ARTheque - STEF - ENS Cachan | Distribution du courant électrique

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DIST,RIBUTION

DU COURANT ELECTRIQUE

1. - de la forme du courant:

Le problème consiste à transporter une puissance électrique P, disponible aux bornes d'un générateur, au lieu, d'utilisation par une ligne 1 donnée avec un minimum de pertes p dans la ligne.

1 -1. Transport encourant continu-,

_t

u

Si la tension aux bornes de la génératrice est V, sité 1 du courant dans la ligne, la puissance P, sera,don-née par la relation P

=

VI. Si R est la résistance de la ligne, la perte p a pour expression :

, p '

=

RIl

=

R

'Pour diminuer" les pertes il faut donc augmenter la tension au départ. Malheureusement, les dynamos -ne permettent pas des tensions dépassant quelques centaines de, voks: le transport de l'énergie, qu'elles produisent, n'est qu'à petite distance. '

1 - 2. Transport en courant alternatif

Les pertes en courant alternatif sont données par la relation : p :: R_p_2, _ _ _

.. ...2 ' 2

u- cos.

9'

où

lf

représente le déphasage entre la tension et l'intensité.

On a donc intérêt à faire tendre _{, ,}

f

vers _,.2.-

1r

et

à

augmenter

V.

A l'inverse des dynamos, les alternateurs fournissent aisément des tensions de plusieurs milliers de volts (de 5 à 20 kV). De plus, les transformateurs permettent de faire' varier les tensions alternatives avec un rendement

excellent (jusqu'à 99 %).

-2. - Choix du courant alternatif triphasé : 2 -1. Principe de l'alternateur triphasé:

Les trois iIlduits de l'alternateur sont montés en étoile et décalés de 1200. Les tensions simples (orment un sys-tème triphasé équilibré. '

Uoo(

r-ILL -=-

f:-

VC;,

(wr.

trr)

\À.);

fi V')

(v.>r

qvec u,

+

u2

,+

U3

o

"

avec VS : tension efficace simple entre le neutre et une phase.

(2)

u

21

On appelle tensions composées les tensions :

lA.-?

\li

V

c..

...yi

h

(Wr

-t

lI. _

)

"

3 tA"

- \.l..,,::

\fi

Vc.

+

-

'T )

v

c : tension effica.ce entre deux phases.

Les tensions composées forment . aussi un système triphasé équilibré.

\

1 \

,."

./

2-2. A vantages de l'alternateur triphasé.'

2-2-1. Un altern"teur triphasp fournit à peu près 50 % de puissance de plus qu'un alternateur monophasé

de même masse. .

2-2-2. En outre, le montage en étoile des trois induits permet de supprimer le neutre. 2-2-3. Pertes dans les lignes:

On doit transporter une puissance électrique P

li

une distance l, une temionefficace·Vèt avec une. perte p. On dispose d'uri alternateur monophasé (distribution à 2 fils) et d'un alternateurtriphasé (distribution à 3 fils). La résistivité dù fil est:

f

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22

Avec l'alternateur monophasé, la résistançe des 2 fils sera:

R = 2(>....l

S1.

comtne p '7

du fil

Avec l'alternateur triphasé, la distribution,si elle est équilibrée, est équivalente à 3 lignes monophasées ' pour chacune de ces 3 lignes, on aura:

P

₃

i

f'

En monophasé, il faut 2 fils de section sI ; en triphasé, il faut 3 fils de section s

3 =

5-...

Z,

d'où

par conséquent, la masse des fils pour une distribution triphasée ri'est que les 5/4 de la masse pour une

distribu-tion monophasée.

-REMARQUE:

Une ligne réelle en courant alternatif est à la fois résistance, inductive et capacitive. En effet, les 2 fils d'une ligne forment une boucle formée par les récepteurs; cette boucle traversée par son propre flux présente une in-ductance (à peu près 2 mH par km de ligne pour un courant de 50 Hz, soit une réactance de 0,6 par km).

De la même manière, les 2 fils placés côte à côte sont les armatures d' un condensateur dont l'air est le diélectri-que (la capacité est de l'ordre de 5 nF par km).

2-2-4. Moteurs asynchrone triphasé:

C'est le moteur électrique le plus répandu qui n'a pas d'équivalent en monophasé ou en courant continu. CONCLUSION:

La production et la distribution du courant èlectrique se feront donc en COURANT ALTERNATIF TRIPHASÉ.

3. - Distribution du courant à l'abonné BT (basse tension) ï

centrales 5 à 20 k V postes de dcpart 63 - 90 - 150- 220 et 380 kV rcseau d'interconnexion à THT 150 - 220 - 380 kV postes dïntèrconnexion réseau de répartition à HT 63 - 90 kV postes de livraison HT _ MT rèseau oe distribution MT 5 - 10 - 15 - 20 k V postes de distribution BT réseaux de distribution BT 2

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A la sortie de l'alternateut triphasé, la tension entre phases, qui peut varier entre 5,6 kV et 20 kV, est éle-vée jusqu'à 940 kV pour permettre son transport aux postes d'interconnexion ou de répartition. Ces derniers as-surent le transport de l'énergie électrique à grapde distance sous des tensions de 150 kV,220 kV et 380 kV. Le réseau de répartition à haute tension (63 kV ou 90 kV) prélève l'énergie électrique directement à la centrale ou sur le réseau d'interconnexion et la répartit entre les lignes de distr!bution d'une région.

Le réseau de livraiso,w. en moyenne tension (5, 10, 15, 20 kV) l'alimention des transformateurs de distribution qui fournissent le courant basse tension (220 V ou 380 V).

REMARQUE :

- Toute la distribution se fait en 3 fils, sauf la distribution BT (220 V ou 380 V), où l'on utilise 4 fils. 2 - La majeure partie de l'énergie électrique est consommée par les industries, qui sont alimentées en MT et

en HT.

4. - Distribution du courant chez l'abonné BT

Les fils d'arrivée sont soit aériens soit souterrains. Ils aboutissent au coffret à fusibles plombé, de là ils par-tent au compteur, passent par le disjoncteur différentiel et arrivent enfin au tableau de distribution qui porte les coupe circuits. Chaque phase alimente un certain nombre de circuits. Certains circuits sont placés entre 1 phase et le neutre; d'autres le sont entre 2 phases. .

REMARQUE:

Dans les salles de sciences des établissements scolaires, la distribution de l'énergie électrique (sauf pour l'éclairage), se fait par l'intermédiaire d'un transformateur d'isolement; les surintensités du circuit secondaire ne perturbent le circuit primaire: mais la majorité des circuits sont placés entre 2 phases.