Le système triphasé

Le transport de l'énergie électrique depuis les lieux de production (source) jusqu'aux lieux de distribution (charge) se fait à travers trois fils, pourtant EDF nous délivre sur les lieux d'utilisation un système de tensions triphasées à travers quatre bornes.

Système triphasé :

- Trois bornes 1, 2, 3, correspondant aux trois fils de transport et sont appelées "phases" ou "lignes"

- Une borne N appelée "neutre" permet d'assurer une tension constante aux récepteurs dans les installations non équilibrées (cas général).

Ce sont surtout les installations industrielles qui sont alimentées par du courant alternatif triphasé. Un circuit triphasé reçoit trois tensions sinusoïdales de même fréquence et déphasées de 120° les unes par rapport aux autres. Le système triphasé est dit équilibré lorsqu'il est formé de trois grandeurs ayant la même valeur efficace (ou la même amplitude).

Dans un tel système l'expression des tensions est la suivante :

La figure suivante montre les trois tensions u₁, u₂ et u₃ d'un système triphasé équilibré.

 

Les tensions simples sont les tensions v₁, v₂ et v₃ que l'on peut mesurer entre le neutre (borne N) et chacune des trois phases (bornes 1, 2 ou 3). Les trois tensions mesurées sont égales et valent 230 V de valeur efficace en ce qui concerne la distribution EDF domestique. La figure suivante représente les trois tensions simples du réseau EDF.

Ces trois tensions sont sinusoïdales, de même valeur efficace, donc de même valeur maximale ; elles ont même fréquence, donc même période et sont décalées l'une par rapport à l'autre d'un tiers de période soit 120° ou encore 2π/3.

Elles peuvent être représentées par un diagramme de Fresnel :

Vous pouvez remarquer que le neutre, qui est l'origine des trois tensions v1, v2 et v3 est le point origine des trois vecteurs ,  et . Ce système est dit direct car les vecteurs passent par l'origine dans l'ordre 1 puis 2 puis 3.

Les tensions composées sont les tensions u₁₂, u₂₃ et u₃₁ que l'on peut mesurer entre phases (respectivement entre les bornes 1 et 2, entre les bornes 2 et 3 et entre les bornes 3 et 1). Les trois tensions mesurées sont égales et valent 400 V en valeur efficace.

La figure 6.5 représente les trois tensions composées ajoutées aux trois tensions simples du réseau EDF. Ces trois tensions sont sinusoïdales, de même valeur maximale ; elles ont même fréquence, donc même période et sont décalées l'une par rapport à l'autre d'un tiers de période soit 120° ou encore 2π/3.

Vous observerez sur la figure 6.5 que la tension u₁₂ = v₁ - v₂ ; l'indice 12 indiquant que c'est la différence entre les potentiels v₁ et v₂ soit v₁ - v₂. Il en est de même pour u₂₃ = v₂ - v₃ et u₃₁ = v₃ - v₁.

Attention à l'ordre des indices correspondant à l'ordre des phases soit 1, 2 et 3 pour un système direct.

Remarque : la tension u₂₁ et l'inverse de u₁₂ soit u₂₁ = v₂ - v₁.

Tensions composées du réseau EDF :

 

 Dans un système triphasé, les tensions simples sont notées V, les tensions composées sont notées U.

En France le secteur est dit "50 Hz, 230/400 V". Cela correspond à une tension simple V de 230 V (ou 220 V) et une tension composée U de 400 V (ou 380 V).

Les relations précédentes se traduisent sur la représentation de Fresnel par :

Construisons ensemble le vecteur  :

On a :  que l'on peut écrire :

On peut donc tracer  puis en faire la somme avec :  pour obtenir.

Construction de U₁₂ :

En procédant de façon analogue pour les autres vecteurs, nous obtenons le diagramme de Fresnel des tensions composées :

Les déphasages entre u₁₂ et v₁, u₂₃ et v₂, u₃₁ et v₃ sont égaux : Les tensions composées sont en avance de 30° soit Pi/6 rad sur les tensions simples.

Dans le triangle OAM (figure 6.6), OM  est égal à MA , c'est donc un triangle isocèle.

La hauteur MH coupe la base OA en deux segments d'égale longueur OH et HA.

L'angle  fait 30°, on a donc :

Comme :  on a donc :

D'une façon générale :

En résumé sur le système triphasé :

Suite à cette étude, retenez particulièrement les points suivants :

• le réseau triphasé équilibré présente trois phases et éventuellement un neutre ;

• entre deux phases la tension est dite composée (U) ;

• entre phase et neutre la tension est simple (V) ;

• la valeur de la tension composée est égale à fois celle de la tension simple .