Aujourd'hui à peu près 45 % de l'énergie produite dans le monde l'est sous forme électrique. Cet ouvrage est un cours complet sur l'électricité et l'électrotechnique qui fait le lien entre les notions théoriques et les applications industrielles. Son but est d'accompagner le lecteur depuis l'apprentissage des notions de base jusqu'aux notions utilisées dans le domaine professionnel. Chaque chapitre se termine par des exercices d'application corrigés destinés à valider les acquis.
Cette deuxième édition s'enrichit d'un nouveau chapitre sur les condensateurs.
"
Note de contenu : PRÉFACE v
AVANT-PROPOS xv
REMERCIEMENTS xvi
INTRODUCTION 1
1 Qu’est ce que l’électrotechnique ? ............................... 1
2 Quelle est aujourd’hui la place de l’énergie électrique parmi les autres énergies ? ......................... ....................... 2
3 Quels sont les domaines concernés par l’électrotechnique ? ....... 3
4 Quels sont les programmes universitaires liés à l’ingénierie
électrotechnique ?......................... ...................... 3
5 Comment tester ses connaissances ? ............................. 4
CHAPITRE 1 • RAPPELS ET GRANDEURS SINUSOÏDALES ........................ 5
1.1 Lois de base et conventions des dipôles électriques ............... 5
1.2 Récepteurs électriques linéaires .................................. 6
1.3 Régime continu et régimes variables ............................. 7
1.4 Valeurs caractéristiques des grandeurs périodiques quelconques... 8
1.5 Le régime sinusoïdal et sa représentation complexe (vectorielle) ... 9
1.6 Généralisation du théorème de Thévenin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
CHAPITRE 2 • LES PUISSANCES ÉLECTRIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1 Énergie et puissance ......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 Généralités sur la notion de puissance en électrotechnique . . . . . . . . 22
2.3 La puissance active en régime continu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4 Puissances électriques en régime alternatif sinusoïdal . . . . . . . . . . . . . 23
2.5 Puissance apparente complexe, puissances associées aux récepteurs
communs rencontrés en électrotechnique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.6 Théorème de Boucherot et triangle des puissances. . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.7 Facteur de puissance, compensation de la puissance réactive . . . . . . 28
2.8 Puissances électriques en régime périodique non-sinusoïdal . . . . . . . 30
2.9 Mesure des puissances électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
CHAPITRE 3 • CIRCUITS À COURANTS ALTERNATIFS TRIPHASÉS . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1 Introduction ........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2 Système de tensions triphasé équilibré direct (TED). . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.3 Générateur triphasé et différents couplages des phases . . . . . . . . . . . 40
3.4 Charges triphasées, équilibre et déséquilibre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.5 Puissances en triphasé ....................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.6 Équivalence de charges, transformations « Y/D » . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.7 Neutre, neutre fictif et schéma équivalent monophasé . . . . . . . . . . . . 46
3.8 Mesures de puissances en triphasé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
CHAPITRE 4 • SYSTÈMES TRIPHASÉS DÉSÉQUILIBRÉS, RÉSOLUTIONS MATRICIELLES
ET COMPOSANTES SYMÉTRIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.1 Notion de déséquilibre local et charges à neutre relié . . . . . . . . . . . . . 52
4.2 Déséquilibre local sur charge à neutre non relié . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.3 Exemple : Charge déséquilibrée et rupture de neutre . . . . . . . . . . . . . 57
4.4 Problématique générale des déséquilibres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.5 Présentation des composantes symétriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.6 Constructions graphiques et remarques importantes. . . . . . . . . . . . . . 62
Table des matières ix
4.7 Composantes symétriques des grandeurs triphasées . . . . . . . . . . . . . . 64
4.8 Applications des composantes symétriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
CHAPITRE 5 • MAGNÉTISME, MATÉRIAUX ET CIRCUITS MAGNÉTIQUES . . . . . . . . . . 73
5.1 Le magnétisme : le phénomène et ses grandeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.2 Classification des matériaux magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.3 Les matériaux ferro-magnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.4 Notions incontournables et théorème d’Ampère . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.5 Les circuits magnétiques......................... . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.6 Limites de la théorie des C.M. et logiciels de calcul de flux . . . . . . . . 87
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
CHAPITRE 6 • CIRCUITS MAGNÉTIQUES EN RÉGIME ALTERNATIF SINUSOÏDAL . . . . 91
6.1 Introduction ........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.2 Relations importantes en régimes alternatifs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.3 Pertes et particularités liées aux matériaux réels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
6.4 Notions complémentaires........................ . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.5 Modèle linéaire d’une bobine à noyau de fer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Exercice .................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
CHAPITRE 7 • CIRCUITS MAGNÉTIQUES À AIMANTS PERMANENTS . . . . . . . . . . . . . . 101
7.1 Point de fonctionnement d’un aimant permanent inséré dans
un circuit magnétique ........................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.2 Critère de choix d’un aimant permanent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.3 Caractéristiques particulières des différents types d’aimants et
