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.
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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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| ![Electrotechnique et énergie électrique vignette](./getimage.php?url_image=http%3A%2F%2Fimages-eu.amazon.com%2Fimages%2FP%2F%21%21isbn%21%21.08.MZZZZZZZ.jpg¬icecode=9782100598922&vigurl=) |