MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHESCIENTIFIQUE CENTRE UNIVERSITAIRE DE TISSEMSILT
INSTITUT DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES Cours n°1 de
"Etat de l’art du génie électrique"
DEFINITIONS :
GENIE ELECTRIQUE : C’est une branche de la physique qui traite du domaine de l'électricité et de ses applications. Il regroupe les domaines du génie électrotechnique et du génie électronique.
L'étude de domaine se réalise en physique, l'application se fait dans le domaine industriel.
L’ELECTRICITE : Mot grec Elektra : Désigne l'ambre jaune C'est un phénomène physique qui se manifeste par le déplacement des particules chargées dans un conducteur sous une différence de potentiel a ses extrémités.
ELECTRONIQUE : Est une branche de la physique appliqué qui traite la mise en forme et la gestion des signaux électriques permettent de transmettant ou de recevoir des informations. Ou associer souvent l’électronique a l’utilisation des faibles courants électriques
ELECTROTECHNIQUE : Est un domaine technologique qui traite de tout ce qui rapport aux applications et utilisations technique de l’électricité (productions, transports, consommation de l’énergie électrique).Traditionnellement, on associe l’électrotechnique aux COURANT FORTS Donc l’électrotechnique (ETT) est une discipline qu'étude les applications techniques et pratiques de l’électricité qui consiste a la production et le transport la distribution la transformation la gestion et la consommation de l’énergie électrique.
I. ELECTROTECHNIQUE I.1 LA PRODUCTION :
Elle consiste à la génération de l’ensemble et la puissance active consommé par le réseau entier L’énergie électrique est produite dans les centres de production il y a d'abord une énergie mécanique puis elle est transformée en énergie électrique par les alternateurs.
Les différents types de centrales électriques : Il y a trois grands types de centrales : Chargé du module :
Domaine/Filière/Spécialité:
Mr. HABEL ELHADJ ST / Electronique Semestre: S3
Année Universitaire: 2020/2021
- Centrales thermiques : ils produisent l’électricité à partir de la chaleur qui se dégage de la combustion du charbon, du mazot et du gaz naturel.
- Centrales hydrauliques (hydroélectriques) : basé sur la conversion de l’énergie de l’eau en mouvement en énergie électrique. L’énergie provenant de la chute d’une masse d’eau est tout d’abord transformée dans une turbine hydraulique en énergie mécanique, cette énergie entraine un alternateur dans lequel l’énergie mécanique est transformée en énergie électrique. Il existe différents types de centrales hydrauliques:
Les centrales de haute chute : Elles sont surtout présentes dans les sites de haute montagne. Elles sont caractérisées par un débit très fort avec une chute supérieure à 300 m.
Les centrales de moyenne chute : Elles sont surtout installées en moyenne montagne. Elles sont caractérisées par un débit moyen avec une chute comprise entre 30 et 300 m.
Les centrales de basse chute : Elles sont implantées sur le cours de grands fleuves ou de grandes rivières. Elles sont caractérisées par un débit faible avec une chute de moins de 30 m.
- Centrales nucléaires : ils produisent l’électricité à partir de la chaleur libérée par une réaction nucléaire. Ce phénomène est provoqué par la division du noyon d’un atome ce qu’on appelle fission nucléaire. Une centrale nucléaire est identique à une centrale thermique sauf que la chaudière brulant le combustible fossile est remplacée par un réacteur contenant le combustible nucléaire en fission.
d’autres centrales par exemples :
- Centrale géothermique : est un ensemble d'équipements de surface permettant la récupération de la chaleur (énergie) contenue dans le fluide géothermal à plusieurs centaines de mètres de profondeur dans la croûte terrestre, puis son transfert vers des circuits de distribution de l'énergie (chaleur ou électricité).
- Centrale éolienne : Les éoliennes utilisent l’énergie cinétique du vent (énergie éolienne) pour la transformer en énergie électrique. Elles produisent une énergie renouvelable (et même inépuisable) et propre (ni déchets ni gaz à effet de serre).
I.2 LE TRANSPORT :
Il consiste à acheminer les puissances produit par les unités de production vers les lieux de
consommation pour transporter l’électricité sur les longues distances, il faut prendre en considération
les pertes per ‘ effet joule ’ qui dépendent en grand partie de l’intensité su courant transportée pour minimiser ces pertes, on choisit généralement la haute et très haute tension du transport électrique La Distribution:
Elle constituée de lignes et des installations qui permet un passage progressif de très haute tension de transport aux basses tensions de la consommation
I.3 LA CONSOMMATION :
Chaque récepteur électrique conicité au réseau consomme une puissance active et réactive. La consommation domestique est très ramifiée et se fait souvent sous basses tensions monophasées et triphasées (230/380) certains clients industriels (grosses usines) sont directement reliées en moyenne et haute tension
I.4 HISTOIRE DE L’ELECTROTECHNIQUE :
Pour mieux voir ou l’on va il faut savoir d’où l'on vient l’histoire avec la synthèse du passé permet l’ambition du future on donne en ce qui suit quelque dates et événement marquants pour
l’électrotechnique.
1800 : Premiére pile électrique (ALESSANDRO VOLTA)
1819 – 1820 : Champ électrique par un courant la premiére expérience de (D’ORSTED) Déviation d’une aiguille aimantée placée a proximité d’un fil par un courant
1820 : Solénoide (ANDRE MARIE AMPERE)
1825 : Electroaimant (FRANCOIS ARAGO) Action d’un champ sur un courant ( 𝑑𝐹 = 𝐼. 𝑑𝑙Λ𝐵 ) (PIERRE SIMON LAPLACE)
1827 : LOI D’Ohm U=RI (georgsimon ohm)
1831 :phénomene d'induction magnétique (𝒍𝒆 = 𝑩(𝒅𝒍𝚲𝑽)) (Michael Faraday) 1832 : Réalisation premier alternateur (Hippolyte pixii)
1834 : f e m induite (Henri Lenz)
1842 : loi de joule (Jemesprascott joule) Loi des mailles et des nœuds (kirchhof) 1870 : Dynamo (zénobe gramme)
1878 : 1erMachine a courant alternatif (zenobe gram) 1878 : Ampoule électrique (thomas edison)
1882 : Premier transformateur (ancien gard)
1884 : Moteur a courant alternatif (asyncvance) (nikola tesla) 1890 : Alternateur Polyphasé.