utilisations classiques........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.4 Détermination pratique des dimensions d’un aimant permanent. . . 105
Exercice .................................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
CHAPITRE 8 • ÉNERGIES, PUISSANCES ET FORCES LIÉES AU MAGNÉTISME,
MÉTHODE DES TRAVAUX VIRTUELS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
8.1 Formules générales des énergies d’un matériau aimanté . . . . . . . . . . 107
8.2 Variations d’énergie, puissance et force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
8.3 Principe de réluctance minimale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
8.4 Méthode des travaux virtuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
CHAPITRE 9 • TRANSFORMATEURS ....................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
9.1 Transformateur monophasé idéal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
9.2 Mieux comprendre le transformateur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
9.3 Le transformateur monophasé réel et son modèle . . . . . . . . . . . . . . . . 124
9.4 Grandeurs associées au schéma et chute de tension au secondaire 126
9.5 Notions complémentaires associées au transformateur réel. . . . . . . . 128
9.6 Transformateurs triphasés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
9.7 Impédances associées aux transformateurs et ordres de grandeur . 134
9.8 Transformateurs en parallèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
9.9 Autotransformateurs....................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
CHAPITRE 10 • MATÉRIAUX ISOLANTS ET CONDENSATEURS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.1 Introduction ........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.2 Matériaux isolants......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
10.3 Approche physique du condensateur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
10.4 Formules courant/tension et énergies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
10.5 Schéma équivalent et comportement en fréquence . . . . . . . . . . . . . . . 150
10.6 Technologies de construction des condensateurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
10.7 Applications classiques du domaine de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
10.8 Supercondensateurs...................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
CHAPITRE 11 • CONVERTISSEURS ÉLECTROMÉCANIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
11.1 Champ d’application et classification. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
11.2 Principes généraux .......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
11.3 Les grandes familles de machines électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
11.4 Machines à courant continu (MCC), machines « à collecteur » . . . . 163
11.5 Machines synchrones (MS). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
11.6 Machines asynchrones (MAS) ou « Machines à induction » . . . . . . . 171
11.7 Moteurs « pas à pas »......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
11.8 Nombres de « pôles » des machines électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
11.9 Illustrations .............................. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
CHAPITRE 12 • MACHINES À COURANT CONTINU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
12.1 Principes et relations générales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
12.2 Fonctionnement en régime permanent continu linéaire . . . . . . . . . . . 186
12.3 Non-linéarités dues à la saturation du circuit magnétique . . . . . . . . . 188
12.4 Fonctionnement en régime transitoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
12.5 Les différents montages des machines à courant continu. . . . . . . . . . 194
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
CHAPITRE 13 • ALTERNATEURS ET MACHINES SYNCHRONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
13.1 Principes et relations générales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
13.2 Alternateur indépendant débitant sur charge linéaire . . . . . . . . . . . . . 206
13.3 Machine synchrone couplée à un réseau d’énergie infinie . . . . . . . . . 208
13.4 Réaction d’induit d’une machine synchrone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
13.5 Étude des machines à pôles lisses : Diagramme de Potier. . . . . . . . . . 212
13.6 Étude des machines à pôles saillants : Diagramme de Blondel . . . . . 214
13.7 Impédances associées réduites, ordres de grandeur . . . . . . . . . . . . . . . 216
13.8 Moteur synchrone.......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
CHAPITRE 14 • MACHINES ASYNCHRONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
14.1 Principes et relations générales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
14.2 Fonctionnement à tension
et fréquence constantes...................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
14.3 Démarrage des moteurs asynchrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
14.4 Variation de vitesse des moteurs asynchrones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
14.5 Fonctionnement en génératrice et en frein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
14.6 Moteurs asynchrones monophasés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
CHAPITRE 15 • TRANSFORMATIONS MATRICIELLES. MODÈLES « D, Q » DES
MACHINES À COURANTS ALTERNATIFS TRIPHASÉS. . . . . . . . . . . . . . . . 247
15.1 Matrices d’impédances et d’inductances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
15.2 Transformations matricielles classiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
15.3 La transformée de Park et le repère du champ tournant. . . . . . . . . . . 250
15.4 Modèle « d,q » des machines synchrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
15.5 Modèle « d,q » des machines asynchrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
15.6 Conclusion sur les modèles d,q . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
