EXERCICES ET PROBLÈMES D’ÉLECTROTECHNIQUE

1 EXERCICES et probl mes corrig s avec rappels de coursSCIENCES SUPEXERCICES ET PROBL MESD LECTROTECHNIQUEN otions de base et machines lectriquesLuc Lasne STS IUT Licence coles d ing nieursEXERCICESET PROBL MESD LECTROTECHNIQUEN otions de baseset machines lectriquesRappels de coursLuc LasneProfesseur agr g l Universit de Bordeaux 1 Illustration de couverture : DigitalVision Dunod, Paris, 2005 ISBN 2 10 049064 8 Dunod La photocopie non autoris e est un d proposCet ouvrage regroupe 7 synth ses de cours, 38 EXERCICES corrig s et 11 probl mes,corrig s de fa on particuli rement d taill e, qui abordent des applications diversesdu domaine courant fort du g nie lectrique.

2 L lectrotechnique est une mati reassez vaste qui poss de ses particularit s, son langage propre, ses outils incontourna bles, et n cessite des bases solides en manipulation des circuits et des puissances lectriques. La rigueur n cessaire l tude des syst mes triphas s et des machines lectriques, pour ne citer qu eux, ne peut s acqu rir qu en se mettant l preuve sur des EXERCICES vari s avant d aborder des sujets plus complets. Mais ce travail estextr mement payant en terme de compr hension et de r ussite pourquoi cet ouvrage propose, pour chaque th me abord une progressionidentique: une synth se de cours qui pr sente les notions incontournables , unes rie d EXERCICES permettant de gagner en confiance et de cerner facilement les points claircir et, pour finir, un ou plusieurs probl mes plus ardus.

3 Les diff rents th messont abord s dans une certaine id e de progression et il est vivement conseill derespecter cet ordre afin de profiter d une vision coh rente de la mati re. Parmi cesprobl mes figurent d ailleurs deux sujets de synth se (probl me no4 et no11)n cessitant chacun un certain recul sur les notions abord es au pr alable. Enfin unebibliographie sommaire aidera le lecteur d sireux d en savoir plus trouver les ouvragesqui ont contribu l laboration de ce recueil de sujets et aux synth ses de d finitive, cet ouvrage destin aux tudiants des fili res technologiques etphysiques d sirant pr parer correctement leurs preuves d lectrotechnique, se r v lera galement un recueil int ressant de sujets permettant la pr paration des concourssp cialis s de l enseignement.

4 CAPES, CAPET et Agr gation de g nie lectrique etphysique appliqu remercie tout particuli rement mes anciens professeurs de l ENS de Cachan quiont su me donner le go t de cette mati re passionnante qu est l lectrotechnique. Jetiens tout particuli rement remercier Claude Gianduzzo, de l Universit de Bordeaux 1, pour ses nombreuses r ponses mes questions, ses connaissances etson aptitude toute particuli re les transmettre. Merci galement Didier Geoffroypour ses pr cieuses indications sur l alternateur reli au r seau.

5 Merci enfin au groupeMerlin G rin/Schneider electric pour leur aimable autorisation d utilisation de docu mentation constructeur. Je joins ces remerciements une pens e tous les coll gueset amis du monde de l enseignement et des personnellement et de fa on infiniment plus intime je remercie Armelle, mafemme, et ma petite Salom pour leur patience lors de la r daction de cet pour tout l amour qu elles m apportent jour apr s Dunod La photocopie non autoris e est un d des mati resAVANT PROPOS IIICHAPITRE 1 CIRCUITS MONOPHAS S ET TRIPHAS S, PUISSANCES LECTRIQUES se de cours n 1.