II. ELECTRONIQUE
II.1 DEFINITION : L’électronique (ELN) est une science technique, ou science de l’ingénieur, constituant l'une des branches les plus importantes de la physique appliquée, qui étudie et conçoit les structures effectuant des traitements de signaux électriques, c'est-à-dire de courants ou de tensions électriques, porteurs d’informations.
Dans cette définition la notion de l’information est considérée dans le sens le plus large : elle désigne toute grandeur (physique, telle la température, le son ou la vitesse, ou abstraite, telle une image, un code…) qui peut évoluer en temps réel selon une loi inconnue à l’avance, ou plus souvent prévu à cet effet (calcul des équations booléenne).
Comme tous les automatismes, les systèmes électroniques sont souvent conçus en deux parties :
l’une, opérative , يلمع gère les signaux de puissance porteurs d'énergie (courants forts) ;
l’autre, informationnelle ,ةيملاعإ gère les signaux porteurs d’information (courants faibles).
II.2 Description de l’électronique :
L’électronique a pour objet le traitement par des composants matériels de ce qui est appelé des signaux électroniques.
- Un signal est une grandeur électrique qui est considérée comme un représentant de manière suffisamment satisfaisante une grandeur physique donnée par les capteurs et qui porte l’information a traiter. Ils s’agissent en général d’une tension ou d’un courant électrique, mais ça peut être
également un champ électrique ou magnétique. En général, les signaux sont classés en deux grands types : Signaux analogiques, Signaux numériques
Le signal brut est également décomposé en deux parties signal = signal utile + bruit LE SIGNAL UTILE : étant la partie du signal contenant l’information recherchée
LE SIGNAL BRUIT : c’est le parasite et pollutions étant toutes les perturbations modifiant cette partie utile.
II.2.1 ÉLECTRONIQUE ANALOGIQUE : Cette discipline s’intéresse au traitement contient des signaux analogiques, c’est-à-dire : Ceux évaluant d’une façon continue dans le temps. Le domaine d’application d'électronique analogique est devise en plusieurs sous domaines :
- Le traitement des signaux (Filtres / amplificateurs…Etc) - La fréquence audio radio vidéo…..Etc
- Les hyper fréquences (Fréquence / radar….Etc)
- La production et la propagation des ondes électromagnétiques - Le codage du signal
II.2.2 ÉLECTRONIQUE NUMÉRIQUE : C’est une discipline qui s’intéresse au traitement des signaux dont l’espace de valeurs est discret Ainsi, le nombre de valeurs qui peuvent prendre ces signaux est limite celle-ci sont codés par des systèmes binaires. Dans l cas le plus simple un signal numérique ne peut prendre que de valeurs 1 et 0. L’électronique numérique est utilisé en particulier dans tous les systèmes contenant un microprocesseur ou un microcontrôleur par exemple un
ordinateur
II.3 ELECTRONIQUE MIXTE :
on parle de l’électronique mixte lorsque l’en est une présence d’un système dans lequel consistes les signaux numériques et analogiques le module particuliers a cette discipline sont le convertisseur analogique numérique (CA N) ou le convertisseur numérique - analogique.
Ils permettent de transformer un signal analogique en numérique et vise vers réalisent ainsi des interfaces entre les modules purement analogiques (compteurs …..etc) et les modes les purement numérique (micro-processeur……..etc ).
II.4 PARAMETRES DE LA CROISSANCE DE L’ELECTRONIQUE : La croissance de l’électronique, s’est faite par deux apports simultanés :
1- la réduction de la taille des composants électroniques mis en œuvre (transistors et autres structures permettent une intégration de plus en plus efficace)
2- la sophistication progressive des méthodes des principes employés (Traitement du signal, électronique analogique puis numérique, logiciel, …..etc.).
II.5 LES SOUS-DOMAINE DE L'ELECTRONIQUE
Physique des Composants
Circuit Electronique
Taille des circuits Electroniques
Electronique des Tubes à Vide
Electronique Individuelle
Micro Electronique
Nano Electronique
Micro –systèmes
II.6 Les applications de l’électronique peuvent être divisées selon deux groupes
Les applications électroniques peuvent être divisées selon deux groupes distincts : le traitement de l’information et la commande. La première englobe les domaines tel que l’informatique, les
télécommunications, les mesures, tandis que la seconde s'occupe de la gestion de l'information (elle donne des ordres pour ainsi dire), par exemple les microprocesseurs, les PIC, ou encore les moteurs pas à pas. Les applications de commande ont pour objet le contrôle du fonctionnement d’un système naturel ou technique. Ainsi, un contrôle peut être vu comme une succession d’opérations de
traitement du signal : ceci renvoie à la définition générale donnée plus haut.
II.7 Evénements marquants pour l’électronique :
1904 : Invention de la Diode (Sir John Ambroise)
1911 : Découvert de la Supra Conductivité
1948 : Apparition du Transistor (Bardeen, Brattain et shockley)
1959 : Apparition des Circuits Intégrés.
1964 : Apparition des thyristors et Transistors de puissance.
1971 : Apparition des Microprocesseurs.
1978 : TGV Machine à courant continu avec Hacheur.
