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Le courant triphasé
Triphasé
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Le courant triphasé a de nombreuses utilisations. A l'origine il a été développé pour faire fonctionner de gros moteurs.
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Le courant triphasé

A l'origine, nous avons le courant continu fourni par des piles (et maintenant des panneaux solaires). La plupart des appareils utilisent du courant continu: ordinateurs, appareils radio,... mais aussi certains processus industriels (électrolyse et galvanoplastie). Certains appareils fonctionnent aussi bien sur du continu que sur de l'alternatif (comme des lampes à filament).

Mais le courant continu a un inconvénient de taille: il ne peut pas être transformé aisément. La distribution de l'électricité se fait avec une tension très élevée tandis que les utilisateurs demandent une tension plus basse moins dangereuse. Mais un transformateur ne fonctionne qu'avec du courant alternatif.

Le courant alternatif (monophasé) a aussi ses inconvénients: il passe à zéro deux fois par alternance. La puissance passe donc également par zéro et cela produit une pulsation du couple sur l'alternateur qui produit l'électricité. Au fil du temps, l'axe de l'alternateur peut ainsi se fissurer.

De plus il n'est pas vraiment idéal pour les moteurs: il faut un circuit spécial pour lancer le moteur et le transfert de puissance se fait également par à-coup: le couple moteur contient également une pulsation. On appellait le courant monophasé courant-lumière à l'époque pour le différencier du courant "pour moteurs" (les seuls appareils électriques étaient des moteurs et des lampes).


Avec du triphasé, l'énergie fournie est constante pendant toute la période.


Un générateur et un consommateur triphasé ont besoin de la moitié des cables pour le transport d'une même quantité d'énergie.


Le neutre permet le branchement d'appareils monophasés


Chaque bobinage produit 230V, l'angle fait 120° (un tiers de 360°).
Combient fait le coté?


La réponse

On a alors développé le courant triphasé qui n'a plus ces inconvénients. Aussi étrange que cela puisse paraitre, la puissance transmise est parfaitement constante pendant toute l'alternance. En effet, quand une phase augmente, les deux autres phases diminuent et le courant ne devient jamais nul, ce qui est le cas avec le monophasé. C'est une des caractéristiques qui rapproche le courant triphasé du courant continu. Une lampe incandescente ou un tube fluorescent avec trois électrodes alimenté en triphasé n'a pas de papillotement. De plus, le triphasé peut facilement être converti en monophasé (le courant alternatif "normal") en n'utilisant qu'une seule phase.

Les alternateurs fournissent toujours du triphasé à partir d'une puissance de quelques kW: le rendement d'un alternateur triphasé est en effet meilleur. La distribution se fait donc toujours avec du courant triphasé, qui permet d'éliminer la moitié du cuivre (et donc aussi de réduire les pertes par échauffement). Le triphasé facilite la synchronisation des générateurs et permet à ceux-ci de rester en synchronisme, ce qui est impossible avec du monophasé.

Le triphasé a en théorie assez avec 3 conducteurs, puisque le courant qui passe par un conducteur revient par les deux autres. Mais dans la pratique, le réseau triphasé sera aussi utilisé par des appareils monophasés. La charge sur les trois conducteurs n'est pas équilibrée.

Les petits utilisateurs n'emploient qu'une phase: aucune installation n'est en fait nécessaire pour transformer le triphasé en monophasé. Les appareils monophasés sont connectés entre une phase et le neutre (cable bleu): c'est ici que la tension est de 230V. Il peut y avoir une surtension sur la connection au neutre disparait (travaux dans la rue, mauvais branchement des électriciens, etc).

Dans la pratique, on essaiera de répartir la charge sur les trois phases, pour que chaque phase fournisse environ la même intensité. Dans le cas extrème (une seule phase utilisée ou deux phases utilisées) il y a le même courant qui passe par le neutre et par une phase.

Le branchement que nous avons décrit ici est le branchement en "étoile", entre une phase et le neutre. Mais il est aussi possible de connecter un appareil entre deux phases. Quelle est alors la tension présente?

c2 = a2 + b2 - 2.ab.cosα

Avec cette formule, nous pouvons calculer l'ampleur du troisième coté d'un triangle, quand on connait deux cotés et l'angle.

Notre formule devient donc:

c2 = 2302 + 2302 - 2 × 230 × 230 × cos(120)

L'angle est ici de 120°, puisque nous travaillons en triphasé (360° : 3 = 120°), le cosinus est de -0.5. Le résultat correspond à ce que notre voltmètre mesure: environ 400.

La tension de ligne (entre deux phases) est de √3 la tension de phase (entre neutre et phase).

Triangle (Delta) ou
Etoile (Wye)

Entre deux phases, nous avons donc du 400V. Certains appareils peuvent fonctionner "en triangle" (branchement normal avec une tension effective de 400V entre conducteurs de phase) ou "en étoile" (avec 230V entre phase et neutre).

Le branchement momentané en étoile permet de faire fonctionner l'appareil à puissance réduite pour éviter les appels de courant trop importants (démarrage de moteurs). La commutation en mode triangle s'effectue automatiquement dès que le moteur a atteint une vitesse suffisante.

Pour d'autres utilisations (par exemple le chauffage électrique), le branchement en étoile produit 3× moins de chaleur qu'un branchement en delta. La consommation électrique est évidemment aussi réduite au tiers. L'avantage de cette commutation delta-étoile est que le courant dans chaque phase est identique, ce qui n'est pas le cas si on se limite à éteindre deux des trois résistances.

Neutre et masse

Le neutre ne peut pas être confondu avec la masse. Ces deux cables ne peuvent pas se toucher dans une installation résidentielle.
  • Le neutre sert pour le retour du courant en cas de charge non balancée. Il s'agit d'un conducteur supplémentaire en plus du triphasé.
    La teinte de l'isolant DOIT être bleue. La connection sur un appareil est indiquée N.

  • La masse est une mise à la terre locale et sert à protéger les appareils et les utilisateurs. Les boitiers métalliques sont "mis à la terre" et ne portent donc aucun potentiel par rapport à la terre. Une masse est toujours locale pour protéger efficacement les utilisateurs.
    La teinte de la masse DOIT être jaune/vert. La connection sur un appareil est indiquée PE (Protective Earth).
Le neutre est généralement mis à la masse au secondaire dans la cabine de transformation, mais cela ne garantit pas qu'il n'y ait aucune tension sur ce conducteur par rapport à la masse locale (chez l'utilisateur). C'est pour cela que la masse ne peut pas être connectée au neutre.

Le neutre est le second conducteur (le retour) en cas de branchement monophasé: il est donc aussi important que le conducteur de phase.

Le réseau électrique est parfaitement standardisé en Europe. La distribution au niveau de la rue est toujours en triphasé (même si on ne prélève qu'une phase pour les petits utilisateurs). Dès qu'un utilisateur demande un renforcement de l'installation électrique, on le raccorde d'office au courant triphasé.

Nous expliquons ici comment brancher les appareils au réseau triphasé sur cette page. La situation particulière des Etats-Unis est décrite ici.

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