6 Circuits monophas s etpuissances lectriques, casparticulierdur gime sinuso dal de base et conventions des circuits lectriques cepteurs lectriques lin aires gime continu et r gimes variables caract ristiques des r gimes p riodiques quelconques r gime sinuso dal et sa repr sentation complexe puissances lectriques rie d EXERCICES n 1: Circuits monophas s etpuissances lectriques nonc s des EXERCICES se de cours n 2: Syst mes triphas s me triphas : les bases en triphas ma quivalent monophas d un syst me quilibr rie d EXERCICES n 2: Circuits triphas s nonc s des EXERCICES 30VI EXERCICES et probl mes d men 1: Charges monophas es ettriphas es nonc d taill e me n 2: Syst mes triphas s d s quilibr s nonc d taill e 51 CHAPITRE 2 CIRCUITS MAGN TIQUES ETTRANSFORMATEURS se de cours n 3: Circuits magn tiques et transformateurs magn tiques en lectrotechnique magn tiques en r gime alternatif sinuso dal triphas s rie d EXERCICES n 3.

7 Circuits magn tiques et transformateurs nonc s des EXERCICES me n 3: Caract risation et utilisation detransformateur industriel, mise en parall le de transformateurs nonc d taill e me n 4: Mod lisation d un tron on de r seau, conclusions sur la n cessit d interconnexion des r seaux nonc d taill e 97 CHAPITRE 3 CHARGES NON LIN AIRES, HARMONIQUES DE COURANTS ET R GIMES TRANSITOIRES se de cours n 4: Charges non lin aires, harmoniques decourants et r gimes transitoires non lin aires et puissances en r gime d form composition du courant en s rie de Fourier, notion d harmoniques de courant r gimes transitoires en lectrotechnique rie d EXERCICES n 4: Grandeurs nonsinuso dales et r gimes transitoires nonc s des EXERCICES me n 5.

8 Charges non-lin aires, propagation etcons quences des courants nonsinuso daux nonc d taill e 127 Table des mati resVII Dunod La photocopie non autoris e est un d 4 MACHINES COURANT CONTINU se de cours n 5: Machines courant continu et constitution de la machine courant continu mas quivalents de la machine, fonctionnements en moteur et en g n ratrice s rie et parall le (shunt) rie d EXERCICES n 5: Machines courant continu nonc s des EXERCICES me n 6: Choix et caract risation d une machine courant continu pour une utilisation embarqu e nonc d taill e me n 7: Machine courant continu: r versibilit et r gimes transitoires nonc d taill e 164 CHAPITRE 5 MACHINES SYNCHRONES se de cours n 6: Champs tournants et Machines synchrones de champ tournant synchrones moteur et alternateur, coulement des puissances et rendement coupl un r seau rie d EXERCICES n 6: Machines synchrones et alternateurs nonc s des EXERCICES me n 8.

9 Tude d un alternateur / moteur de centrale hydro lectrique nonc d taill e me n 9: Alternateur raccord au r seau, compensateur synchrone nonc d taill e 205 CHAPITRE 6 MACHINES ASYNCHRONES se de cours n 7: Moteurs asynchrones du moteur asynchrone et glissement du sch ma quivalent monophas du moteur asynchrone coulement des puissances et rendement des puissances et des couples sous tension et fr quence constantes 218 VIII EXERCICES et probl mes d rie d EXERCICES n 7: Machines asynchrones et alternateurs nonc s des EXERCICES me n 10: Motorisation asynchrone nonc d taill e me n 11: Synth se sur les principaux moteurs lectriques en traction nonc d taill e 242 bibliographie ET LIENS 247 Dunod La photocopie non autoris e est un d 1 Circuits monophas s et triphas s, puissances SE DE COURS N 1.

10 CIRCUITS MONOPHAS S ETPUISSANCES LECTRIQUES, CASPARTICULIERDUR GIME SINUSO de base et conventions des circuits lectriques Loi des maillesFondement de l tude des circuits, la loi des mailles s crit: la somme des tensionsorient es le long d une maille de circuit lectrique est nulle . On retiendra l exemplefigurant sur la u4u1 u2 u3 + u4 = 0 des 1 Circuits monophas s et triphas s, puissances lectriques Loi des n udsIncontournable galement pour l tude des circuits lectriques, la loi des n udss crit: la somme des courants orient s un n ud de circuit est nulle.