CHAPITRE 16 • HARMONIQUES ET RÉGIMES DÉFORMÉS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
16.1 Bases mathématiques de l’étude des harmoniques. . . . . . . . . . . . . . . . 265
16.2 Expressions des puissances en régime déformé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
16.3 Sources, propagation et conséquences des harmoniques. . . . . . . . . . 274
16.4 Harmoniques pairs et impairs, courant de neutre . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
16.5 Réduction et compensation des harmoniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Exercices................................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
CHAPITRE 17 • LES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
17.1 Introduction ........................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
17.2 Structure générale des réseaux électriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
17.3 Production de l’énergie électrique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
17.4 Caractéristiques générales du transport et de la distribution . . . . . . . 285
17.5 Principes fondateurs des réseaux électriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
17.6 Phénomènes liés au fonctionnement des réseaux électriques . . . . . . 292
17.7 Stratégie de fonctionnement des réseaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
17.8 Outils de modélisation et d’étude des réseaux électriques . . . . . . . . . 302
17.9 Exemples de calculs liés aux modélisations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
CONCLUSION 311
BIBLIOGRAPHIE ET LIENS 313
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Titre : Exercices Et Problèmes D'Electrotechnique : Notions De Base Et Machines Electriques Type de document : texte imprimé Auteurs : Luc Lasne, Editeur : Paris : Dunod. Année de publication : 2005 Collection : Sciences Sup Importance : 245 p Présentation : couv.illi.fig.tab.bib Format : 24×17 cm ISBN/ISSN/EAN : 978-2-10-049064-6 Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre) Index. décimale : 621 Physique appliquée Résumé :
La rigueur nécessaire à l'étude de l'électrotechnique nécessite des bases solides en manipulation des circuits et des puissances électriques, et ne peut s'acquérir qu'en se mettant à l'épreuve sur des exercices variés avant d'aborder des sujets plus complets. Voilà pourquoi cet ouvrage propose, pour chaque thème abordé une progression identique : une synthèse de cours qui présente les notions incontournables, une série d'exercices permettant de gagner en confiance et de cerner facilement les points à éclaircir et, pour finir, un ou plusieurs problèmes plus ardus. Les solutions relatives à chaque problème sont particulièrement détaillées et insistent sur les notions à maîtriser ainsi que sur les méthodes de calculs propres à l'électrotechnique. Des circuits monophasés et triphasés en alternatif sinusoïdal, jusqu'aux moteurs électriques vus sous différents angles, en passant par l'étude des transformateurs, des régimes transitoires, des grandeurs non sinusoïdales et harmoniques, le lecteur sera sûr de balayer l'ensemble du programme à travers un travail personnel efficace. Ce livre est plus particulièrement destiné aux élèves et étudiants des STS, IUT, IUP, Licences (de la 1er à la 3e année), CAPES, CAPET, écoles d'ingénieurs orientées vers le génie électrique ou l'énergie électrique. Il complète les cours Introduction à l'électrotechnique - Fondements d'électricité et d'électromagnétisme de J. Laroche et Electrotechnique - Transformateurs et machines tournantes de D. Bareille et J-P Daunis dans la même collection…
Note de contenu :
"Sommaire
Circuits monophasés et triphasés, puissances électriques
Circuits magnétiques et transformateurs
Charges non linéaires, harmoniques de courants et régimes transitoires
Machines à courant continu
Machines synchrones
Machines asynchrones
Bibliographie et liens"
Exercices Et Problèmes D'Electrotechnique : Notions De Base Et Machines Electriques [texte imprimé] / Luc Lasne, . - Paris : Dunod., 2005 . - 245 p : couv.illi.fig.tab.bib ; 24×17 cm. - (Sciences Sup) .
ISBN : 978-2-10-049064-6
Langues : Français (fre) Langues originales : Français (fre)
Index. décimale : 621 Physique appliquée Résumé :
La rigueur nécessaire à l'étude de l'électrotechnique nécessite des bases solides en manipulation des circuits et des puissances électriques, et ne peut s'acquérir qu'en se mettant à l'épreuve sur des exercices variés avant d'aborder des sujets plus complets. Voilà pourquoi cet ouvrage propose, pour chaque thème abordé une progression identique : une synthèse de cours qui présente les notions incontournables, une série d'exercices permettant de gagner en confiance et de cerner facilement les points à éclaircir et, pour finir, un ou plusieurs problèmes plus ardus. Les solutions relatives à chaque problème sont particulièrement détaillées et insistent sur les notions à maîtriser ainsi que sur les méthodes de calculs propres à l'électrotechnique. Des circuits monophasés et triphasés en alternatif sinusoïdal, jusqu'aux moteurs électriques vus sous différents angles, en passant par l'étude des transformateurs, des régimes transitoires, des grandeurs non sinusoïdales et harmoniques, le lecteur sera sûr de balayer l'ensemble du programme à travers un travail personnel efficace. Ce livre est plus particulièrement destiné aux élèves et étudiants des STS, IUT, IUP, Licences (de la 1er à la 3e année), CAPES, CAPET, écoles d'ingénieurs orientées vers le génie électrique ou l'énergie électrique. Il complète les cours Introduction à l'électrotechnique - Fondements d'électricité et d'électromagnétisme de J. Laroche et Electrotechnique - Transformateurs et machines tournantes de D. Bareille et J-P Daunis dans la même collection…
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Circuits monophasés et triphasés, puissances électriques
Circuits magnétiques et transformateurs
Charges non linéaires, harmoniques de courants et régimes transitoires
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